1、簡易萬用表的設計與校準物理學院物理學類2009301020162沈港博摘要 ：萬用表是一種多功能、 多量程便于攜帶的電學儀器。 它可用不同的量程測量直流電流、直流電壓、 交流電壓及電阻。 有的萬用表還可以測量阻抗、 容抗和音頻功率等。 學習制作和設計萬用表非常重要， 還有利于我們大學同學提高電路分析的能力并加深對萬用電表工作原理的理解，提高自身的動手能力。關鍵字 ：萬用電表、表頭、測量電路、轉換裝置。1 實驗目的（ 1）通過萬用表組裝實驗，進一步熟悉萬用表結構、工作原理和使用方法。（ 2）了解電路理論的實際應用，進一步學會分析電路，提高自身的能力。2 實驗原理萬用表主要是由指示器、測量電路和轉

2、換裝置三部分組成。指示器俗稱表頭，用來指示被測電量的數值，通常為磁電式微安表。表頭是萬用表的關鍵部分，萬用表的靈敏度、準確度及指針回零等大都決定于表頭的性能。表頭的靈敏度是以滿刻度的測量電流來衡量的，滿刻度偏轉電流越小，靈敏度越高。一般萬用表表頭靈敏度在10100 A 左右。測量電路的作用是把被測的電量轉化為適合于表頭要求的微小直流電流，它通常包括分流電路、 分壓電路和整流電路。分流電路將被測大電流通過分流電阻變成表頭所需要的微小電流，分壓電路將被測得高電壓通過分壓電阻變換成表頭所需的低電壓；整流電路將被測的交流，通過整流轉變成所需的直流電。萬用表的各種測量種類及量程的選擇是靠轉換裝置來實現，

3、轉換裝置通常由轉換開關、接線柱、 插孔等組成。 轉換開關有固定觸點和活動觸點，它位于不同位置，接通相應的觸點，構成相應的測量電路。萬用表基本原理，如下圖1-1 所示。1)022+021(+-K345.2K1017.4KF01K12A2.642.65K151651.78K55.4K141KK063M8.1M52.2M5.45K1.11k101100.94FFO1EhF0001 K1K0101050V5C2A00500010001005052VC0D5015.25.052.05.0A5mCD05005TTABV005M57.6VM597.6V5.10.5A0+2PkbeNcPebcMO-NCP2N

4、0k8.18K50.0A015.6圖 1-1 萬用表基本原理圖2下面以 MF-47 型萬用表為例，分部介紹電路參數的測量原理。1、直流電流的測量萬用表的直流電流檔，實質上是一個多量程的磁電式直流電流表，它應用分流電阻與表頭并聯以達到擴大測量的電流量程。根據分流電阻值越小，所得的測量量程越大的原理，配以不同的分流電阻，構成相應的測量量程。在電路中， 各分流電阻彼此串聯，然后與表頭并聯，形成一個閉合環路，當轉換開關置于不同位置時，表頭所用的分流電阻不同，構成不同量程的檔位，如圖16-6 所示。46. A120+2200. 94101011. 11K 2. 65K5K5005050.50.0510A

5、圖 1-2直流電流測量電路2 直流電壓的測量萬用表的直流電壓檔，實質上是一個多量程的直流電壓表，它應用分壓電阻與表頭串聯來擴大測量電壓的量程，根據分壓電阻值越大，所得的測量量程越大的原理，通過配以不同的分壓電阻，構成相應的電壓測量量程。測量電路如圖16-7 所示。46. A120+2204M800K150K40K5K2. 65K25050102.50.50.25DAV圖 1-3直流電壓測量電路3、交流電流、電壓的測量磁電式儀表本身只能測量直流電流和電壓。測量交流電壓和電流時，采用整流電路將輸入的交流， 變成直流， 實現對交流的測量。其整流電路一般有半波整流和全波整流，其整流3元件一般都采用晶體

6、二極管。萬用表測量的交流電壓只能是正弦波。萬用表通常采用的是半波整流測量電路，如圖16-8 所示。46. A120+220正負負正半半 4.5M2. 25M1. 8M360K83. 3K 半半周周周周10005002505010ACV圖 1-4 交流電壓測量電路4 、 電阻的測量萬用表測量電阻電路，如圖16-9 所示，工作原理是歐姆定律：EIRR aR x其中： R 為串聯電阻；R X 為被測電阻； Ra 為表頭內阻； E 為電源的電壓；I 為被測電路的電流。46. A(120+220) 21K10K151651. 78K55. 4K141K17. 4K110100 1K10K圖 1-5 電阻

7、測量電路當 RX =0，電路中電流最大， 指針偏轉角最大， 為滿偏， 零刻度值， 一般為表頭最右端。當 RX =，電流為零，指針無偏轉，為無窮大刻度值，一般為表頭最左端。當 RX 為其他值時，指針在零刻度值和無窮大刻度值間偏轉。當 RX =Ra+R 時，此時的電流為最大電流的一半，指針定位于表頭刻度尺中間，為歐姆檔中心值。 歐姆檔的刻度分布是不均勻的， 它的刻度值是自右向左遞增的， 右半部刻度稀疏，4左半部刻度緊密。由于電池電壓值在每次使用過程后的不穩定性，一般在電路中還要設置調零電阻，通過調整阻值的大小，使指針定位在零刻度，確保測量精度。3 實驗所需儀表和材料1、所需材料與器件（ 1）電阻見

8、表 1-6 。表16-6所需電阻阻值表0.941658.1883.3k1.8M 120 (5%)6.51.11K17.4k141k2.25M 220 (5%)101.78k21k 150k4M20k (5%)152.5k 40k 360k4.5M 0.05 （線繞）1015k 55.4k800k6.75M 注：電阻精度除注明外，其余均為1%。（ 2）元器件見表 1-7 。表 16-7 元器件表序號名稱型號規格數量備注1電位器10k 5%12二極管1N400143電解電容10F104保險絲管0.5A2（ 3）塑料件見表 1-8 。表 16-8塑料件表名稱數量名稱數量面板1晶體管插座1大旋鈕1提把

9、1小旋鈕1提把卡25表箱1高壓電阻套管1 管1電池蓋板1提把墊片2 片（ 4）所需工具和儀器萬用表，螺絲刀，表頭，數字萬用表。4 實驗內容與步驟1.按照原理圖進行電流、電壓及電阻的測量，記錄相關的實驗數據并記錄。2. 萬用表校準在沒有專用校準設備的情況下，可用普通數字萬用表校準，方法如下。（ 1）將裝配完成的萬用表仔細檢查一遍，確認無誤后，將萬用表旋至最小電流檔0.25V/50uA 處，用數字萬用表測量其“+”、“ -”兩插座之間的電阻值，應在 4.95.1k 之間。如不符合要求，應調整電位器上方220 、 120兩只電阻阻值，直至達到要求為止。（ 2）將萬用表從電流檔開始逐檔檢測滿度值。檢測時，從最小檔開始。首先檢測直流電流檔，然后是直流電壓、交流電壓、直流電阻及其他。各檔檢測符合要求后，即可投入正常使用。5 思考題（ 1） 電流表量程擴大后，原表頭內允許通過的最大電流是否發生變化？（ 2）萬用表內部