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数字万用表技术策略及工作原理

时间:2020-04-26    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

数字万用表技术策略

  数字万用表的品种和规格越来越多,其电路结构和技术性能方面也是在不断的进步和创新,尤其是多用途仪表和高精度仪表,加之使用环境和被测对象以及使用者的素质也不尽相同,因此,除了掌握其各项要领之外,还要根据所用仪表的技术特点和使用要求,针对具体的测量对象、测量环境和测量要求而采取相应的技术策略,做到具体问题具体分析,具体对待,绝不能一概而论。

  1.首先要了解仪表的基本性能

  我国市面上数字万用表的品牌和型号多达数百种,常见的国内外型号也有几十种,因此,在使用那些自己不太熟悉品种的数字万用表之前,应当详细阅读随机附带的技术说明书或咨询有经验的人员,重点是了解仪表的特点、主要性能、技术指标、面板功能、测量方法要求和特别注意事项等。图1为常用的两种数字万用表的外形结构,其它仪表大同小异。

  2.必须满足环境条件要求

  数字万用表的内部电路对于温度和湿度比较敏感,因此对于使用环境具有一定的要求,如工作场所的温度和相对湿度不得超出仪表技术条件所规定的限度,否则,仪表的准确度指标将无法保证。如DT1000型数字万用表保证准确度的测试温度为23℃±5℃、相对湿度<75%RH,但又专门规定了温度范围,其中工作温度为0℃~40℃(32℉~104℉),储存温度为-10℃~50℃(14~122℉)。

  数字万用表在使用和存放过程中,应当尽量避免阳光直接照射,避免灰尘和各种腐蚀性介质对仪表的损害,还要防止各种形式的机械振动、冲击和跌落现象发生,使其保持清洁干燥,完好无损。

  3.使用前的检查项目

  数字万用表属于强检仪表,因此在使用前应确认是否经过质量技术监督部门认可机构的周期检定,是否在检定周期之内。检查的主要项目还有:检查仪表的外观有无严重损伤;检查量程选择开关、按键开关等操作机构是否灵活、切换是否准确到位;检查电池的能量是否正常;检查显示屏的显示内容是否齐全、有无缺少笔划现象;检查表笔及其导线的绝缘是否完好、导电性是否良好(一般在200Ω电阻挡通过短接表笔来判别)。

  4.选择开关使用要点

  如果对于被测电压或电流的大小事先无法得知,则必须先将选择开关置于最高量程挡位,然后根据测量显示的结果再适当下调。如果是自动转换量程式数字万用表(如DT—840、DT—860、DT—910等),则就省心多了,但这种仪表的测量时间过程较长,比如被测的电量非常微小,但也必须遵循既定的程序规则,大多是先从最高量程开始测量并显示结果,然后自动地逐渐降低量程,直至适当为止。与此相反,DT—960T型则是从最低量程向高量程自动切换的。

  在测量较高的电压和较大的电流的过程中,不要切换选择开关的挡位,否则很容易烧伤开关触点及损坏仪表内部的其他。如果情况特殊而确需切换时,应将表笔离开被测量电路,再进行切换。

  5.明确表笔的带电极

  当数字万用表处在测试挡、蜂鸣器挡和电阻挡时,红表笔连接着仪表内部高电位而带正电,黑表笔内接虚地而带负电,这种情况与模拟式万用表电阻挡两表笔的带电极性完全相反。当使用数字万用表检测带有极性的电子元器件(如半导体器件、电解器等)或相关电路时,要务必充分注意。

  6.测量大电流的操作要点

  当被测电流大于或等于200mA时,表笔插头应换接到大电流专用插孔(如10A或20A,因表而异)。由于绝大多数仪表的大电流挡没有设置过电流保护措施,因此要防止测量过载现象的发生,以免损坏仪表。此外,不得将置于大电流挡的数字万用表长期串入被测线路中作为大电流显示装置使用,通常大电流下的测量时间可以能控制在30秒钟之内。

