维修电工与实训第三章.ppt

常用电工仪器仪表,第三章,常用电工仪器仪表,3.1 万用表3.2 兆欧表3.3 示波器 3.4 低频信号发生器 3.5 技能实训 万用表的组装,3.1 万用表,万用表是一种可以测量多种电量，具有多种量程的便携式仪表。一般万用表可以用来测量直流电流、直流电压、交流电压和直流电阻等电量。有的万用表还可以测量交流电流、电感、电容以及晶体三极管的值等。由于它的测量范围广，使用方便，因此在电气维修和测试工作中被广泛应用。常用的万用表有模拟式和数字式两种。3.1.1 模拟式万用表 这里以生产实际中应用较广泛的500型万用表为例，介绍模拟式万用表的结构、原理、使用与维护知识等。,3.1 万用表,3.1.1.1 万用表的结构 万用表一般由测量机构、测量电路和转换开关三部分组成。1.测量机构（俗称“表头”)万用表测量机构的作用是把过渡电量转换为仪表指针的机械偏转角。万用表的测量机构采用磁电系直流微安表，其满偏电流为几微安到几百微安。满偏电流越小的测量机构灵敏度越高，万用表的灵敏度通常用电压灵敏度（/V）来表示。2.测量电路 测量电路的作用是把各种不同的被测电量（如电流、电压、电阻等）转换为磁电系测量机构所能接受的微小直流电流（即过渡电量）。测量电路中使用的元器件主要包括分流电阻、分压电阻、整流元件等。万用表的功能越多，测量线路越复杂。,3.1 万用表,3.转换开关 转换开关的作用是把测量电路转换为所需要的测量种类和量程。万用表上的转换开关一般都采用多层多刀多掷开关。图3-1所示为500型万用表的外形图，它的面板上有两只转换开关的旋钮 S1和S2，左边的S1采用二层三刀十二掷开关，共12个档位；右边的S2采用二层二刀十二掷开关，也有12个档位。图 3-2 所示为多层转换开关其中一层的结构示意图。它有12个固定触点（也叫“掷”）沿圆周分布，对应12个测量档位。在其转轴上连接有可动触头（也叫“刀”）。当转动旋钮时，可动触头与接在固定触点上的相应线路接通，就构成了不同的测量电路。,3.1 万用表,图3-1 500型万用表外形图,图3-2 转换开关结构示意图,1-掷 2-刀 3-转轴,3.1 万用表,3.1.1.2 500型万用表的工作原理 500型万用表的主要技术特性见表3-1。,表3-1 500型万用表的技术特性,3.1 万用表,500型万用表能测量直流电流、交直流电压、电阻及音频电压等，并具有较高的电压灵敏度。另外它还具有外壳坚固的特点，故在生产中得到了广泛的应用。500型万用表的总电路图如图3-3所示。它利用两只转换开关S1、S2，可组成不同的测量电路。下面分别介绍转换开关置于不同档位时所组成的测量电路及其原理。,3.1 万用表,图3-3 500型万用表总电路图,3.1 万用表,应指出的是，500型万用表和其他型号万用表的基本工作原理一样，以欧姆定律及电阻串并联规律作为基础。1.直流电流测量电路 将万用表（如图31）左边的转换开关S1置于A档，右边的转换开关 S2置于任意一个电流档，就组成如图3-4所示的直流电流测量电路（此时是 50A档）。可以看出，图中采用了闭路式分流器来改变电流的量程。所以，万用表的直流电流测量电路实质上就是一个多量程的直流电流表，其基本原理与多量程直流电流表完全相同。,3.1 万用表,图3-4 500型万用表直流电流测量电路,3.1 万用表,图3-4中1K电阻和1.4K可调电阻始终与测量机构串联，起温度补偿作用。因为测量机构的内阻若直接与分流电阻并联，由于分流电阻采用温度系数很小的锰铜制成，其阻值不随温度变化而改变。当温度变化时，将随之变化，会造成较大的仪表误差。但若与测量机构串联一只不随温度变化的电阻（即1K电阻与可调电阻1.4K）后，再与分流电阻并联，这种因温度变化而引起的误差将会大大降低,起到温度补偿作用。,3.1 万用表,当量程为50A时，除温度补偿电阻外，其余电阻全部作为分流电阻。在其余量程，都是将分流电阻的一部分串接在测量机构的支路中，即将实际的分流电阻减少。所以当转换开关置于不同量程时，即能改变电流量程的大小。需要指出的是由于电压档、电阻档等都是在50A电流档的基础上扩展而成的，所以，我们可以把50A的电流档等效看成一个50A的磁电系测量机构，这对以后分析电路是很方便的。,3.1 万用表,2.直流电压测量电路 测量直流电压时，可将右边转换开关 S2置于位置，左边转换开关S1置于直流电压的任意档位，就组成如图3-5所示的直流电压测量电路（此时开关位于2.5V档）。