发布时间 : 星期日 文章简易万用表的设计与制作实验报告更新完毕开始阅读6ef1bb8cbc64783e0912a21614791711cc7979a9
简易万用表的设计与校准
物理学院 物理学类 2009301020162 沈港博
摘要：万用表是一种多功能、多量程便于携带的电学仪器。它可用不同的量程测量直流电流、直流电压、交流电压及电阻。有的万用表还可以测量阻抗、容抗和音频功率等。学习制作和设计万用表非常重要，还有利于我们大学同学提高电路分析的能力并加深对万用电表工作原理的理解，提高自身的动手能力。
关键字：万用电表、表头、测量电路、转换装置。
1 实验目的
（1）通过万用表组装实验，进一步熟悉万用表结构、工作原理和使用方法。 （2）了解电路理论的实际应用，进一步学会分析电路，提高自身的能力。
2 实验原理
万用表主要是由指示器、测量电路和转换装置三部分组成。指示器俗称表头，用来指示被测电量的数值，通常为磁电式微安表。表头是万用表的关键部分，万用表的灵敏度、准确度及指针回零等大都决定于表头的性能。表头的灵敏度是以满刻度的测量电流来衡量的，满刻度偏转电流越小，灵敏度越高。一般万用表表头灵敏度在10~100μA左右。
测量电路的作用是把被测的电量转化为适合于表头要求的微小直流电流，它通常包括分流电路、分压电路和整流电路。分流电路将被测大电流通过分流电阻变成表头所需要的微小电流，分压电路将被测得高电压通过分压电阻变换成表头所需的低电压；整流电路将被测的交流，通过整流转变成所需的直流电。
万用表的各种测量种类及量程的选择是靠转换装置来实现，转换装置通常由转换开关、接线柱、插孔等组成。转换开关有固定触点和活动触点，它位于不同位置，接通相应的触点，构成相应的测量电路。
万用表基本原理，如下图1-1所示。
2.543K
-?46.2 A?10 F+(120+220)Ω21K10K2.65K4.5M2.25M1.8M360K17.4K1.78K55.4K141K5K1651.11k101图1-1万用表基本原理图
BATT500DCmADCV0.9410502.5105025050.50.250.550015
10001000500250ACV5010×10K×1K×100×10hFE×1OFFΩ20k6.5NPN1.5V9V8.18K20kebc0.5AcbePNP0.05COM10A6.75M6.75M-+500V
下面以MF-47型万用表为例，分部介绍电路参数的测量原理。 1、直流电流的测量
万用表的直流电流档，实质上是一个多量程的磁电式直流电流表，它应用分流电阻与表头并联以达到扩大测量的电流量程。根据分流电阻值越小，所得的测量量程越大的原理，配以不同的分流电阻，构成相应的测量量程。在电路中，各分流电阻彼此串联，然后与表头并联，形成一个闭合环路，当转换开关置于不同位置时，表头所用的分流电阻不同，构成不同量程的档位，如图16-6所示。
?46. A120+220100.941015005050.0510A1.11K2.65K0.55K 图1-2 直流电流测量电路
2 直流电压的测量
万用表的直流电压档，实质上是一个多量程的直流电压表，它应用分压电阻与表头串联来扩大测量电压的量程，根据分压电阻值越大，所得的测量量程越大的原理，通过配以不同的分压电阻，构成相应的电压测量量程。测量电路如图16-7所示。
?46. A120+2204M150K40K800K5K0.50.2525050102.5DAV图1-3 直流电压测量电路
3、交流电流、电压的测量
磁电式仪表本身只能测量直流电流和电压。测量交流电压和电流时，采用整流电路将输入的交流，变成直流，实现对交流的测量。其整流电路一般有半波整流和全波整流，其整流
2.65K
元件一般都采用晶体二极管。万用表测量的交流电压只能是正弦波。
万用表通常采用的是半波整流测量电路，如图16-8所示。
?46. A120+220正半周负半周负半周正半周4.5M10002.25M1.8M360K83.3K5002505010ACV
图1-4 交流电压测量电路
4 、 电阻的测量
万用表测量电阻电路，如图16-9所示，工作原理是欧姆定律：
I?E
R?Ra?Rx其中：R为串联电阻；RX为被测电阻；Ra为表头内阻；E为电源的电压；I为被测电路的电流。
?46. A21K(120+220)Ω10K15165×1×10×100×1K×10K1.78K55.4K141K17.4K 图1-5 电阻测量电路
当RX=0，电路中电流最大，指针偏转角最大，为满偏，零刻度值，一般为表头最右端。 当RX=∞，电流为零，指针无偏转，为无穷大刻度值，一般为表头最左端。 当RX为其他值时，指针在零刻度值和无穷大刻度值间偏转。
当RX=Ra+R时，此时的电流为最大电流的一半，指针定位于表头刻度尺中间，为欧姆档中心值。欧姆档的刻度分布是不均匀的，它的刻度值是自右向左递增的，右半部刻度稀疏，