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指针式万用表的工作原理

2021年02月20日 人阅读

直流电流测量原理

指针式万用表的表头本身就是一只直流电流表,但测量范围不能大于表头的满刻度电流。测量较大电流的安培表,需要将测量机构(表头)与电阻器并联进行分流,就可以扩展电流量程。这样,被测电流的一部分或大部分将通过分流电阻,而小部分电流通过测量机构(表头)。分流电流的大小与分流电阻值的大小成反比,因此改变分流电阻值的大小,就能改变仪表的测量范围。这个分流电阻通常叫做分流器。

指针式万用表的工作原理

图:指针式万用表的工作原理

分流器可以分为内附分流器和外附分流器两种。分流器可以是单量程的,也可以是多量程的。最常用的多量程分流器是闭路式分流器,如图3.2(b)所示。闭路式分流器是指在转换过程中,基本分流器不断开表头的电路,各分挡电阻器与表头内阻器串联,形成闭合电路。图中,R0为表头内阻,R1、R2、和R3为分流器。

直流电压测量原理

万用表中,电压测量电路的基础仍然是电流测量电路。表头有一定的内阻,直流电流流过表头内阻产生一定的电压降,因此一只表头也相当于一只电压表。但电压表量程有限,只有几毫伏至几十毫伏,因此需要扩大量程。扩大电压表的测量范围,通常采用表头串联电阻的方法,这种串入的附加电阻,叫做倍压器(或称倍率器、倍增器)。

电压表的连接电路(扩大量程)通常有多种型式,如图3.3(b)所示的是一种多量程电压表电路,图中大量程利用了小量程的电阻,或者说,高电压挡倍率电阻建立在低电压挡上。量程越大,倍率电阻也就越大,因此,大量程挡内阻高于小量程挡内阻。

交流电流、电压测量原理

磁电式仪表只能测量直流电流或电压,如需测量交流参数,则必须采用一个交直流变换装置,将交流电流经整流器转变成直流电流再测量。万用表中常用的整流电路有半波式和全波式,如图3.4所标。对于图3.4 (a)中半波式整流电路: 6=0.45/;对于图3.4(b)中全波式整流电路: lo=0.9/。仪表在进行仪表画刻度时,是按上述关系进行折算的。

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多量程的交流电流测量,必须对被测电流进行分流。万用表中常采用先分流后整流的方式,这样流过整流元件的电流较小,对整奈元件的要求可以降低

多量程的交流电压测量,其工作原理与直流电压表相似,不同点是需要先将交流电流整流后进行测量。

电阻测量原理

电阻的测量是基于欧姆定律来进行的。测量电阻的方式往往由量程来决定,为了使欧姆表在各量程能共用一个电阻刻度线,一般电阻测量电路都按十进制分挡,即都以标准挡R为基础,采用10的整倍数来扩大量程,如R×1、R×10、R×100、R×1000等。当在R×10挡时,综合内阻扩大10倍;当在R×100挡时,综合内阻扩大100倍。

图3.5所示为扩大量程的欧姆表电路,在表头上并联和串联适当的电阻器,同时串联一节电池,使电流通过被测电阻器。根据电流的大小,就可测量出电阻值。

欧姆表的中心值,是指仪表指示1/2刻度点时的数值。由理论计算可知,欧姆刻度的中心值就等于欧姆表在该量程上的综合内阻。因此,欧姆量程的设计都以中间刻度为标准,然后分别求出相当于各个被测电阻的刻度值。

根据理论计算可知,改变E (电源电动势)同样也可扩大量程,所以,多数指针式万用表内附两块电池,高阻挡通常采用高电压电池。

电池电压的改变,会使欧姆表的中心值也发生变化,从而造成测量误差。也就是说,同一个电路,当电池为全新时,中心值会增大,当电池寿命快终结时,中心值会减小。一般电池全新时每节电压为1.5V,当电池电压下降至1.2V以下时应即时更换。为了把由于E的变化造成的测量误差减至最小,往往在电压支路中串联一个可变电阻,作为欧姆调零,如图3.5中的电阻R6。这样用改变欧姆表支路中的分流比来抵消电源电压E的变化对精度的影响,从而保证了电阻的测量精度。

指针式万用表除了可对上述几个基本参量进行测量外,有些万用表还附加有其他功能。例如,对电平的测量、电容器电容量的测量、电感线圈电感量的测量及晶体管主要直流参数的测量等。

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