,图3-5 500型万用表直流电压测量电路,3.1 万用表,由图3-5中可以看出，万用表的直流电压测量电路实质上就是一只多量程直流电压表。它采用了共用式分压线路，其电路也是在50A直流电流档的基础上组成的。500型万用表除用转换开关获得五种不同量程的直流电压测量档之外，还另设有2500V的插孔。测2500V的高压时，量程开关可放在除2.5V档以外的任意直流电压档上，其分压电阻采用一只专用的1OM电阻。使用时将红表笔插在2500V专用插孔里，黑表笔插在*插孔里。,3.1 万用表,3.交流电压测量电路（1）万用表测交流电压的原理 万用表的测量机构采用磁电系微安表，只能测量直流电流。如果要测量交流量，只有加上整流器将交流变换成直流后，再送入测量机构，并找出整流后的电流与输入交流电流之间的关系，才能在仪表标度尺上直接标出输入交流电的大小。通常将由磁电系测量机构和整流装置组成的仪表称为整流系仪表。万用表的交流电压测量电路就是在整流系仪表的基础上串联分压电阻而成的。,3.1 万用表,万用表交流电压测量电路中的整流电路有半波和全波两种形式。500型万用表采用如图3-6所示的半波整流电路，图中的为分压电阻。与测量机构串联的V1是整流二极管,它能将输入的交流电变成脉动直流电流，送入磁电系微安表。V2是保护二极管，可以防止输入交流电压在负半周时反向击穿整流二极管V1。如果没有V2，在外加电压负半周时，由于整流二极管V1反向截止而承受很高的反向电压，可能造成V1的反向击穿。接入V2后，在负半周时V2导通,使V1两端的反向电压大大降低，保证了V1不会被反向击穿。,3.1 万用表,图3-6 万用表测量交流电压的原理电路,3.1 万用表,由于通过测量机构的电流实际上是经过整流后的单向脉动电流，而其指针的偏转角是与脉动电流的平均值成正比的，所以，整流系仪表所指示的值应该是交流电的平均值。但是，交流电的大小习惯上是指交流电的有效值。为此，我们可根据交流电有效值与平均值之间的关系来刻度标度尺。对于半波整流 这样一来，万用表交流电压的标度尺就可以直接按交流电的有效值来进行刻度，即万用表交流电压档的读数是正弦交流电压的有效值。但如果被测电流不是正弦波，将会产生波形误差，这是整流系仪表的一个主要缺点。,3.1 万用表,（2）交流电压测量电路 将万用表右边的转换开关S2置于档，左边转换开关S1置于交流电压的任意一个量程，就组成如图3-7所示的交流电压测量电路。,图3-7 500型万用表交流电压测量电路,3.1 万用表,由图3-7可看出，交流电压测量电路仍是在直流电流50A档的基础上扩展而成的，也采用共用式分压电路。只是另外又与测量机构串联了一只2.25K的隔离电阻，并且用一只3.9 K的电阻分流，使测量机构的灵敏度比直流电压档的灵敏度低。与测量机构并联的10F电容起滤波作用，使万用表在测量低于10Hz的交流电时，指针不会抖动。,3.1 万用表,500型万用表的交流电压测量电路采用的半波整流电路，整流效率低。它的分压电阻与直流电压档的分压电阻共用，如交流250V档的分压电阻恰为直流电压5OV档的分压电阻，两者相差5倍。可见，交流电压档的电压灵敏度只有直流电压档的五分之一。这就是用降低分压电阻的方法，补偿由于整流效率低而使测量机构电流下降的影响，从而达到节省材料和交、直流电压档共用一条标度尺的目的。测2500V交流高压时，要用专用的1OM分压电阻，两表笔分别与 2500V和*两插孔相接，量程开关可置于10500V中的任意一档。此外，由于整流二极管非线性的影响，在交流10V档标度尺的起始段,很明显分度是不均匀的。因此交流10V档要专用一根标度尺，不能与其他标度尺混用。,3.1 万用表,4.电阻测量电路（1）欧姆表基本原理 欧姆表测量电阻的原理图如图3-8所示。,图3-8 欧姆表测电阻的原理图,3.1 万用表,由全电路欧姆定律,式中 R0 欧姆调零电阻；r 电池内阻；R1限流电阻；RC测量机构内阻；RZ欧姆表总内阻。RX被测电阻（图中为R）,（3-1）,3.1 万用表,式（3-1）说明，若欧姆表总内阻RZ 和电池电动势E 保持不变，则线路中的电流I 将随被测电阻RX 而改变,且I 与成RX反比关系。可见，欧姆表测电阻的实质是测电流。当RX=0时，调整R0,使,指针指在满刻度位置，规定此位置为“欧姆0”。,时，时，=时，指针不动，规定此位置为“欧姆”。,3.1 万用表,由于仪表指针的偏转角与电流成正比，而电流与成反比。因此，仪表指针的偏转角就能够反映的大小。