  7.测量低值电阻时不可忽视接触电阻成分

  如果被测电阻在10Ω以下,则必须考虑表笔线及两只表笔与被测部位之间的接触电阻的成分。因此在测量前应首检查表笔及其表笔线的自身电阻,方法是把两只表笔的触针短接,并记下屏幕上的显示值,将此值作为底数,在测完电阻后把测得值减去该底数,所得之差才是被测电阻的实际值。

  8.必须明确交流电压挡的功能属性

  普通数字万用表的交流电压挡属于平均值仪表,而且是按正弦波特性设计的,所以它不能直接用于测量锯齿波、三角波、矩形波等非正弦波电压,被测量即便是正弦波电压,如果其波形的失真度较大,仍将不能获得正确的测量结果。这对于脉冲电路、数字化电子系统和广播电视设备中的视频、音频电路,以及仪表装置中的非电量电测信号等测量对象来说,都必须引起高度的重视。如需准确测量各种非正弦波形的电压有效值,应选用真有效值数字万用表(如DT980型)进行测量。

  9.被测部分的孤立性规则

  在测量电阻时,无论被测对象是复杂的系统还是单个的电子元器件,被测部分不得存在除数字万用表测试电流以外的任何所形成的电流成分,而且测量者的手指等身体的任何部位均不得接触两个表笔的触针及被测对象的导电部位,以免对被测部分构成分流作用或引入干扰成分,从而造成较大的测量误差。因此,在测量电阻前必须切断被测对象的工作电源或与电源有联系的电路,否则,不仅测量结果无法保证,还有可能损坏仪表或对人身安全构成威胁。即使是测量电压和电流参数,也有必要考虑被测部分的孤立性规则,因为弱小参量下测量结果的准确性是关键,而强势参量下人员和仪表的安全成为主题。

  10.必须明确电阻挡的流特性

  数字万用表电阻挡的内阻很高,它所提供的测量电流固然非常微弱(如20kΩ挡:DT—830型为75μA;DT—840D型为60μA)。如果使用该电阻挡测量半导体器件各个电极之间的阻值,实际上测量电流在半导体器件内部的作用根本无法克服其PN结的死区电压,由此测出的阻值要比模拟式万用表测出的阻值高出许多,而且两者之间不存在线性比例关系,没有任何的可比性,所以构不成判别其好坏的可靠依据。因此不能用数字万用表的电阻挡来判别半导体器件的性能,应当改换到二极管测试挡进行判别,而且这是专为测量半导体器件而设的。

  11.必须明确hFE测试挡的适用范围

  数字万用表的hFE挡测量的是晶体共发射极直流电流放大系数,由于能直接以数字形式显示出hFE值,对于鉴别和选用晶体三极管来说,实在是太方便了,但鲜为人知的是该挡仅适合于测量小功率晶体三极管的hFE,而不适用于大、中功率晶体三极管的hFE的测量。

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数字万用表的原理介绍

    数字万用表是一种常用的万用表产品类型,是基于故障诊断的便携式装置,产品具有使用灵活、操作简便、显示直观、可靠性高等优点。


    用户对于数字万用表的使用知识需要进行掌握,下面小编就来具体介绍一下数字万用表工作原理及使用方法,希望可以帮助到大家。


    数字万用表工作原理


    万用表测量电压、电流和电阻功能是通过转换电路部分实现的,而电流、电阻的测量都是基于电压的测量;


