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              指針式萬用表的工作原理

              2021年02月20日 人閱讀

              直流電流測量原理

              指針式萬用表的表頭本身就是一只直流電流表,但測量范圍不能大于表頭的滿刻度電流。測量較大電流的安培表,需要將測量機構(表頭)與電阻器并聯進行分流,就可以擴展電流量程。這樣,被測電流的一部分或大部分將通過分流電阻,而小部分電流通過測量機構(表頭)。分流電流的大小與分流電阻值的大小成反比,因此改變分流電阻值的大小,就能改變儀表的測量范圍。這個分流電阻通常叫做分流器。

              指針式萬用表的工作原理

              圖:指針式萬用表的工作原理

              分流器可以分為內附分流器和外附分流器兩種。分流器可以是單量程的,也可以是多量程的。zui常用的多量程分流器是閉路式分流器,如圖3.2(b)所示。閉路式分流器是指在轉換過程中,基本分流器不斷開表頭的電路,各分擋電阻器與表頭內阻器串聯,形成閉合電路。圖中,R0為表頭內阻,R1、R2、和R3為分流器。

              直流電壓測量原理

              萬用表中,電壓測量電路的基礎仍然是電流測量電路。表頭有一定的內阻,直流電流流過表頭內阻產生一定的電壓降,因此一只表頭也相當于一只電壓表。但電壓表量程有限,只有幾毫伏至幾十毫伏,因此需要擴大量程。擴大電壓表的測量范圍,通常采用表頭串聯電阻的方法,這種串入的附加電阻,叫做倍壓器(或稱倍率器、倍增器)。

              電壓表的連接電路(擴大量程)通常有多種型式,如圖3.3(b)所示的是一種多量程電壓表電路,圖中大量程利用了小量程的電阻,或者說,高電壓擋倍率電阻建立在低電壓擋上。量程越大,倍率電阻也就越大,因此,大量程擋內阻高于小量程擋內阻。

              交流電流、電壓測量原理

              磁電式儀表只能測量直流電流或電壓,如需測量交流參數,則必須采用一個交直流變換裝置,將交流電流經整流器轉變成直流電流再測量。萬用表中常用的整流電路有半波式和全波式,如圖3.4所標。對于圖3.4 (a)中半波式整流電路: 6=0.45/;對于圖3.4(b)中全波式整流電路: lo=0.9/。儀表在進行儀表畫刻度時,是按上述關系進行折算的。

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              多量程的交流電流測量,必須對被測電流進行分流。萬用表中常采用先分流后整流的方式,這樣流過整流元件的電流較小,對整奈元件的要求可以降低

              多量程的交流電壓測量,其工作原理與直流電壓表相似,不同點是需要先將交流電流整流后進行測量。

              電阻測量原理

              電阻的測量是基于歐姆定律來進行的。測量電阻的方式往往由量程來決定,為了使歐姆表在各量程能共用一個電阻刻度線,一般電阻測量電路都按十進制分擋,即都以標準擋R為基礎,采用10的整倍數來擴大量程,如R×1、R×10、R×100、R×1000等。當在R×10擋時,綜合內阻擴大10倍;當在R×100擋時,綜合內阻擴大100倍。

              圖3.5所示為擴大量程的歐姆表電路,在表頭上并聯和串聯適當的電阻器,同時串聯一節電池,使電流通過被測電阻器。根據電流的大小,就可測量出電阻值。

              歐姆表的中心值,是指儀表指示1/2刻度點時的數值。由理論計算可知,歐姆刻度的中心值就等于歐姆表在該量程上的綜合內阻。因此,歐姆量程的設計都以中間刻度為標準,然后分別求出相當于各個被測電阻的刻度值。

              根據理論計算可知,改變E (電源電動勢)同樣也可擴大量程,所以,多數指針式萬用表內附兩塊電池,高阻擋通常采用高電壓電池。

              電池電壓的改變,會使歐姆表的中心值也發生變化,從而造成測量誤差。也就是說,同一個電路,當電池為全新時,中心值會增大,當電池壽命快終結時,中心值會減小。一般電池全新時每節電壓為1.5V,當電池電壓下降至1.2V以下時應即時更換。為了把由于E的變化造成的測量誤差減至zui小,往往在電壓支路中串聯一個可變電阻,作為歐姆調零,如圖3.5中的電阻R6。這樣用改變歐姆表支路中的分流比來抵消電源電壓E的變化對精度的影響,從而保證了電阻的測量精度。

              指針式萬用表除了可對上述幾個基本參量進行測量外,有些萬用表還附加有其他功能。例如,對電平的測量、電容器電容量的測量、電感線圈電感量的測量及晶體管主要直流參數的測量等。

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