由以上分析可知，欧姆表的标度尺是不均匀的，而且是反向的，如图3-9所示。,图 3-9 欧姆表的标度尺,特别地，当 时，指针将指在仪表标度尺的中心位置，所以 又叫欧姆中心值。因为欧姆中心值正好等于该档欧姆表的总内阻，因此，欧姆表量程的设计都是以标度尺的中央刻度为标准，然后再求出其他电阻的刻度值。,3.1 万用表,（2）欧姆表量程的扩大 理论上讲，上述欧姆表可以测量0之间任意阻值的电阻。但实际上由于欧姆表刻度很不均匀，所以它的有效使用范围一般只在 0.110倍欧姆中心值的刻度范围内，超出该范围测量将会引起很大的误差。为了使欧姆表能在较大范围内对被测电阻进行较准确的测量，万用表欧姆档都做成多量程的。同时为了能共用一条标度尺，以便于读数，一般都以R1档为基础，按10的倍数来扩大量程。这样，各量程的欧姆中心值就应是十的倍数。例如，在500型万用表中，R1档的欧姆中心值为10,那么，R10档的欧姆中心值为 100,R100档的为100O等。只要适当设计电阻的串、并联电路就能实现这些要求。,3.1 万用表,由于欧姆表量程的扩大实际上是通过改变欧姆中心值来实现的，所以，随着量程的扩大，欧姆表的总内阻和被测电阻都将增加，这必然引起流过测量机构的电流减小。因此，在扩大欧姆表量程的同时，还必须设法增加测量机构的电流。通常可采取以下两种措施：,3.1 万用表,a.保持电池电压不变，改变分流电阻值。如图3-10所示，低阻档（如R1）用小的分流电阻，高阻档(如R1000)用大的分流电阻。虽然在高阻档时的总电流减小了，但通过测量机构的电流仍可保持不变。图中各档的总内阻应等于该档的欧姆中心值。一般万用表中R1R1K档都采用这种方法扩大量程。,图3-10 改变分流电阻扩大欧姆表量程,3.1 万用表,b.提高电池电压，如图3-11所示，当被测电阻和欧姆表总内阻增大后，仍可保持其电流值不变。通常万用表中R10K档就是采用这种方法来扩大量程的。图中R2是限流电阻，也是该档欧姆表总内阻的一部分。另外，为了减小体积，万用表的R1OK档通常采用电压较高的叠层电池。常用叠层电池的额定电压有4.5V、6V、9V、15V和22.5V等。,图3-11 提高电池电压扩大欧姆表量程,3.1 万用表,（3）500型万用表电阻测量电路 当转换开关置于电阻档时，其电路组成如图3-12所示。由图中可以看出，电阻档也是在直流电流 50A档的基础上扩展而成的。电阻4.3k、1.6K和可调电阻1.9K共同组成分压式欧姆调零电路，1.9K可调电阻就是欧姆调零电阻。一般情况下，只要表内电池电压不低于1.3V，当RX=0时，调节欧姆调零器总能使指针指在欧姆标度尺的“0”位置上(R1OK档除外)。500型万用表的电阻档共有五档倍率。11OK各档的欧姆中心值分别有10、100、1K、1OK和100K。如在1档，所用分流电阻为9.4，加上电池内阻约为1，再考虑与其他电路的并联，则该档总内阻为10。,3.1 万用表,在11k各电阻档，电池电压约为1.5V，采用改变分流电阻的方法扩大量程。在1OK档，电池电压为1.5V+9V=10.5V,同时去掉了分流电阻，再串联一只85.2k的限流电阻，使其欧姆中心值达到100K。,图3-12 500型万用表电阻测量电路,3.1 万用表,3.1.1.3 万用表的使用与维护 万用表的型号很多，但使用方法基本相同。现以500型万用表为例，介绍其使用方法及使用时的注意事项。1.万用表的使用（1）万用表表笔的插接 万用表面板上的插孔和接线柱都有极性标记。使用时将红表笔插入“+”极性孔，黑表笔插入“-”极性孔。测量高压时，应将红表笔插入2500V插孔，黑表笔仍旧插入“-”插孔。,3.1 万用表,（2）交流电压的测量 测量交流电压时，将万用表右边的转换开关置于位置，左边的转换开关（量程选择）选择到交流电压所需的某一量程位置上。表笔不分正负，用手握住两表笔绝缘部位，将两表笔金属头分别接触被测电压的两端，观察指针偏转并读数，然后从被测电压端断开表笔。如果不清楚被测电压的高低，则应选择表的最大量程，交流500V试测，若指针偏转小，就逐级调低量程，直到调到合适的量程时，才能进行读数。交流电压量程有1OV、50V、250V和500V四档。读数：量程选择在50V及5OV以上各档时，读交、直流电压标度尺，即标度盘自上而下的第二行标度尺读取测量值。选择交流l0V量程时，应读交流10V专用标度尺，即标度盘自上而下的第三行标度尺读取测量值。各量程表示为满刻度值。