任务一 指针式万用表的结构与使用

知识重点

★ 万用表的分类与特点

★ 指针式万用表的读数方法

★ 指针式万用表的使用方法

★ 使用指针式万用表的注意事项

技能要点

★ 指针式万用表的识别方法

★ 指针式万用表测量值的读取方法

★ 指针式万用表的使用技术

任务提出

★ 了解万用表的分类方法

★ 识记指针式万用表测量值的读取方法

★ 掌握指针式万用表的使用方法

知识链接

1.1.1 万用表的种类与特征

1. 万用表的种类

万用表分为指针式、数字式两种。图1-1所示为MF47型指针式万用表实物图，图1-2所示为DT―8308型数字式万用表实物图。随着技术的发展，人们研制出微机控制的虚拟式万用表，被测物体的物理量通过非电量/电量，将温度等非电量转换成电量，再通过A/D转换，由微机显示或输送给控制中心，控制中心通过信号比较做出判断，发出控制信号或者通过D/A转换来控制被测物体。

2. M F47型指针式万用表的结构特征

MF47型指针式万用表采用高灵敏度的磁电系整流式表头，造型大方、设计紧凑、结构牢固、携带方便。零部件均选用优良材料并经工艺处理，具有良好的电气性能和机械强度，其特点：

① 测量机构采用高灵敏度表头，性能稳定；

② 线路部分安全可靠、耐磨、维修方便；

③ 测量机构采用硅二极管保护电路，保证过载时不损坏表头，线路设有0.5 A保险丝，以防止误用时烧坏电路；

④ 设计上考虑了湿度和频率补偿；

⑤ 低电阻挡选用2号干电池，容量大、寿命长；

⑥ 配合高压按钮，可测量电视机电路内25 kV以下高压；

⑦ 配有晶体管静态直流放大系数检测装置；

⑧ 表盘标度尺刻度线与挡位开关旋钮指示盘均为红、绿、黑三色，分别按交流红色、晶体管绿色、其余黑色对应制成，共有七条专用刻度线，刻度分开，便于读数；配有反光铝膜，消除视差，提高了读数精度；

⑨ 除交直流2500 V和直流5 A分别有单独的插座外，其余只须转动一下选择开关，使用方便；

⑩ 装有提把，不仅便于携带，而且可在必要时作倾斜支撑，便于读数。

1.1.2 M F47型指针式万用表的模块功能

万用表是电压表、电流表、欧姆表等测器仪表的有机组合。现以MF47型指针式万用表为例来分析说明。

1. M F47型指针式万用表刻度盘

表头共有七条刻度线，从上向下分别为电阻（黑色）、交流电压（红色）、直流毫安（黑色）、电容（绿色）、电感（绿色）晶体管共发射极直流放大系数hEF（绿色）、分贝（红色）等，其刻度盘示意图如图1-3所示。

2. 插孔

MF47型万用表共有四个插孔，左下角红色“+”为红表笔，正极插孔；黑色“-”为黑表笔插孔；右下角“2500 V”为交直流2500 V插孔；“5 A”为直流5 A插孔，右上角为欧姆挡调零旋钮，左上角是晶体管插孔，其插孔示意图如图1-4所示。

3. 挡位开关

MF47型指针式万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻，以及音频电平、电容、电感、晶体管放大倍数等，共有8大类34个量程可供选择，其挡位刻度盘示意图如图1-5所示。

4. 测电阻时需加直流电源

测量电阻必须使用直流电源。万用表的电池装在背面的电池盒内，其电池盒示意图如图1-6所示。左边是低压电池仓，装入一枚1.5 V的2号电池；右边是高压电池仓，装入一枚15 V的层叠电池。

5. 屏蔽电磁干扰设备

打开万用表后盖，可以见到所有元器件均与表头和操作面板安装在一起。后盖中部有一块金属板，以屏蔽电磁干扰，其金属屏蔽壳示意图如图1-7所示。

6. 内部结构

图1-8所示为MF47型指针式万用表内部结构示意图。大圆形物体是表头，表头上方是两枚电池，表头下方是电路板。电路板中央为测量选择波段开关，电阻器等元件有序地排列在波段开关周围。

7. 电路原理图

图1-9所示为MF47型指针式万用表的电路原理图，由五部分组成：表头及表头电路，用于指示测量结果；分压器，用于测量交、直流电压；分流器，用于测量直流电流；电池、调零电位器等，用于测量电阻；测量选择电路，用于选择挡位和量程。

8. 表头保护电路

为防止在使用中置错挡位而烧毁表头，一般采用由二极管组成电路保护表头，图1-10所示为MF47 型指针式万用表保护电路实物示意图，图中两个硅二极管互为反向地并接在表头两端，使表头两端电压不超过0.7 V。表头右上部及其左侧的两个微调电阻器，供校准万用表时使用。

