萬用表特點、功能及使用簡單介紹

導言
    萬用表。它們被譽為新千年測量上的一把卷尺。但是什么才是真正的數(shù)字萬用表？你能用它做什么呢？如何做到安全測量？你又有什么特殊測量要求呢？怎樣用*簡單的方法讓你的萬用表發(fā)揮出其*大功效呢？哪種萬用表才是*適合你現(xiàn)在的工作環(huán)境的呢？這些及其他問題都將會在本手冊中給予解答。

我們從介紹什么才是數(shù)字萬用表開始。數(shù)字萬用表就是一個用于電氣測量的電子尺。數(shù)字萬用表具有很多特殊性能，但大體上來說數(shù)字萬用表主要用于測量電壓，電阻以及電流。
本應用說明書以福祿克牌數(shù)字萬用表為例進行說明。其他品牌的數(shù)字萬用表相比來看或許有不同的操作或不同的特點。而本應用說明書說明的是大部分數(shù)字萬用表的通用功能和使用技巧。下面，我們將介紹如何使用數(shù)字萬用表進行測量以及數(shù)字萬用表之間的差別。

選擇你適用的數(shù)字萬用表
選擇一臺適合工作的數(shù)字萬用表不僅要看它的基本規(guī)格，還要考慮它的特點、功能及萬用表設計的整體表現(xiàn)性能和產(chǎn)品服務。
當今，萬用表的可靠性比任何時候都重要，特別是在惡劣條件下使用時。另一個重要因素是安全性。當使用不正確時，萬用表的適當?shù)牟考�空間，雙重絕緣及輸入保護都能夠保護使用者的人身安全，并防止儀表損壞。選擇*新設計的數(shù)字萬用表，大部分都滿足安全標準。
福祿克提供了具有Touch Hold®、模擬條形圖和增強分辨率等各種特性的不同組合的數(shù)字式萬用表。高電流和溫度測量附件可用來擴展數(shù)字式萬用表的功能

基礎知識
分辨率，位數(shù)及計數(shù)
分辨率是指一臺萬用表能測量結果的好壞。通過了解萬用表的分辨率就可以知道是否能觀測到被測量信號的微小變化。例如，如果數(shù)字萬用表在4 V 量程內(nèi)的分辨率為1 mV，那么在測量1 V 的信號時就能觀測到1 mV （1/1000 伏）的微小變化。
如果你要測量1/4 英寸或1 毫米的長度，你不會去買一把以英寸（或厘米）為單位的尺子。當你的正常體溫是98.6°F 時，使用只有整數(shù)標記的體溫計測量是沒用的。你需要的是一支分辨率為0.1°F 的體溫計。
位數(shù)和字用于描述萬用表的分辨率。數(shù)字萬用表按其顯示的位數(shù)和字數(shù)進行分類。

數(shù)字萬用表功能廣泛。選擇適合的萬用表是一個挑戰(zhàn)，除非你知道特點所在。本應用說明書介紹了部分普遍使用的功能特點及如何在實際應用中使用它們。

一臺3½ 位的萬用表可以顯示三個從0 到9 的全數(shù)字位，以及一個 半位（只能顯示1 或空白）。一臺3½ 位萬用表可以達到1,999 字的分辨率。一臺4½ 位萬用表可以達到19,999 字的分辨率。用分辨率字來描述一臺數(shù)字萬用表比用位數(shù)更準確�，F(xiàn)今的3½ 位表的分辨率已經(jīng)提高到3,200、4,000, 或6,000 字。對于某些測量，3,200 字萬用表具有更好的分辨率。例如，如果要測量200 伏或更高電壓，一臺1,999 字的表就無法測量到0.1 伏。而一臺3,200 字的表在測量高達320 伏電壓時仍可以顯示到0.1 伏。當被測電壓高于320 伏，而又要達到0.1 伏的分辨率時,就要用價格貴一些的20000 字的數(shù)字表。