例如，量程选择为250V，表针指示为200，则测量读数为200V。,3.1 万用表,（3）测量直流电压的方法 测量直流电压时，将万用表右边的转换开关置于交直流电压档位置上，左边的转换开关（量程选择）选择到直流电压所需的某一量程位置上。用红表笔金属头接触被测电压的正极，黑表笔金属头接触被测电压负极。测量直流电压时，表笔不能接反，否则易损坏万用表。若不清楚被测电压的正负极，可用表笔轻快地碰触一下被测电压的两极，观察指针偏转方向，确定出正负极后再进行测量。如被测电压的高低不清楚，量程的选择方法与交流电压的量程选择相同。直流电压的读数与交流电压读同一条标度尺。,3.1 万用表,（4）测量直流电流的方法 测量直流电流时，将左边的转换开关置于A位置，右边的转换开关选择在直流电流所需的某一量程。再将两表笔串接在被测电路中，串接时注意按电流从正到负的方向。若被测电流方向或大小不清楚时，可采用前面讲的方法进行处理。直流电流的读数与交、直流电压同读一条标度尺。,3.1 万用表,（5）测量电阻值的方法 测量电阻时，将左边的转换开关置于位置，右边的转换开关置于所需的某一档位。再将两表笔金属头短接，调节调零电位器，使指针指示在欧姆标度尺“0”位置上。欧姆调零后，用两表笔分别接触被测电阻两端，读取测量值。测量电阻时，每转换一次量程档位需要进行一次欧姆调零，以保证测量的准确性。读数：读标度尺，即标度盘上第一条标度尺。将读取的数再乘以倍率数就是被测电阻的电阻值。例如，当万用表左边转换开关置于位置，右边转换开关置于100档位时，读数为15，则被测电阻的电阻值为：15100=1500(),3.1 万用表,2使用万用表时应注意的事项(1)为了减小测量误差，在使用万用表之前要先进行机械调零。在测量电阻之前，要进行欧姆调零。（2）使用时将红表笔与“+”极性孔相连，黑表笔与“-”极性孔相连。测量直流量时，要注意正、负极性，以免指针反转。测量电流时，仪表应串联在被测电路中；测量电压时，仪表要并联在被测电路两端。在用万用表测量晶体管时，应牢记万用表的红表笔与内部电池的负极相接，黑表笔与内部电池的正极相接。(3)使用万用表时，应仔细检查转换开关位置选择是否正确。如测量电压时应将转换开关放在相应的电压档，测量电流时应放在相应的电流档等。若误用电流档或电阻档测量电压，会造成万用表的损坏。,3.1 万用表,(4)为了尽量减小测量误差，选择电流或电压量程时，最好使指针处在标度尺三分之二以上的位置；选择电阻量程时，倍率选择最好使指针处在标度尺的中间位置。测量时，当不能确定被测电流、电压的数值范围，应先将转换开关转至对应的最大量程，然后根据指针的偏转程度逐步减小至合适量程。(5)在万用表的表盘上有许多条标度尺，分别用于不同的测量对象。所以测量时要在对应的标度尺上正确读数，同时应注意标度尺读数和量程的配合，避免出错。(6)严禁在被测电阻带电的情况下用欧姆档去测量电阻。否则，外加电压极易造成万用表的损坏。电阻测量必须在断电状态下进行。,3.1 万用表,（7）为确保安全，测量交直流2500V量限时，应将测试表笔一端固定在电路地电位上，另一测试表笔去接触被测高压电源。测试过程中应严格执行高压操作规程，双手必须带高压绝缘手套，地板上应铺置高压绝缘胶板。（8）万用表在测试时，不能旋转转换开关。需要旋转转换开关时，应让表笔离开被测电路，以保证转换开关接触良好。（9）万用表用完之后，最好将转换开关置于空档或交流电压最高档，以防下次测量时由于疏忽而损坏万用表。,3.1 万用表,3.1.2 数字式万用表 目前在国内广泛使用的数字式万用表主要有DT-800系列的位和位数字式万用表，其中DT-830型为该系列中的一种位便携式数字万用表。该表采用由CC7106型A/D转换器组成的数字式电压基本表作为仪表的核心，整机体积小、功耗低、使用方便。3.1.2.1 主要技术指标1.测量范围及准确度见表3-2所示。,3.1 万用表,表3-2 DT-830型数字式万用表的测量范围与准确度,注:RMS表示有效值。2.输入阻抗:约10M。3.测量速度：2.5次/s。4.最大显示数字：1999或-1999。5.电源：9V叠层电池。6.整机功耗：17.525mW。7.外形尺寸：168mm80mm26mm。,3.1 万用表,3.1.2.2 数字式万用表的组成及原理 数字式万用表主要由数字式电压基本表、测量线路、量程转换开关三部分组成。数字式电压基本表是数字式万用表的核心，它相当于指示类仪表的测量机构。