1.1.3 M F47型指针式万用表的使用

1. 调零

在每一次使用万用表前，必须对万用表进行调零。调零有两种，一种是“机械调零”，一种是“欧姆挡调零”。如果旋转图1-11所示的“调零旋钮”进行调零则为“欧姆挡调零”，机械调零是将指针调整到左端的“0”位置处，则需用螺丝刀调“机械调零螺钉”。如果“调零按钮”不能进行调零，就需更换万用表内的电池，因为电池电量用完，则无法将指针调至“0Ω”，所测数据就无有准确性可言。

2. 读数

读数时目光应与万表表面垂直，使表头指针与反光铝膜中的指针重合，确保读数的精度。检测时先选用较高的量程试测，然后再根据实际情况，调整合适的量程，最后使读数在满刻度的2/3附近为宜。

3. 测直流电压

MF47型指针式万用表的直流电压测量范围为1~500 V，共7个挡位。测试直流电压时，先把转换开关换至直流电压量程挡，根据被测电压大小，应从大到小选定量程，再将万用表插孔的+、-极性通过表笔并联接入待测电路，在表头第二条刻度（具有V标识符）线上找出相应读数值。转换开关所选值为指针向右满偏时的读数值，指针指在不同位置，读数应按比例计算。通过换挡，使指针位于表头中间位置时，读数精度最高。

图1-12所示为MF47型指针式万用表测量直流电压示意图，图中测量电压时所选取的量程是25 V直流挡，所测的电压为12 V，在测量双路稳压电源的+12 V电压输出时，应先将万用表转换开关转至直流电压挡，继而转至向右满偏时为25 V量程位置，把万用表插口的正极表笔（红色）接电源正极（红色）插孔，负极表笔（黑色）接电源负极黑色插孔，以并联方式连接，在表头第二条刻度（具有V标识符）线上找出满量程挡为25 V的数值，此时表针摆向中部，这时的指示读数为12 V。

4. 测量交流电压

测量交流电压时将挡位转换开关旋转到交流电压挡，表笔不分正负极，读数方法与直流电压读数相同，其读数为交流电压的有效值。测量范围从10~1000 V共五挡。测试交流电压的方法与测试直流电压的方法相同，只要将转换开关转至交流电压量程范围即可。若测量小于10 V的交流电压，考虑到二极管非线性因素的影响，特别设置了第三条刻度线。

磁电式结构万用表测量交流电压时，刻度线上标出的是正弦交流电的有效值，因此，万用表的交流电压挡只能测正弦交流电压且读数为有效值，仅适合测量45~1000 Hz频率范围内的电压。

测试交流电压的步骤：检测某插座上有无220 V交流电压输出时，应先将万用表转换开关转至最上方的交流电压挡，继而转至向右满偏时为500 V交流量程位置上，把万用表+、-插孔的红黑表笔（以并联方式）分别插入三相插座（除地线插孔外）的两个插孔中（由于测交流电压，故正、负极性任意连接），在表头第二条刻度（具有V标识符）线上找出满挡为500 V的数值，此时表针摆向中部，这时的读数为220 V，其测量交流电压示意图如图1-13所示。

5. 测量直流电流

测量500 mA以下直流电流时，将测量选择转换开关置所需的“mA”挡，其挡位选取示意图如图1-14所示。

把万用表两表笔插好，红表笔接“+”，黑表笔接“-”，把挡位转换开关旋转到直流电流挡，并选择合适的量程。当被测电流数值范围不确定时，应先选用较高的量程。把被测电路断开，将万用表两表笔串联到被测电路中，注意直流电流从红表笔流入，黑表笔流出，不能接反。根据测出电流值，再逐步选用低量程，保证读数的精度。

测量500 mA～5 A的直流电流时，将测量选择转换开关置于“500 mA”挡，正表笔插入“5A”专用插孔，其挡位选取示意图如图1-15所示。

例如：图1-16所示为测量某一电路的负载电流连线图。

6. 测量电阻

① 测量电阻时，将测量选择转换开关置适当的“Ω”挡，测量前应先将两表笔短接，调节面板右上角的欧姆挡调零旋钮，使表针准确指向“0 Ω”。其调零示意图如图1-17所示。每次换挡后，均应重新调零。

② 插好表笔，转换开关转到电阻挡，并选择相应量程，首先调零。如果选用R×10挡测量，指针指示“50”处，则被测电阻器的阻值为50 Ω×10=500 Ω，其测量电阻示意图如图1-18所示。如果指示值过大或过小要重新调整挡位，并重新调零，以保证读数的精度。

