常用仪器仪表的使用.ppt

常用仪器仪表使用(培训教材),编辑: 董平波 2001.2月,深圳斯比泰电子有限公司,目的和范围:,目的: 为了使本公司的所有使用万用的员工能正确的使用和维护好自已的万用表,提高工作效率,减少不必要的损失. 范围: 本公司所有使用万用表的岗位员工.,关于万用表:,万用表:(或称作多用电表,万用电表)是一种常用的多用途的仪表,不仅从事电子技术的专业人员需要它,广大的业余无线电爱好者也需要用它来调试电路和维修仪器。所以正确地选择,使用和简单维修万用表是非常重要的；为此,首先应对万用表的类型,结构,工作原理,技术指标等有足够的了解。,培训的主要内容:,1. 万用表的分类; 2. 本公司常用的有哪些型号的万用表; 3. 万用表的基本使用方法; 4. 万用表常见故障的排除;,A:万用表的分类:,万用表分成指针式和数字式两种类型: 指针式万用表是由磁电式微安表头上加一些元器件构成的。当表头并联,串联,加上整流器,外接电池和加上附加电阻时,就构成了多量程的电压,电流,电阻的测试仪表。 在此基础上还可以扩大测量范围,如测量晶体管类型,参数,测电感,电容值,测量放大器的特性等.万用表因此而得名。,数字式万用表是在模拟指针刻度测量的基础上,用数字形式直接把检测结果显示出来,它由直流数字电压表或加上一些转换器构成 由于数字式万用表采用了大规模集成电路,故与指针式万用表相比有下一些优点: 1:读数容易,准确. 2:测量精度高. 3:因为内阻高,所以测量误差可以达到很小. 4:性能稳定,工作可靠,耐用. 5:在强磁场下也能正常工作.,尽管数字式万用表具有如此多的优点,但是由于指针式万用表具有结构简单,读数直观,方便,可靠性高,价格便宜等特点,仍然会被人们广泛使用。 B:本公司常用的有哪些型号的万用表? 常用的型号有:FLUKE-37; CD--800; CD--720E; GDM--8145; MF--47; 500型; DT--9024; CDM8045G; FLUKE--45; DT890B; DT--9905C; HP34401A;等多种这里不一一列出。,C:万用表的基本使用方法,1:指针式万用表的基本使用方法; 测试前,首先把万用表放置水平状态,并视其表针是否处于零点(指电流,电压刻度的零点),若不在,则应调整表头下方的“机械零位调整”,使指针指向零点。 根据被测项,正确选择万用表上的测量项目及量程开关。 如已知被测量的数量级,则就选择与其相对应的数量级量程,如不知被测量值的数量级,则应从选择最大量程开始测量,,,,,,,,,,,Ω,＋,－,,Ａ-V-Ω,,指针,档位,零位调整,机械零位调整,MF--47型指针表面板图,,刻度盘,当指针偏转角度太小而无法精确读数时,再把量程减小,一般以指针偏转角不小于最大刻度的30%为合理量程。 万用表作为电流表使用 1.把万用表串接在被测电路中时,应注意电流方向,正确的接法如图1所示,即把红表笔接电流入的一端,黑表笔接电流出的一端,如果不知被测电流的方向,可以在电路的一端先接好一支表笔,另一支表笔在电路的另一端轻轻地碰一下；如果指针向右摆动,说明接线正确;如果表针向左摆动(低于零点),说明接线不正确,应把万用表的两支表笔位置调换.,,,,,,,,,,R,P,图1,电池,万用表作为电流表用时的接线图,,2.在指针偏转角度大于或等于最大刻度30%时,尽量选用大量程档,因为量程愈大,分流电阻愈小,电流表的等效内阻愈小,这时被测电路引入的误差也愈小。 3.在测大电流(如500mA时),千万不要在测量过程中拔动量程选择开关,以免产生电弧,烧坏转换开关的触点。 万用表作电压表使用时 1.把万用表并接在被测电路上,在测量直流电压时,应注意被测电压的极性,正确接法如图2所示,即把红表笔接电压高的一端,黑表笔接电压低的一端,如果不知被测电压的极性,可按,前述测量电流时的试探方法试一试,如指针向右偏转,则可以进行测量,如指针向左偏转,则把红,黑表笔对换位置,方可测量。