测量线路的作用是将被测的各种电量和电参量转换为微小的直流电压，供数字式电压基本表显示数值。量程转换开关的作用是当其置于不同位置时，可接通不同的测量线路。下面介绍常见的以CC7106型A/D转换器为核心组成的DT-830型数字式万用表的测量原理。,3.1 万用表,1.直流电压测量电路(1)直流电压量程的扩大 数字式万用表直流电压测量电路是利用分压电阻来扩大电压量程的，如图3-13所示。在计算分压电阻时，应遵照下列原则：,图3-13 数字式直流电压表,3.1 万用表,a.由于数字式电压基本表的输入电阻极大，故可认为输入端开路。b.由于数字式电压基本表的最大显示值为1999，因此，量程扩大后的满量程值也只能是1999，仅仅是单位和小数点的位置不同而已。例如，欲将量程为200mV的数字式电压基本表扩大量程为2V的直流电压表，若要求该表输入电阻为10M，即要求=10M则先求得分压比 再求得分压电阻,3.1 万用表,(2)直流电压测量电路 DT-830型数字万用表直流电压测量电路如图3-14所示。利用分压电阻R7R12可以把量程为200mV的电压基本表扩展成具有五个量程的直流电压测量电路。为保护数字电压表，常在分压器输出端与IN+之间串联接入0.5A的快速熔丝管和限流电阻R6、R31 作为过流保护。,3.1 万用表,图3-14 直流电压测量电路,3.1 万用表,2.直流电流测量电路 使被测电流在分流电阻上产生压降，并以此作为电压基本表的输入电压，即可显示出被测电流的大小。所以，数字式直流电流表是由数字式电压基本表与分流电阻并联组成的，如图3-15所示。由于数字式电压基本表的输入阻抗很高，可视为开路，对电流的分流作用近似等于零。分流电阻RA只起将电流I转换为输入电压的作用。用欧姆定律可以方便地计算出分流电阻RA的值。,图3-15 数字式直流电流表,3.1 万用表,设电流量程为Im=10A,数字式基本表电压量程为Um=200mV(0.2V),则分流电阻值为 图3-16所示为DT-830型数字式万用表的直流电流测量电路。图中R3 R5、RCU为分流电阻。均采用高精度电阻。实际中只要将直流电压档调整好，本档不必调整。电路中设有快速熔丝进行过流保护，二极管V1、V2进行过压保护。,3.1 万用表,图3-16 直流电流测量电路,3.1 万用表,3.交流电压测量电路 在数字式万用表中，为提高测量交流信号的灵敏度和准确度，一般先将被测交流电压降压后，经线性AC（交流）/DC（直流）转换器变换成微小直流电压，再送入电压基本表中进行显示。图3-17所示为DT830型数字式万用表的交流电压测量电路。图中，分压电阻R7R12与直流电压档共用。V5、V6、V11、V12 接在AC/DC转换器输入端作过压保护。C1、C2是输入耦合电容,R21、R22是输入电阻。AC/DC转换器的输出端接R26、C6、R31、C10构成阻容滤波器，进行滤波。,3.1 万用表,图3-17 交流电压测量电路,3.1 万用表,线性AC/DC转换器由双运算放大器062其中的一组A1a和二极管V7、V8 组成。R23是运算放大器的负反馈电阻，用于稳定静态工作点。C5是充、放电电容，并有隔直流作用。V8、R25、R27及RP构成分压器，调整RP可改变其输出电压大小，供校正仪表时使用。线性AC/DC转换器工作过程如下：当输入信号电压ux为正半周时，先经Ala 放大后，再通过C5 V8 R25 R27 RP COM对电容C5进行充电，经V8整流后的电压再经阻容滤波后就可送入数字式电压基本表；当ux为负半周时，经COM RP R27 R24 V7 C5 Ala，此时C5缓慢地放电。显然，这属于半波整流电路。调节RP的大小，使输出电压的平均值等于输入交流电压的有效值，就能构成一个数字式交流电压表。,3.1 万用表,线性AC/DC转换器的优点是：由于运算放大器Ala的放大作用，即使输入信号很弱，也能保证V7、V8在较强的信号下工作，从而避免了二极管在小信号整流时引起的非线性失真。4.交流电流测量电路 将图3-17中的分压电阻改换成图3-16中的分流电阻，就构成了五量程(200A、2mA、20mA、200mA、10A)的数字式交流电流表，其原理不再赘述。,3.1 万用表,5.电阻测量电路(1)数字式欧姆表的原理 数字式万用表一般采用比例法测量电阻，不仅简化了电路，还保证了测量准确度，测量原理如图3-18所示。