    也就是说数字万用表是在数字直流电压表的基础上扩展而成的。


    转换器将随时间连续变化的模拟电压量变换成数字量,再由电子计数器对数字量进行计数得到测量结果,再由译码显示电路将测量结果显示出来。


    逻辑控制电路控制电路的协调工作,在时钟的作用下按顺序完成整个测量过程。


    数字万用表使用方法


    数字万用表相对来说,属于比较简单的测量仪器。本篇,作者就教大家数字万用表的正确使用方法。


    从数字万用表的电压、电阻、电流、二极管三极管、MOS场效应管的测量等测量方法开始,让你更好的掌握万用表测量方法。


    使用前,应认真阅读有关的使用说明书,熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用。


    ⑴将ON/OFF开关置于ON位置,检查9V电池,如果电池电压不足,将显示在显示器上,这时则需更换电池。


    如果显示器没有显示,则按以下步骤操作。


    ⑵测试笔插孔旁边的符号,表示输入电压或电流不应超过指示值,这是为了保护内部线路免受损伤。


    ⑶测试之前。功能开关应置于你所需要的量程。

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数字万用表的检修技巧

  数字式仪表具有很高的灵敏度和准确度,其应用几乎遍及所有企业。但由于其故障出现呈多因素,且遇到问题的随机性大,没有太多规律可循,修理难度较大。因此,本文将从实际中所积累的一些修理经验整理出来,以供大家参考。

  对一块故障仪表首先应检查和判别故障现象是共性(所有功能都不能测量),还是个性(个别功能或个别量程),然后区别情况,对症解决。

  1、若所有档均不能工作,应重点检查电源电路和A/D转换器电路。检查电源部分时,可取下叠层电池,按下电源开关,用正表笔接被测表电源负,负表笔接电源正(对数字万用表而言),开关打到二级管测量档,若显示的是二级管正向电压,则说明电源部分是好的,若偏差大,则说明电源部分有问题。若出现开路,重点检查电源开关和电池引线等。若出现短路,则需要采用断路法,逐步断开使用电源的元件,重点检查运算放大器、定时器及A/D转换器等。若出现短路,一般都不止损坏一块集成元件。检查A/D转换器可以和基本表同时进行,相当于模拟式万用表的直流表头,具体检查方法:

  (1)被测表的量程转到直流电压最低档;

  (2)测量A/D转换器工作电压是否正常。根据表内所用A/D转换器型号,对应V+脚和COM脚,测量值与它的典型值相比较是否相符。

  (3)测A/D转换器的基准电压,目前常用的数字万用表的基准电压一般都是100mV或1V,即测量VREF+与COM之间的直流电压,若偏离100mV或1V,可通过外接电位器进行调节。

  (4)检查输入为零的显示数,把A/D转换器的正端IN+与负端IN-短接,使输入电压Vin=0,仪表显示“00、0"或“00、00"。

  (5)检查显示器的全亮笔划。把测试端TEST脚与正电源端V+短接,使逻辑地变成高电位,全部数字电路停止工作。因每个笔划上都加有直流电压,所以全部笔划亮对位表显示“1888",对位表显示“18888"。若存在缺笔划现象,检查A/D转换器对应输出脚与导电胶(或联线),与显示器之间是否有接触不良和断线情况。

  2、若个别档有问题,说明A/D转换器和电源部分都工作正常。因直流电压、电阻档共用一套分压电阻;交直流电流共用分流器;交流电压与交流电流共用一套AC/DC转换器;其它如Cx、HFE、F等都由独立的不同转换器组成。了解它们之间的关系,再根据电源图,就很容易找到故障部位。若测量小信号不准确或显示数字跳动大,则重点检查量程开关的接触是否良好。

  3、若出现测量数据不稳,且数值总是累计增大,短接A/D转换器的输入端,显示数据不为零的情况,则一般是0、1μF的基准电容性能不良所引起的。

  根据以上分析,数字万用表的修理基本顺序应是:数字表头部→直流电压→直流电流→交流电压→交流电流→电阻档(包括蜂鸣器和检查二级管正压降)→Cx→HFE、F、H、T等。但也不可过分机械,有些明显能看出的问题,可以先处理。但在进行调校时,则一定要按照上述程序。

  总之,一块故障,经过适当的检测,首先要分析故障可能出现的部位,然后根据线路图找到故障位置进行更换和修复。因数字万用表是较精密的仪表,更换元件一定要用参数相同的元件,特别是更换A/D转换器,一定要采用生产厂家经严格筛选的集成块,否则将出现误差而达不到所需准确度。新换的A/D转换器,也需要按前面所述的方法进行检查,切不可因新而置信不疑。

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