準確度
準確度是在特定使用環(huán)境下的*大允許誤差。換句話說，準確度就是用來表明數(shù)字萬用表的測量值與被測信號實際值的接近程度。對數(shù)字萬用表來說，準確度通常使用讀數(shù)的百分數(shù)表示。例如，1% 的讀數(shù)的準確度的含義是：萬用表顯示讀數(shù)為100 伏時，實際電壓值可能是99 伏到101 伏之間。
說明書在有時也會把特定數(shù)值加到基本準確度上。其含義是，顯示屏*右端的位有多少數(shù)可以變化。所以在前面的例子中，準確度就可能會表示成± (1 % + 2)。因此如果讀數(shù)為100.0 伏，實際電壓值應該在98.8 到101.2 伏之間。
指針萬用表的準確度是按全量程的誤差來計算的，而不是按顯示的讀數(shù)來計算。指針表的典型準確度是全量程的±2 % 或±3 %。在全量程的十分之一時，就變?yōu)樽x數(shù)的20% 或30%。數(shù)字萬用表的典型基本準確度在讀數(shù)的±（0.7 % + 1）和±（0.1 % + 1）之間，甚至更高。

歐姆定律
使用歐姆定律，可以計算任何電路的電壓，電流和電阻。公式是：電壓=電流× 電阻（見圖1）。因此，只要知道公式中的任何兩個值，就可以計算出第三個值。數(shù)字萬用表就是利用歐姆定律直接測量并顯示電阻、電流或電壓。在后面的介紹中，你將會看到數(shù)字萬用表非常易用。

數(shù)字和模擬指針顯示
對于高準確度和分辨率來說，數(shù)字顯示有很好的優(yōu)勢，每個測量結果都能顯示到三位或更多位。
模擬指針的準確度和有效分辨率都不高，因為你必須在刻度之間估算結果值。
條形圖像模擬指針一樣顯示信號的變化和趨勢，但相比模擬指針，它更耐用，且不易損壞。

直流電壓和交流電壓

電壓測量
數(shù)字萬用表的基本用途之一就是測量電壓。典型直流電壓源就是電池，如汽車用的電池。交流電壓通常是由發(fā)電機產(chǎn)生的。*常見的交流電壓源就是家中使用的壁裝電源插座。某些設備可將交流轉(zhuǎn)換為直流。例如，電視機、立體音響、錄像機及電腦等電子設備，接入壁裝電源插座后，通過整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。直流電為這些設備的電子電路提供能量。測試供電電壓通常是檢修電路的*步。如果沒有電壓，或電壓過高或過低，則在進一步檢查前，首先要解決電壓問題。

交流電壓的波形不是正弦曲線（正弦波），就是非正弦曲線（鋸齒波，方波，紋波等）真有效值數(shù)字萬用表顯示的是這些電壓波形的“有效值”（均方根）。有效值是交流電壓的有效或等量直流電壓值。許多數(shù)字萬用表具有“平均響應”功能，如果輸入一個純正弦波交流電壓信號，它給出準確的有效值讀數(shù)。具有平均響應功能的萬用表無法正確測量非正弦波信號。具有“真有效值”功能的數(shù)字萬用表可以準確測量非正弦信號，直至數(shù)字萬用表的指定波峰系數(shù)。波峰系數(shù)是信號的峰值與有效值的比值。純正弦波的波峰系數(shù)為1.414，對于一個整流的電流脈沖，這個數(shù)值更大。因此，具有平均響應功能的萬用表的讀數(shù)通常比實際有效值低的多。 

一臺數(shù)字萬用表測量交流電壓的能力是受信號頻率限制的。大部分數(shù)字萬用表能準確測量頻率從50Hz 到500Hz的交流電壓，但數(shù)字萬用表的交流測量帶寬可達幾百千赫茲。這樣的萬用表就能讀取更高的值，因為它能測量更復雜的交流信號。對于交流電壓和電流的準確度規(guī)格，數(shù)字萬用表應標明頻率范圍及該范圍內(nèi)的精度。

如何測量電壓
1. 根據(jù)需要選擇V~（交流）或V（直流）。
2. 將黑色測試探頭插入COM 輸入插口。紅色測試探頭插及V 輸入插口。
3. 如果數(shù)字萬用表只有手動量程調(diào)節(jié)，請選擇*高量程，以免輸入超過量程。
4. 將探頭前端跨接在電路負載或電源兩端（與電路并聯(lián)）
5. 觀察讀數(shù)，確認測量單位。

注：為了正確讀出直流電壓的極性（±），將紅色探頭接觸電路正極，黑探頭接觸負極或電路的地。如果反向連接，具有自動極性變換功能的數(shù)字萬用表只顯示一個減號來代表負極性。對于指針萬用表，這樣操作有可能會損壞儀表。

