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万用表全解析:从模拟到数字的进化指南

因单一机芯经不同外部电阻网络即可构型为电压表、电流表或欧姆表,配备适当开关与电阻的单一设备——万用表——即可在一紧凑单元内集成三大功能。

对大多数电子工作,万用表是核心工具。以单一、经济的封装提供电压、电流、电阻等广泛测量,操作简单且高度可靠。固态技术出现后,现代万用表从基础模拟设备进化为复杂数字仪表,核心原理却未变。

模拟万用表

万用表全解析:从模拟到数字的进化指南

上图手持模拟万用表具独立电压、电流、电阻量程。各功能在机芯上有专用刻度,旋转选择开关选量程。测试笔插入表面底部两铜插孔,标记 –TEST+(黑)与 +TEST(红)。

万用表全解析:从模拟到数字的进化指南

Barnett 型采用不同思路:旋转开关档位较少,但提供更多测试笔插孔。每孔标注满量程,易于识别所需测量的正确插孔。

数字万用表

万用表全解析:从模拟到数字的进化指南

数字万用表以灰色 LCD 数值显示取代指针。示例具旋转选择开关与四测试笔插孔。黑笔为所有功能公共端,红笔可插入标注电压、电阻、电流(A、mA、µA)的三孔之一。

要求用户切换红笔插孔以在电压/电流间转换,是防止电流档低输入阻抗下误短路的安全设计。

与模拟表不同,此数字表为自动量程:自动选取被测量适当量程,免去手动切换。但非所有数字表支持自动量程,请查阅具体型号手册。

因无两款万用表完全相同——甚至同品牌不同型号亦异——查阅使用手册对掌握仪表确切操作至关重要。

下图为简易模拟伏/安表原理图:

万用表全解析:从模拟到数字的进化指南

开关逆时针三档将机芯经三串联电阻(R倍压1–3)接至公共端与 V 孔,作电压表。第四档将机芯并联分流电阻,构成电流表。末端顺时针档将机芯经开关短路,提供阻尼保护指针免机械冲击。

增加欧姆表功能,可替换一个电压量程,如下图:

万用表全解析:从模拟到数字的进化指南

具电压、电阻、电流功能,亦称伏-欧-毫安表(VOM)。

读多量程模拟万用表看似吓人,但机芯含对应各量程的多个刻度。Barnett 表刻度特写如下:

万用表全解析:从模拟到数字的进化指南

存在三类刻度:顶部绿色电阻刻度,中部黑色直流电压/电流刻度,底部蓝色交流电压/电流刻度。每直流/交流段含 0–2.5、0–5、0–10 子刻度,操作者须将选定量程与插孔位置匹配相应刻度读数。

典型电压量程含 2.5 V、10 V、50 V、250 V、500 V、1 kV。配电压扩展器可测至 5 kV。如选 10 V 孔读 10 刻度;选 250 V 孔读 2.5 刻度并乘 100。

测电流时红笔插专用孔,旋钮选量程。下图开关置 2.5 mA:

万用表全解析:从模拟到数字的进化指南

电流量程均为三基本刻度 2.5、5、10 的倍数。2.5 mA 档直接读 0–2.5 刻度。其他如 250 µA、50 mA、100 mA、500 mA 需在相应刻度读数乘 10 或 100 得真值。

最高电流档为 2.5/10 A 位置。2.5 A 与 10 A 区别在于红笔插入常规电流孔旁的专用 10 A 孔。

电阻显示在非线性“倒置”刻度上,零在右、无限大在左。欧姆测量仅单孔,量程仅靠旋钮。五倍率档:Rx1、Rx10、Rx100、Rx1000、Rx10000。读数乘选定倍率得真实电阻。

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