,图3-18 比例法测电阻的原理,3.1 万用表,利用7106型A/D转换器中的2.8V基准电压源向被测电阻RX和基准电阻R0提供测试电流I,R0上的压降U0作为基准电压，RX上的压降UX作为输入电压，则当RX=R0时，显示值为1000，当RX=2R0时满量程。通常，显示值=以200档为例，取R0=100，并代人上式，显示值=1ORX，只要将小数点定在十位，即可直接读取测量结果。,3.1 万用表,(2)DT-830型万用表电阻测量电路 DT-830型数字式万用表采用比例法测量电阻，其电阻测量电路如图3-19所示。,图3-19 比例法测量电阻电路,3.1 万用表,测量电阻时，要将原来的基准电压分压电路全部断开，接入基准电阻（RP、R7R12），基准电阻上的压降就作为基准电压。V+输出的2.8V电压经限流电阻R13和二极管V3、V4 串联分压，可提供0.6V和1.2V两种测试电压，并由S1-3切换。在200档用1.2V，其余各档用0.6V。利用S1-2对基准电阻进行切换，使量程在 200、2K、2OK、200K、2M范围内变化。为防止误用电阻档测量电流或电压而损坏仪表，仪表设置了由热敏电阻RT、R16、VT1、VT2组成的过压保护电路。VT1、VT2接成二极管方式后，再反向串联使用。常温下RT 500，一旦出现过压输入，RT上的电流增大而发热，其阻值迅速减小，使VT1反向导通，VT2正向导通，起到限幅保护作用。R16与RT串联，可以限制VT1的反向击穿电流，防止烧坏晶体管。,3.1 万用表,6.三极管hFE测量电路 通过转换开关的切换，可组成PNP型晶体管测量电路，如图3-20a所示，NPN型晶体管测量电路如图3-20b所示。由V+输出的2.8V基准电压源作为测量电源。基极电阻Rb是NPN型和PNP型共用的。2.8V电源通过Rb向被测晶体管提供固定的10A基极电流。取样电阻R0可将集电极电流IC（约等于发射极电流）转换为数字电压基本表的输入电压，即：,3.1 万用表,a)b),图3-20 晶体管hFE测量电路,a)PNP型晶体管测量电路 b)NPN型晶体管测量电路,3.1 万用表,如果已知 A,R0=10，代入上式 则 因此,利用电压基本表200mV量程测量三极管的hFE,只要去掉小数点,则显示值就等于hFE值。对于上述晶体管hFE测量电路，由于测量电源提供的测试电压低，故仅适用于测量小功率晶体管。另外，该测量电路尽管理论上可测得hFE=1999,但hFE值过大会影响基准电压源的稳定性，故规定被测管的hFE值不宜超过1000，最好在500以下。,3.1 万用表,3.1.2.3 数字式万用表的使用方法 DT-800系列包括DT-830，DT-860，DT-890等型号，均属于目前国内较常见的位便携式液晶显示数字万用表。下面以DT-830型为例，说明数字式万用表的使用方法。1.外形结构 DT-830型数字式万用表的面板如图3-21所示，前面板包括液晶显示器、电源开关、量程开关、输入插孔、hFE插座等，后面板装有电池盒。,3.1 万用表,图3-21 DT-830型数字式万用表面板图,3.1 万用表,(1)液晶显示器 该表采用FE型大字号LCD显示器，最大显示值为1999或-1999。该表还具有自动调零和自动显示极性功能，测量时若被测电压或电流的极性为负，则在显示值前将出现“-”号。当仪表所用电源电压(9V)低于7V时，显示屏左上方将显示箭头方向，提示应更换电池。若输入超量程，显示屏左端显示“1”或“-1”的提示符号。小数点由量程开关进行同步控制，使小数点左移或右移。(2)电源开关 在量程开关左上方标有“POWER”的开关即电源开关。若将此开关拨到“ON”，接通电源，即可使用。使用完毕应将开关拨到“OFF”位置，以免空耗电池。(3)量程开关 位于面板中央的量程开关为6刀28掷转换开关,提供28种测量功能和量程，供使用者选择。若使用表内蜂鸣器做线路通断检查时，量程开关应放在标有份“”的档位上。,3.1 万用表,(4)hFE插座 采用四眼插座，旁边分别标有B、C、E。其中E孔有两个，在内部连通。测量时，应将被测晶体管三个极对应插入 B、C、E孔内。(5)输入插孔 输入插孔共有四个，位于面板下方。使用时，黑表笔插在“COM”插孔，红表笔则应根据被测量的种类和量程不同，分别插在“V”、“mA”或“10A”插孔内。使用时应注意：在“V”与“COM”之间标有“MAX750V，100OV”的字样，表示从这两个孔输入的交流电压不得超过750V（有效值），直流电压不得超过100OV。