注： 1/1000 V = 1 mV
    1000 V = 1 kV

高壓探頭可用于電視機和錄像機維修，其可承受電壓高達40 kV（見圖3）

警告：這些探頭不能用于具有高壓并伴隨著高能量的電氣應用。因此，這些探頭僅適合于低能量應用。

電阻，連續(xù)性和二極管

電阻

電阻以歐姆（Ω）為單位。電阻值變化很大，從幾毫歐姆（mΩ）的接觸電阻到幾十億歐姆的絕緣電阻。大部分數(shù)字萬用表測量電阻可小至0.1Ω，某些可以測到高達300 MΩ（300,000,000 Ω）。被測電阻為無窮電阻（開路）時，福祿克萬用表顯示“OL”，意思是電阻值超出了萬用表所能測量的范圍。測量電阻時必須關閉電路電源，否則，有可能損壞萬用表或電路。某些數(shù)字萬用表提供歐姆模式保護以防止誤接入電壓信號。不同型號的數(shù)字萬用表保護級別也是不同的。
考慮到準確度，低電阻測量時，必須從總測量值里減去測量導線的電阻。一般測量導線的電阻在0.2Ω 到0.5Ω 之間。如果測量導線的電阻大于1Ω，則需要更換測量導線。
考慮到準確度，低電阻測量時，必須從總測量值里減去測量導線的電阻。一般測量導線的電阻在0.2Ω 到0.5Ω 之間。如果測量導線的電阻大于1Ω，則需要更換測量導線。

圖2                          圖3                             圖4

圖2. 三種電壓信號：直流信號、交流正弦波信號及非正弦波交流信號。

圖3. 附件，例如高壓探頭，用于擴大數(shù)字萬用表的電壓測量范圍。

圖4. 在二極管存在的情況下測量電阻時，數(shù)字萬用表的測試電壓保持在0.6 V 以下，這樣半導體結就不會導電。
 

如何測量電阻：
1. 關掉電路電源。
2. 選擇電阻檔（Ω）。
3. 將黑色測試探頭插入COM 輸入插口。紅色測試探頭插入 Ω輸入插口。
4. 將探頭前端跨接在器件兩端，或你想測電阻的那部分電路兩端。
5. 查看讀數(shù)，確認測量單位－歐姆（Ω），千歐（kΩ），或兆歐（MΩ））。

= 1 kΩ注： 1,000 Ω
= 1 MΩ     1,000,000 Ω
一定確保電阻測量前關閉電路電源。

連續(xù)性
連續(xù)性指快速測試電阻通/不通，以區(qū)分開路和閉路。
帶有連續(xù)性蜂鳴器的數(shù)字萬用表能使你輕松、快速地完成很多導通測試。當檢測到閉合電路時，萬用表發(fā)出嗶嗶聲，所以你無需一邊測試一邊看著萬用表。數(shù)字萬用表的型號不同，觸發(fā)蜂鳴器發(fā)聲的電阻等級值也是不同的。

二極管測試
二極管就像一個電子開關。當電壓超出一個特定值時，二極管就會導通，通常硅二極管的導通電壓為0.6 V，而且二極管只允許電流單向流動。
當檢測一個二極管或晶體管結的時候，使用模擬伏特－歐姆計（VOM）不僅會給出變化范圍很大的讀數(shù)，還會通過結驅(qū)動電流高達50mA（見表1）。
有些數(shù)字萬用表有二極管測試模式。這種模式測試和顯示通過一個結的實際電壓降。正向測試時，一個硅結的電壓降低于0.7V，反向測試時電路為開路。

直流電流和交流電流

電流測量
電流測量不同于其他數(shù)字萬用表測量。只使用數(shù)字萬用表測量電流時，要求表和被測電路串聯(lián)。即打開電路將數(shù)字萬用表測試線串入電路以形成整個電路。這樣所有電流都流經(jīng)數(shù)字萬用表的電路。一種使用數(shù)字萬用表間接測量電流的方法就是采用電流探頭。探頭夾在導線外面，這樣就可以避免打開電路將數(shù)字萬用表串聯(lián)進去了。