7. 测晶体三极管的放大倍数

测量晶体三极管直流放大倍数β时，将测量选择开关置“ADJ（校准）”位，其测试晶体三极管β值挡位选择示意图如图1-19所示，将两表笔短接后调节欧姆挡调零旋钮使表针对准hFE刻度线的“300”刻度。然后分开两表笔，将测量选择开关置“hFE”位置，即可插入晶体管进行测量。左上角晶体管插孔的“N”供测量NPN型晶体管用，“P”供测量PNP型晶体管用。

8. 测量音频信号

测量音频电平使用“交流10 V”挡，其测量音频信号挡位选择示意图如图1-20所示。测量时应在一表笔上串接0.1 µF的隔直流电容器。测量电容或电感时，也使用“交流10 V”挡，并采用10 V、50 Hz的交流电压作为信号源。

9. 万用表内阻对测量电压的影响

万用表在不同的电压量程挡呈现的内阻值不同，在1 V、5 V、25 V三挡，内阻（灵敏度）为20 kΩ/V，即：1 V挡时20 kΩ、5 V挡时100 kΩ、25 V挡时500 kΩ；在100 V、500 V两挡，内阻（灵敏度）为5 kΩ/V，即：100 V时500 kΩ、500 V时2500 kΩ。

因此，用指针式万用表测量电压时，需要考虑内阻对被测电路的影响。

1.1.4 使用万用表时注意事项

① 在使用万用表之前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。

② 测量时不能用手触摸表笔的金属部分，以保证安全和测量准确性。测电阻时如果用手捏住表笔的金属部分，会将人体电阻并联于被测电阻器而引起测量误差。

③ 测量直流量时注意被测量的极性，避免指针反偏打坏表头。

④ 不能带电调整挡位或量程，避免电刷的触点在切换过程中产生电弧而烧坏线路板或电刷。

⑤ 测量完毕后应将挡位转换开关旋转到交流电压最高挡或空挡。

⑥ 不允许测量带电的电阻器，否则会烧坏万用表。

⑦ 在测量电解电容器和晶体管等元器件的阻值时要注意极性。

⑧ 电阻挡每次换挡测量时，都要进行调零。

⑨ 不允许用万用表电阻挡直接测量高灵敏度的表头内阻，以免烧坏表头。

⑩ 一定不能用电阻挡测电压，否则会烧坏熔断器或损坏万用表。

⑪ 在测量某一电量时，不能在测量的同时换挡，尤其是在测量高电压或大电流时，更应注意。否则，会使万用表毁坏。如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。

⑫ 万用表在使用时，必须水平放置，以免造成误差。同时，还要注意到避免外界磁场对万用表的影响。

⑬ 表内电池的正极与面板上的“-”插孔相连，负极与面板“+”插孔相连，如果不用时误将两表笔短接会使电池很快放电并流出电解液，腐蚀万用表，因此不用时应将电池取出。

任务实施

1. 测量工具与材料准备

准备MF47型指针式万用表一台，通有AC 22 0 V的电源插座一个，输出电压可调的DC电源一台（或自制电源），大功率电阻负载若干，NPN型和PNP型晶体三极管若干。

2. 操作方法与步骤

① 用MF47型万用表测量各大功率电阻负载的阻值大小；

② 测量AC插座内的电压是否满足市电电压；

③ 将可调DC电源分别调整到5 V、10 V、15 V，将不同负载电阻器接入电路，分别测量对应的电流；更换电阻负载重复测量五次；

④ 测试NPN型和PNP型晶体三极管的放大倍数

3. 将上述测量结果填入表1-1所列表格中

4. 注意事项

① 在测量电阻器阻值前一定要先将万用表进行欧姆调零，如果调不到零位，检查电池是否需要更换。同时，在测量前，要检查万用表的指针是否处于左端“0”处，如不指向“0”，要进行机械调零。

② 每个电阻器在测量前检查是否有损伤，这些损伤是否会影响到电阻器的阻值。

③ 万用表使用完毕后，要将万用表的挡位转换开关旋转到“AC 1000 V”挡上，防止下次使用时损坏万用表。

课外作业

（1）完成5次以上的AC电压测量，并能正确读取数值和记录数据。

（2）完成5次以上的AC电流测量，并能正确读取数值和记录数据。

（3）完成5次以上的直流电压测量，并能正确读取数值和记录数据。

（4）完成5次以上的直流电流测量，并能正确读取数值和记录数据。

（5）完成5次以上的电阻器阻值测量，并能正确读取数值和记录数据。

（6）完成5次以上晶体三极管β值测量，并能正确读取数值和记录数据。

思考练习

（1）认识、熟悉数字万用表的应用。

（2）预习任务二：数字式万用表的结构与使用。