另外，在“mA”与“COM”之间标有“MAX200mA”，在“10A”与“COM”之间标有“MAX10A”，分别表示在对应插孔输入的交、直流电流值不得超过200mA和10A。(6)电池盒 电池盒位于后盖下方。为便于检修，起过载保护的0.5A快速熔丝管也装在电池盒内。,3.1 万用表,2.使用方法(1)直流电压的测量 将红表笔插入“V”插孔，黑表笔插入“COM”插孔，量程开关置于“DCV”的适当量程。将电源开关拨至“ON”位置，两表笔并联在被测电路两端，显示屏上就显示出被测直流电压的数值。(2)交流电压的测量 将量程开关拨至“ACV”范围内的适当量程，表笔接法同上，测量方法与测量直流电压相同。,3.1 万用表,(3)直流电流的测量 将量程开关拨至“DCA”范围内的合适档，黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“mA”插孔（电流值200mA)。将电源开关拨至“ON”位置，把仪表串联在被测电路中，即可显示出被测直流电流的数值。(4)交流电流的测量 将量程开关拨至“ACA”的合适档，表笔接法和测量方法与测量直流电流相同。(5)电阻的测量 将量程开关拨至“”范围内合适档，红表笔插在“V”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。如量程开关置于20M或2M档，显示值以“M”为单位，置于2k档以“K”为单位，置于200档以“”为单位。,3.1 万用表,(6)二极管的测量 将量程开关拨至“”档，红表笔插入“V”插孔，接二极管正极；黑表笔插入“COM”插孔，接二极管负极。此时显示的是二极管的正向电压，若为锗管应显示0.1500.300V；若为硅管应显示0.5500.700V。如果显示000，表示二极管被击穿；显示1，表示二极管内部开路。(7)晶体管hFE的测量 将被测晶体管的管脚插入hFE相应孔内，根据被测管类型选择“PNP”或“NPN”档位，电源开关拨至“ON”，显示值即为hFE值。(8)线路通、断的检查 量程开关拨至“”蜂鸣器档，红表笔插入“V”插孔，黑表笔插入“COM”插孔，若被测线路电阻低于规定值(2010)，蜂鸣器发出声音，表示线路接通。反之，表示线路不通。,3.1 万用表,3.使用数字式万用表的注意事项(1)使用数字式万用表之前，应仔细阅读使用说明书，熟悉面板结构及各旋钮、插孔的作用，以免使用中发生错误。(2)测量前，应校对量程开关位置及两表笔所插的插孔，无误后再进行测量。(3)测量前若无法估计被测量大小，应先用最高量程测量，再视测量结果选择合适的量程。(4)严禁测量高压或大电流时拨动量程开关，以防止产生电弧，烧毁开关触点。(5)当使用数字式万用表电阻档测量晶体管、电解电容等元器件时，应注意，红表笔接“V”插孔，带正电；黑表笔接“COM”插孔，带负电。这点与模拟式万用表正好相反。,3.1 万用表,(6)由于数字式万用表的频率特性较差，故只能测量45500Hz范围内的正弦波电量的有效值。(7)严禁在被测电路带电的情况下测量电阻，以免损坏仪表。(8)若将电源开关拨至“ON”位置，液晶无显示，应检查电池是否失效，或熔丝管是否烧断。若显示欠压信号“”,需更换新电池。(9)为了延长电池使用寿命，每次使用完毕应将电源开关拨至“OFF”位置。长期不用的仪表，要取出电池，防止因电池内电解液漏出而腐蚀表内元器件。,3.2 兆欧表,在实际工作中，要测量电气设备绝缘性能的好坏，往往需要测量它的绝缘电阻。通过绝缘电阻的测定可以检查电机、电器的绝缘是否良好，是否能安全运行。正常情况下，电气设备的绝缘电阻数值都非常大，通常在几兆欧甚至几百兆欧，远远大于万用表欧姆档的有效量程。且即使在此范围内，欧姆表刻度的非线性也会造成很大的误差。另外，由于万用表内的电池电压太低，而在低电压下测量的绝缘电阻不能真实反映在高电压下绝缘电阻的真正数值。因此，电气设备的绝缘电阻必须用一种本身具有高压电源的仪表进行测量。这种仪表就是兆欧表，俗称“摇表”。,3.2 兆欧表,3.2.1 兆欧表的结构 兆欧表是一种专门用来测量电气设备绝缘电阻的便携式仪表。一般的兆欧表主要由手摇直流发电机、磁电系比率表以及测量线路组成。手摇直流发电机的额定电压主要有500V、100OV、2500V等几种。发电机上装有离心调速装置，使转子能恒速转动。兆欧表的测量机构采用磁电系比率表，它的主要构造包括一个永久磁铁和两个固定在同一转轴上且彼此相差一定角度的线圈。