如何測量電流
1. 關掉電路電源。
2. 剪斷或拆焊電路，提供出一個可以放置萬用表探頭的位置。
3. 根據(jù)需要選擇A~（交流）或A（直流）。
4. 將黑色測試探頭插入COM 輸入插口，紅色測試探頭插入amp 或milliamp 輸入插口（根據(jù)可能得到的讀數(shù)確定）。5. 將探頭前端連接進電路開口處，以使所有電流都流經(jīng)數(shù)字萬用表（串聯(lián)）。
6. 接通電路電源。
7. 觀察讀數(shù)，并注意測量單位。

注：對于直流測量，如果測試導線反向連接，萬用表會顯示“–”。

輸入保護
一個常見錯誤就是測試線仍插在電流輸入口，而直接拿去進行電壓測量。這將導致電壓源通過數(shù)字萬用表內(nèi)部的低電阻直接短路，稱為電流分流。大電流流過萬用表，如果沒有充分的保護措施，不僅會損壞表和電路，還有可能傷害操作者。如果是在工業(yè)級的高壓電路（240V 或更高）中進行測量，將會產(chǎn)生非常大的故障電流。
因此，數(shù)字萬用表應具有一個容量足夠大的、用于電流輸入保護的保險絲。電流輸入端沒有保險絲保護的萬用表不能用于高能電路（> 240 V）。那些具有保險絲的數(shù)字萬用表，其保險絲應具有足夠的容量來消除高能故障。保險絲的電壓級別要大于你要測量的*高電壓。例如，當接入480V 電路時，萬用表內(nèi)的一個20A，250V 的保險絲就無法消除故障。而需要一個20A，600V 的保險絲來消除故障。

電流探頭附件
有時，要測量的電流超出數(shù)字萬用表的額定值，或者現(xiàn)場條件不允許你打開電路測量電流。在這種測量更高數(shù)值（一般大于2A）電流，同時不需要很高精度的應用中，電流探頭是非常有用的。將電流探頭夾在通電導體上，測量值即被轉(zhuǎn)換成萬用表能承受的水平。

                圖5

有兩種基本電流探頭類型：電流互感器型，僅用于測量交流電流；霍耳效應探頭，可用于測量交流或直流電流。
電流互感器型探頭的輸出，一般是1 毫安代表1 安培。這樣，100 安培就可以減少到100 毫安，從而可以很安全地用數(shù)字萬用表進行測量。將探頭線連接到“mA”和“COM”輸入口，萬用表功能開關設置到mA ac 檔�；舳�效應探頭的輸出是1 毫伏代表1 安培的交流或直流值。例如，100A 交流電可被轉(zhuǎn)換為100mV 交流電。將探頭線連接到“V”和“COM”口，萬用表功能開關設置到“V”或“mV”刻度。交流電流測量選擇V~ 或直流電流測量選擇V 。此時，萬用表用1 毫伏電壓代表1 安培電流。

安全性
萬用表安全性
安全測量的*步是選擇適合應用及使用環(huán)境的萬用表。選擇了合適的萬用表后，還應該按照正確的測量步驟來使用它。使用前請務必認真閱讀用戶使用手冊，要特別注意帶警告和小心的章節(jié)。
國際電工技術委員會（IEC）為在電氣系統(tǒng)下工作制定了安全標準。確認你所使用的萬用表滿足IEC 分類，并且額定電壓滿足測量的環(huán)境要求。例如，如果電壓測量需要在480V 電板上進行，則要使用級別為Category III 600V 或1000 V 的萬用表。這就意味著該表的輸入電路設計為能夠承受這種環(huán)境下普遍出現(xiàn)的電壓瞬變，而不會傷害使用者。選擇具有這種等級的萬用表同樣也有UL、CSA、VDE 或TüV 認證，即該萬用表不僅按照IEC 標準設計，而且還經(jīng)過上述認證機構獨立測試并滿足其標準。（參見第6 頁獨立測試補充）

導致數(shù)字萬用表損壞的幾種情形：
1. 測試線插在電流插孔時拿去測量交流電壓
2. 在電阻模式下測量交流電壓
3. 遇到太高的電壓瞬變
4. 超過*大輸入限值（電壓和電流）

數(shù)字萬用表保護電路類型：
1. 自動恢復保護 有些萬用表具有探測過載情況的電路，該電路會保護萬用表直到過載情況結束。過載情況消失后，數(shù)字萬用表自動恢復到正常工作狀態(tài)。通常用于保護電阻功能，避免電壓過載。
2. 無自動恢復保護 有些萬用表可以探測到過載情況并保護儀表，但需要操作者對萬用表進行操作方可恢復使用，比如更換保險絲。

