工程教育初级报告

精品文档---下载后可任意编辑 万用电表原理 一． 万用表的组成 1。表头: 1）用途:指示被测得数值 2）测量机构：多采纳高灵敏度的磁场系测量机构 （注：灵敏度即万用表最小量程) 3）满偏电流:数微安到数百微安，满偏电流越小，表头灵敏度越高.本表头满偏电流为83.3µÀ，在一般指针式万用表中属中档灵敏度。 4）选择原则：灵敏度越高越好 原因：万用表在用于测量时，要从被测电路中猎取能量，用以推动表针偏转，这一能量越小,对被测电路影响越小,测量结果越准确. 2。测量电路 1）用途： 通过测量线路的转换，把各种被测量(电压、电流或电平等）转换成表头偏转的直流微小电流，实现万用表的多功能测量,并且有多种量限（或称满量程）。 2）组成: 多用各种规格的电阻原件组成（如绕线电阻、金属膜电阻、电位器等），在特别测量中也会用到其它电子器件，如测量沟通电压的整流原件，测量电阻的内置电池，测量沟通电流的沟通电流互感电感. 3.转换开关 1） 用途: 是万用表选择不同测量功能和不同量限时的电路切换器件. 2) 工作原理： 转换开关通常采纳多刀，多掷波段开关或专用的转换开关,通过旋转开关可以使万用表测量线（俗称表笔)与表内不同的测量线路接通，以满足不同的测量要求。而此次安装的MF—50型万用表，是利用印刷版铜箔作为固定触点，而三头簧片作为旋转触点构成的专用旋转开关，共有18个档位,提供5种不同的测量功能. 二． 测量电路原理分析 如上图所示为MF—50型万用表的电路原理 由图可知： 1）.表头灵敏度:83。3µÀ 2）内阻（偏转线圈铜阻）：约1200Ω左右 3）满偏时表头两端电压：83。3µÀХ1200Ω=100mV 注:该电压并不能使并于表头二端的二极管产生电流，而电容在直流电压作用下相当于开路.(下面原理分析中，忽略此些器件的存在） 1. 直流电流的测量线路(DCA） 此图利用闭路分流法，以达到量程扩展. 图中，表头与W2串联组成—-满偏电流83。3µÀ，内阻为1500Ω的基本表。测量电路采纳环形分流式电路，显然为满足“A点”与“＊”间流过100µÀ时的表头满偏。 则并联电阻总值应为： R并=83.3µÀХ1500Ω/(100—83。3)µÀ=7500Ω 其中：R并=R1+R2+….。+R8 此时,回路环阻总值为9KΩ，在此状态下我们可以求出每一测量档分流电阻的值。 设:RN为第n档分流电阻总值（单位为Ω） IN为第n档电流测量满度值(单位为mA） 则当第n电流测量档表头只是满度时应有下式： （9KΩ—RN)Х83。3µÀ=(IN—83。3µÀ）RN 9KΩХ83。3µÀ— RN83.3µÀ=INRN—83。3µÀRN RN=9KΩХ83。3µÀ/IN 根据上式我们可以求得： 第一档I1为2。5A,可得R1=0.3Ω 第二档I2为250mA，可得R2=3Ω 第三档I3为25mA，可得R3=30Ω 而具体的Rn则为RN与RN-1的差值,即： Rn=RN—RN-1 于是我们可得:R1=0。3Ω，R2=2.7Ω，R3=27Ω，余类推。 同样,根据上述分析，我们可以求出环型分流电路中任一点接入时的满偏电流值。即: IN=9KΩХ83。3µÀ/RN 式中:R并=R1+R2+…+R8 IN为此接入端对应的满偏电流值. 据此可求得:R5与R6中间“B点”接入时的满偏值为:250µÀ R7与R8中间“C点”接入时的满偏值为:112µÀ 2、直流电压的测量线路(DCV） 图中:直流电压基本测量电路的表头分流接入端为A,此时的满偏电流为100µÀ，只要在A端串入相应的分压电阻,即可构成不同量程的电压表. 根据前述,制成的电压表对被测电路的影响越小越好，对电压表而言，内阻越大，从电路分走的电流越小。本直流电压表的表头分流电路接入点电流满度为100µÀ，因此串入的分压电阻每分得1V电压所需的电阻值为： 1V/100µÀ=10KΩ,或称电压测量灵敏度为10KΩ/V 此值是表示电压表性能好坏的重要指标，此值越大,电压表性能越好. 如图:A端与“＊”间的等效电阻值为7.5KΩ//1。5KΩ,而任一电压测量档的总电阻为： RVN=VN/100µÀ 式中:VN为该测量档表头满偏电压值。 实际应串入的电阻值为： RVN=RVN—1。25KΩ 本表的最低直流电压测量档的满度为2.5V。 所以 R12=2。5V/100µÀ-1.25KΩ=25KΩ—1。25KΩ=23.75KΩ，由于不同量程的测量档其接入电阻是串联累加的,故相邻两测量档的串入电阻值应为： R=（VN—VN-1）/100µÀ 本表2。5V档的相邻档满度电压值为10V,从上面分析可知： R11=（10-2。5）V/100µÀ=75KΩ 依次可计算出:R10=400KΩ，R9=2MΩ 必须指出,1000V直流电压档的表头分流接入端为B点，此时满偏电流为250µÀ,因此，该档应串入的电阻总值为4MΩ，本表借用了沟通测量线路的分压电阻,它们的测量电阻和正好为4MΩ。此时的电压测量灵敏度为4KΩ/V。 显然，假如在250V与1000V相邻档间串联R＊,（如上图中虚线所示)同样可以获得满偏为1000V的测量范围，且测量灵敏度也高.但是 （1） 此时计算出的R*应为7。5MΩ，通常高值电阻的精度较低，印刷电路的基板绝缘对其影响较大。 该电阻二端要降去750V电压,对普通小型电阻器难以接受.而采纳现在的电路，则可避开上述弊病. 3、沟通电压的测量线路（ACV）（沟通定义：方向随时间有规则变化） 从图中可见,线路中引入了D1和D2对正弦电压进行整流。当被测电压在正半周时，D2导通，产生的电流推动表头偏转;当被测电压在负半周D1导通，产生的电流流回“*”端。对表头电路而言，D2构成的仅是半波整流（半波整流后的直流电压平均值仅为实测电压有效值的0.45倍,流过表头电路的平均电流亦仅为实测电流有效值的0。45倍.又从前面直流1000V的测量线路借用沟通测量分压电阻可知，沟通测量时的电压灵敏度也为4KΩ/V，即任一档满幅测量时的电流有效值应达250µÀ,而流经表头电路的平均电流只有（250Х0。45)µÀ=112µÀ，因此本测量电路的半波整流输出在表头分流电路的接入端改为C点,（即前面分析的R7与R8中间)，正好满足表头满偏112µÀ的要求。 4、电阻测量线路: 注：电阻是无源器件，不可能为电表提供能量,为使测量时表头偏转，电表内必须内装电池. 我们知道,万用表用于电阻测量时，表笔短接,表头满偏，表指针值为0；当接入被测电阻时，回路电流减小，表针偏转减小，指示值增加，被测电阻越大，回路电流越小，表针偏转越小，指示值越