,,,,,,,,E,,,,,R2,R1,r,图2,测量直流电压时万用表的连接,电池,2.与上述电流表一样,为了减小电压表内阻引入的误差,在指针角度大于或等于最大刻度的30%时,测量尽量选择大量程档.因为量程愈大,分压电阻愈大,电压表的等效内阻愈大,这时被测电路引入的误差愈小.如果被测电路的内阻很大,就要求电压表的内阻更大,才会使测量精度高.此时需换用电压灵敏度更高(内阻更大)的万用表来进行测量.如100KΩ/V左右的万用表等。 3.在测量交流电压时,不必考虑极性问题,只要将万用表并接在被测电路两端即可,另外也不必选择大量程档或选高电压灵敏度的万用表,因为一般情况下交流电源的内阻都比较小。,值得注意的是：被测交流电压只能是正弦波,其频率应小于或等于万用表的允许工作频率,否则会产生较大误差。 4.不要在测量较高的电压(220V)时拔动量程开关,以免产生电弧,烧坏转换开关的触点。 5.在测量大于或等于100V以上的交流高电压时,必须注意安全,最好把一支表笔固定在被测电路的公共地端,然后用另一支表笔去碰触另一端测试点。 6.在电路系统中常用电平来表示该点的电压有效值,故万用表在交流电压档上带有电平刻度,零电平是指600Ω阻抗上产生1mW的,功率,即对应的电压有效值为0.775V。 7.在测量有感抗的电路中的电压时,必须在测量后先把万用表断开再关电源,不然会在切断电源时,因为电路中感抗元件的自感现象,会产生高压而可能把万用表烧坏。 万用表作为欧姆表用时 1.测量时应先调零,即把两表笔直接相碰(短路),调整表盘下面的零欧姆调整器(如面板图),使指针正确指在0欧姆处,这是因为内接干电池随着时间加长,其提供的电源电压会下降,内部分流电阻调整作为补偿,因此测量时必须调零。,2.为了提高测量的精度和保证被测对象的安全,必须正确选择合适的量程档,一般测电阻时,要求指针在全刻度的20%--80%的范围内,这样测试精度才能满足要求。 3.由于量程档不同,测量电流大小也不同,量程档愈小,测量电流愈大,否则相反;所以,如果用万用表的小量程欧姆档R×1档,R ×10档去测量小的末知电阻时,末知电阻上会流过大的电流,如果该电流超过了末知电阻所允许通过的电流,末知电阻会烧毁,或者把指针打弯;所以,在测量不允许通过大电流的电阻时,万用表应置在大量程的欧姆档上,同时,量程档愈大,内阻所接的电池电压愈高,所以在测量不能承受高电压的电阻时,万用表不宜在大量程的欧姆档上,如测量二极管和三极管的极间电阻时,就不能把欧姆档置在R×10K档,不然易把管子的极间击穿,只有降低量程档,让指针指在高阻端。 4.由于作欧姆表使用时,内接干电池,对外电路而言,红表笔接干电池的负极,黑表笔接干电池的正极。 5.测较大电阻时,手不可同时接触被测电阻的两端,不然,人体电阻就会与被测电阻并,联,使测量结果不正确,测试值会大大减小;另外,要测电路上的电阻时,应将电路的电源切断,不然:不断测量结果不准确(相当再外接一个电压),还会使大电流通过微安表头,把表头烧坏。同时,还应该把被测电阻的一端从电路上焊开,再进行测量,不然测得的是电路在该两点的总电阻。 6.使用完毕不要将量程开关放在欧姆档上,为了保护微安表头,以免下次开始测量时不慎烧坏表头,测量完成后,应注意把量程开关拔在直流电压和交流电压的最大量程位置,千万不要放在欧姆档上,以防两支表笔万一短路时,将内部干电池全部耗尽。,2.数字万用表的基本使用方法,数字万用表是在模拟万用表的基础上发展起来的数字式测量仪器.为了由浅入深地讲解数字万用表的基本测试原理和使用要求,必须建立模拟量和数字量及其相互转换的概念。 A.连续变化的物理量称为模拟量.如:电压,电流,频率,时间,压力,重量,长度,温度,速度,偏转角度等。 B.模拟量与数字量的互相转换:即A---D; D---A之间的转换.A为模拟,D为数字.,C.对于编码,解码,转换等的过程,在这里不再专门讲解,下去大家自已学习,我们在这里只讨论万用表的使用。 数字万用表的主要工作特性 1.