數(shù)字萬用表安全特性一覽：
1. 保險絲電流輸入保護。
2. 使用高能保險絲（600V 或更高）。
3. 電阻模式的高壓保護（500V 或更高）。
4. 電壓瞬變保護（6kV 或更高）。
5. 安全設計的測試線，帶護手和絕緣端子。
6. 獨立安全機構認證/列名（如UL 或CSA）。

安全清單

• 使用滿足使用環(huán)境下的安全標準的萬用表。
• 使用裝有電流輸入保險絲的萬用表，并在測量電流前檢查保險絲。
• 測量前檢查測試線是否有物理損壞。
• 使用萬用表檢查測試線是否導通。
• 只使用帶護手和絕緣連接器的測試線。
• 只使用具有凹陷形輸入插孔的萬用表。
• 針對具體測量選擇正確的功能和量程。
• 確認萬用表處于正常工作狀態(tài)。
• 遵循用戶使用手冊。
• 首先斷開“熱端”（紅色）測試線。
• 不要一個人操作。
• 使用電阻檔有過載保護的萬用表。
• 當不使用電流夾進行電流測量時，在接入電路前先切斷電源。
• 在高電流和高電壓情況下，要使用合適的測量設備，例如高壓探頭和高電流夾具。

附件和術語

表數(shù)字萬用表附件
數(shù)字萬用表的一個非常重要的方面就是可以使用大量各式各樣的附件。許多附件可擴大數(shù)字萬用表的量程和有用性，同時使測量更簡便。
高壓探頭和電流探頭可將高電壓和電流按比例縮小到數(shù)字萬用表可以安全測量的水平。溫度探頭可將數(shù)字萬用表變成方便的數(shù)字溫度計。射頻（RF）探頭可用于測量高頻電壓。
此外，使用測試線，測試探頭和測試夾可以使你輕松地將數(shù)字萬用表接入電路。軟包和硬包不僅可以保護數(shù)字萬用表，還可以很方便地將數(shù)字萬用表及其附件存放其中。
術語表
準確度：表示數(shù)字萬用表顯示的測量值與被測信號的實際值接近程度。以讀數(shù)的百分比或全量程的百分比形式表示。指針萬用表：一種使用指針移動來顯示被測信號數(shù)值的儀器。使用者以指針在刻度盤上位置來判斷讀數(shù)。
信號器：用來識別所選量程或功能的指示符號。
平均響應數(shù)字萬用表：可以準確測量正弦曲線波形，但測量非正弦波形時準確度稍顯遜色。
字：表示數(shù)字萬用表分辨率的一個數(shù)字。
分流器：數(shù)字萬用表內(nèi)的一個用來測量電流的低值電阻�？墒褂脭�(shù)字萬用表測量出分流器兩端的電壓降，再利用歐姆定律計算出電流值。
DMM：數(shù)字萬用表。一種使用數(shù)字顯示屏顯示測量信號值的儀表。與指針萬用表相比，數(shù)字萬用表更耐用，分辨率和準確度更高。
非正弦波形：一個畸變的波形，例如脈沖序列，方波，三角波，鋸齒波和尖峰。分辨率：測量中可以觀察到的微小變化的程度。
有效值：交流波形的等效直流值。
正弦曲線波形：沒有畸變的純正弦波形。
真有效值數(shù)字萬用表：一種可以準確測量正弦曲線和非正弦曲線波形的數(shù)字萬用表。

特點

以下特點和功能將會使數(shù)字萬用表的使用更方便。

• 信號器功能，可直觀顯示測量模式（電壓測量、電阻測量等）。
• 旋鈕操作，方便選擇測量功能。
• 過載保護，可防止損壞萬用表和電路，并保護使用者。
• 專用高能保險絲，在電流測量和過載情況下，為使用者和萬用表提供額外保護。
• 自動量程選擇功能，可自動選擇合適的量程。手動調(diào)節(jié)量程功能，可將量程鎖定在特定范圍以進行反復測量。
• 自動極性變換功能，用帶“-”符號的數(shù)值表示負數(shù)讀數(shù)，所以即使接反了測試線，也不會損壞萬用表。
• 電池電量低顯示功能。