电路中的电流通过无力矩的游丝分别引入两个线圈，使其中一个线圈产生转动力矩，另一个线圈产生反作用力矩。仪表气隙内的磁场是不均匀的，这样的结构可以使仪表可动部分的偏转角 与两个线圈中电流的比率有关，故称“磁电系比率表”。兆欧表的内部构造如图3-22所示。,3.2 兆欧表,图3-22 兆欧表的内部构造示意图,3.2 兆欧表,3.2.2 兆欧表的工作原理 使用兆欧表时，被测电阻Rx接在“L”与“E”端钮之间。摇动直流发电机的手柄，发电机两端产生较高的直流电压，线圈1和线圈2同时通电。通过线圈1的电流I1与气隙磁场相互作用产生转动力矩M1；通过线圈2的电流I2也与气隙磁场相互作用产生反作用力矩M2。由于气隙磁场是不均匀的，所以转动力矩M1不仅与线圈1的电流I1成正比,而且还与线圈1所处的位置（用指针偏转角 表示）有关,即同理,3.2 兆欧表,转动力矩M1与反作用力矩M2方向相反，当M1=M2时，可动部分平衡。此时 即 因而得到（3-2）式(3-2)说明,兆欧表指针的偏转角只取决于两个线圈电流的比值，而与其他因素无关。所以在兆欧表中就能够克服手摇发电机电压不太稳定而对仪表指针偏转角产生影响的缺点。由于I2的大小一般不变，而 随被测绝缘电阻RX的变化而变化，所以可动部分的偏转角能直接反映被测绝缘电阻的数值。,3.2 兆欧表,特别地，当RX=0时，相当于“L”与“E”两接线端短路，只要适当选择R1的数值，就可使指针平衡，并指在欧姆“0”的位置。当RX=时，相当于“L”与“E”两接线端开路,I1=0，而I2在气隙磁场中受力产生M2，根据左手定则,M2将使线圈2逆时针转动至最左端的欧姆“”位置。接通RX后，开始时M1M2，指针按M1方向顺时针转动，但由于磁场不均匀,M1将逐渐减弱,M2逐渐增强，当M1=M2时，指针就停留在一定位置上，指示出被测电阻的大小。可见，兆欧表的标度尺为反向刻度，如图3-23所示。,图3-23 兆欧表的标度尺,3.2 兆欧表,3.2.3 兆欧表的选择、使用与维护 1.兆欧表的选择 选择兆欧表的原则，一是其额定电压一定要与被测电气设备或线路的工作电压相造应,见表3-3所示。二是兆欧表的测量范围也应与被测绝缘电阻的范围相符合，以免引起大的读数误差。如果用500V以下的兆欧表测量高压设备的绝缘电阻，则测量结果不能正确反映其工作电压下的绝缘电阻值。同样，也不能用电压太高的兆欧表去测量低压电气设备的绝缘电阻，以免损坏其绝缘。,3.2 兆欧表,表3-3 不同额定电压兆欧表的使用范围,3.2 兆欧表,2.兆欧表的接线和使用方法 兆欧表有三个接线柱，分别标有L（线路）、E（接地）和G（屏蔽），使用时应按测量对象的不同来选用。用兆欧表测量绝缘电阻时的接法如图3-24所示。,图3-24 兆欧表测量绝缘电阻的接线方法,3.2 兆欧表,（1）照明及动力线路对地绝缘电阻的测量 如图3-24a所示。将兆欧表接线柱E可靠接地，接线柱L与被测线路连接。按顺时针方向由慢到快摇动兆欧表的发电机手柄，大约1min时间，待兆欧表指针稳定后读数。这时兆欧表指示的数值就是被测线路的对地绝缘电阻值。单位是M。(2)电动机绝缘电阻的测量 拆开电动机绕组的Y或形联结的连线。用兆欧表的两接线柱E和L分别接电动机的两相绕组，如图3-24b所示。摇动兆欧表的发电机手柄并读数。此接法测出的是电动机绕组的相间绝缘电阻。电动机绕组对地绝缘电阻的测量接线如图3-24c所示。接线柱E接电动机机壳（应清除机壳上接触处的漆或锈等），接线柱L接电动机绕组上。摇动兆欧表的发电机手柄并读数，测量出电动机对地绝缘电阻。,3.2 兆欧表,(3)电缆绝缘电阻的测量 与以上的接线方法不同的是：为了准确测量电缆绝缘材料内部的绝缘电阻（即体积电阻），这里必须使用G端钮。将兆欧表接线柱G接电缆线芯与外壳之间的绝缘层上，接线柱E接电缆外壳，接线柱L接电缆线芯，测量时的接线方法如图3-24d所示。摇动兆欧表的发电机手柄并读数。测量结果是电缆线芯与电缆外壳的绝缘电阻值。此处屏蔽G的作用是屏蔽绝缘材料表面漏电电流。加接屏蔽G后的测量结果只反映了体积电阻的大小,因而大大提高了测量的准确度。,3.2 兆欧表,3.使用注意事项(1)测量绝缘电阻必须在被测设备和线路停电的状态下进行。对含有较大电容的设备（如电容器、变压器、电机及电缆线路），测量前应先进行放电，测量后也应及时放电，放电时间不得小于2min，以保证人身安全。(2)兆欧表应水平放置,使用兆欧表前要先检查其是否完好。检查步骤是：在兆欧表未接通被测电阻之前，摇动手柄使发电机达到120r/min