测量范围: 表示数字万用表能测量最小数值与最大数值的范围.超量程值时,应能够显示出过载符号。 2.输入特性: 指输入阻抗和零电流两个指标。 3.分辨力:,也就是指使显示器末位跳一个字所需的最小输入电压值,即在最小量程上具有最高分辨力。 4.测量速度: 指每分钟测量次数。 5.响应时间: 指从输入电压发生突变的时刻到显示达到指标规定的新值所需的最长时间.它分为三项: (1)阶跃响应时间; (2)极性响应时间; (3)量程响应时间;,6.功能与显示: 通常数字电压表应标明功能项目和自动化程度,如量程转换,极性,校准与调整等是否自动.关于显示,应给出显示方式和位数。 7.抗干扰特性: 在实际测量中,数字电压表经常受到各种干扰,其中最主要的是电网工频干扰.按干扰源在测量输入端的作用方式,可分为串模干扰和共模干扰。 串模干扰就是指叠加于被测信号上的交变干扰电压。,共模干扰是指同时作用于输入高端和低端引线上的干扰,其干扰源可能是直流电压或者是交流电压。 8.误差: 误差是指数字万用表测量的指示值与真值之差。 基本误差;工作误差;影响误差;稳定误差; 9.输出特性: 通常数字万用表均标明数据输出特性和接口功能。,数字万用表的使用注意事项,1.测电压注意事项: 在测量低电平信号(幅度小于0.5V)时,必须考虑理想的屏蔽和接地,使读数不受各种杂散干扰信号的影响。 在测千伏以上的电压时,必须有绝缘设施,并且要遵守单手操作的规则.严格讲,测千伏以上的高压,必须使用高压探头。 测示波器,电视机,高压整流器等的直流高压时,因其中有幅值很大的交流成份,因此不可用高压探头直接测高压整流的管帽,行输出,,,,,,,,,,,,,hFE插口,电源开关,,量程开关,10A,V.Ω,COM,MA,MAX10A,1000V MAX 750V,20mA,,,,1 9 9 9,显示,3位半数字万用表面板图,管集电极及视放管的集电极等.但可测显像管,示波管的第二阳极电压。 2.测量电流时要注意量程的选择: 无能测量交流电流或是直流电流,都必须注意量程的选择.从图3所示的典型的电流变换电路看到,选择不同的电流量程时,其分流电阻值的数值是不同的,其变化范围在0.1--1000欧姆之间。 例如: 测量图4所示的甲类放大器的发射极电流,假设是中功率音频放大电路,可估计发射极偏置电阻Re大约是20欧,若100mA的发射极电流,在Re上的偏置电压是2V.在测量发射极电,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0.1,0.9,9,90,900,200uA,2mA,20mA,200mA,2A,,,公共端,电流输入,,3A,12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1,ACMA至交流转换器,DCMA至模/数,,,,,图3:典型的电流变换电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,电流输入端,公共端,CE,RE,RS,数字万用表,图4:测发射极电流,流时,应断开Re和地之间的连线,发射极旁路电容Ce可依然接地。 选择2mA量程测量其电流(当然,因被测电流为100mA左右,不可能选用2mA档的,这里只不过说明电表内阻对被测电路工作状态的影响而已),从图3的电路中可知,这时的电表内阻约为100Ω,这相于100Ω的电阻与Re相串联.显然,改变了发射极原来的电阻,从而改变了偏置电压,改变了放大器的工作状态。 选择200mA量程测量电流时,数字万用表的分流电阻只有1欧姆,此时发射极总,电阻只改变了5%,对图4被测电路的工作状态无大影响,所以正确的选择量程是非常重要的。 为了准确的测量,测试前应了解被测电路及元器件,以便估计接入数字万用表所串联的电阻值对电路的影响.同样,在测电压,电阻参数时,也必须正确选择使用量程,才能减小测量误差。 3.测热敏电阻的注意事项: 由电阻--电压变换电路可知,使用3 1/2位数字万用表时,被测电阻上流过的电流很小,电流的变化仅从低量程的1mA到0.1nA(纳安,,是10-9 A).数字万用表在电阻测量范围提供的电流是1mA--1uA.显然,这样微小的电流对一般电阻的测量几乎没什么影响,所以测量数据准确.若电流通过热敏器件超过一定数值时,温度迅速增高,当被测器件温热时,阻值明显改变,所以测热敏电阻时,必须选择合适的量程,在热敏电阻不发热时测试,测量时间越短越好。 4.屏蔽和接地注意事项: 测试幅度很小的信号时,接地不良和各种外界的干扰成为不可忽视的问题.在测试高频信号时,必须有良好的接地和适当的屏蔽,措施。 5.测试探头的选择: 不同信号的测试应选择相应的探头.多数数字万用表均附有两种探头,即高阻探头和高压探头.黑线通常连接数字万用表的负端和测试设备的地端.红色测试插头接数字万用表的测量端和电路的测试点。 探头有如下几种: 高阻抗探头;高压探头;射频探头;交流电流探头;几种。 这里只介绍我们常用到的高压探头:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,RL,C2,C1,R,数字万用表,测试信号,图5:典型的高阻抗探头,,,,,,,,,,,,,测试信号,999M,1M,RL,数字万用表,图6: 典型的高压探头,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,RL,数字万用表,测试信号,C1,R1,C2,R2,图7: 典型的射频探头,高压探头:多数了万用表的最大电压量程只能达到1000V,故测量电视机和示波器中的直流高压,必须使用高压探头,如图6所示是高压探头,其实是一个简单的电阻分压器.当串联电阻值是999M欧,而并联电阻是1M欧时,可得到1000:1的分压器.在测试点处的电压若是30000V,经探 头分压后,在数字表的输入端只是30V .典型的高压探头为±1%的精度。 万用表的常见故障排除: 1.指针式万用表的故障除;,指针式万用表的常见故障可分为两大: 一是人为故障(即因为人们使用不当而引起的);另一类是万用表本身的故障(因为元器件,电路损坏而引起的,它可分为机械,电器,测量电路的故障),下面分别把故障的现象和简单排除方法进行介绍,以供参考: 人为故障的简单排除方法: 这类故障是由于人们对万用表的使用不当而造成的,为了避免故障发生,使用者必须熟读产品使用说明书。 机械故障与简单排除方法:,指针不能持续平稳地偏转,不能正确指示实际测量值,可能的原因有: a.表头可动部分的间隙掉入杂物.此时只要打开箱盖,把铁芯和磁极间的间隙清除干净即可。 b.表头支架移位,此时只要调整一下支架的位置,使其恬好在间隙的中央即可。 c.固定表盘的螺钉松动,此时只要紧固一下螺钉即可。 d.指针变形,弯曲,动圈轴尖跳出轴承,轴尖球面被磨秃,测量时偏差过大等一般也就没有进一步维修的必要,只能更换。,数字万用表的一般故障排除,A.功能检查:200mVDC档是数字万用表的最基本的量程,也是检修调测的关健档,在功能检查时,首先应置200mVDC档,并按以下两点通用的检查方法,大至判断: 查输入为0时的显示值,把表置200mVDC档,正负表笔短接,仪表应显示为0。 查负号显示或溢出显示:把表的正表笔与电池的负极短接,使电压输入小于0伏,则表应显示(-1)。,有些进口数字万用表抗市电干扰按60Hz设计的,因我国采用50Hz市电,用抗干扰60Hz的数字万用表测量和50Hz成倍数的信号,其抗干扰能力则明显降低,除非改变其电路。 一般检修步骤:可先查电源;后查参考电压,再查功能选择转换开关,用高位数的表进行验证,用比较的方法查找故障点.(高位数表即指3位半,4位半,5位半,6位半等,位数越高,其精度也越高)。,以上教材由于编写时间和水平有限,难免错误多多,望大家批评指正,以期今后更加完善,增补更丰富的内容. 谢谢! 斯比泰测试部 董平波 2001.3月,