第3章 电工仪表
3.1 指针式万用表的使用
指针式万用表是一种广泛使用的电子测量仪表，它由一只灵敏度很高的直流电流表（微安表）作表头，再加上档位开关和相关电路组成。指针万用表可以测量电压、电流、电阻，还可以测量电子元器件的好坏。指针万用表种类很多，使用方法大同小异，本节以MF-47型万用表为例进行介绍。
3.1.1 面板介绍
MF-47型万用表的面板如图3-1所示。从面板上可以看出，指针式万用表面板主要由刻度盘、档位开关、旋钮和插孔构成。
图3-1 MF-47型万用表的面板
1.刻度盘
刻度盘用来指示被测量值的大小，它由1根指针和6条刻度线组成。刻度盘如图3-2所示。
第1条标有“Ω”字样的为欧姆刻度线。在测量电阻阻值时查看该刻度线。这条刻度线最右端刻度表示的阻值最小，为0，最左端刻度表示阻值最大，为∞（无穷大）。在未测量时指针指在左端无穷处。
图3-2 刻度盘
第2条标有
（左方）和“
”（右方）字样的为交直流电压/直流电流刻度线。在测量交、直流电压和直流电流时都查看这条刻度线。该刻度线最左端刻度表示最小值，最右端刻度表示最大值，在该刻度线下方标有三组数，它们的最大值分别是250、50和10，当选择不同档位时，要将刻度线的最大刻度看作该档位最大量程数值（其他刻度也要相应变化）。如档位开关置于“50V”档测量时，指针若指在第2条刻度线最大刻度处，表示此时测量的电压值为50V（而不是10V或250V）。
第3条标有“hFE”字样的为晶体管放大倍数刻度线。在测量晶体管放大倍数时查看这条刻度线。
第4条标有“C（μF）”字样的为电容量刻度线。在测量电容容量时查看这条刻度线。
第5条标有“L（H）”字样的为电感量刻度线。在测量电感的电感量时查看该刻度线。
第6条标有“dB”字样的为音频电平刻度线。在测量音频信号电平时查看这条刻度线。
2.档位开关
档位开关的功能是选择不同的测量档位。档位开关如图3-3所示。
图3-3 档位开关
3.旋钮
万用表面板上有2个旋钮：机械调零旋钮和欧姆调零旋钮，见图3-1。
机械调零旋钮的功能是在测量前将指针调到电压/电流刻度线的“0”刻度处。欧姆调零旋钮的功能是在使用电阻档测量时，将指针调到欧姆刻度线的“0”刻度处。两个旋钮的详细调节方法在后面将会介绍。
4.插孔
万用表面板上有4个独立插孔和一个6孔组合插孔，见图3-1。
标有“+”字样的为红表笔插孔；标有“COM（或-）”字样的为黑表笔插孔；标有“5A”字样的为大电流插孔，当测量500mA～5A范围内的电流时，红表笔应插入该插孔；标有“2500V”字样的为高电压插孔，当测量1000～2500V范围内的电压时，红表笔应插入此插孔。6孔组合插孔为晶体管测量插孔，标有“N”字样的3个孔为NPN型晶体管的测量插孔，标有“P”字样的3个孔为PNP型晶体管的测量插孔。
3.1.2 使用前的准备工作
指针万用表在使用前，需要安装电池、机械调零和安插表笔。
1.安装电池
在使用万用表前，需要给万用表安装电池，若不安装电池，电阻档和晶体管放大倍数档将无法使用，但电压、电流档仍可使用。MF-47型万用表需要9V和1.5V两个电池，如图3-4所示，其中9V电池供给R×10kΩ档使用，1.5V电池供给R×10kΩ档以外的电阻档和晶体管放大倍数测量档使用。安装电池时，一定要注意电池的极性，不能装错。
图3-4 万用表的电池安装
2.机械调零
在出厂时，大多数厂家已对万用表进行了机械调零，对于某些原因造成指针未调零时，可自己进行机械调零。机械调零过程如图3-5所示。
3.安插表笔
万用表有红、黑两根表笔，在测量时，红表笔要插入标有“+”字样的插孔，黑表笔要插入标有“-”字样的插孔。
3.1.3 测量直流电压
MF-47型万用表的直流电压档具体又分为0.25V、1V、2.5V、10V、50V、250V、500V、1000V和2500V档。
下面通过测量一节干电池的电压值来说明直流电压的测量操作，测量如图3-6所示，具体过程如下所述：
图3-5 机械调零
1）选择档位。测量前先大致估计被测电压可能有的最大值，再根据档位应高于且最接近被测电压的原则选择档位，若无法估计，可先选最高档测量，再根据大致测量值重新选取合适低档位测量。一节干电池的电压一般在1.5V左右，根据档位应高于且最接近被测电压的原则，选择2.5V档最为合适。
2）红、黑表笔接被测电压。红表笔接被测电压的高电位处（即电池的正极），黑表笔接被测电压的低电位处（即电池的负极）。
图3-6 直流电压的测量（测量电池的电压）
3）读数。在刻度盘上找到旁边标有“V”字样的刻度线（即第2条刻度线），该刻度线有最大值分别是250、50、10的三组数对应，因为测量时选择的档位为2.5V，所以选择最大值为250的那一组数进行读数，但需将250看成2.5，该组其他数值作相应的变化。现观察指针指在“150”处，则被测电池的直流电压大小为1.5V。
补充说明如下：
1）如果测量1000～2500V范围内的电压时，档位开关应置于1000V档位，红表笔要插在2500V专用插孔中，黑表笔仍插在“COM”插孔中，读数时选择最大值为250的那一组数；
2）直流电压0.25V档与直流电流50μA档是共用的，在测直流电压时选择该档可以测量0～0.25V范围内的电压，读数时选择最大值为250的那一组数，在测直流电流时选择该档可以测量0～50μA范围内的电流，读数时选择最大值为50的那一组数。
3.1.4 测量交流电压
MF-47型万用表的交流电压档具体又分为10V、50V、250V、500V、1000V和2500V档。
下面通过测量市电电压的大小来说明交流电压的测量操作，测量如图3-7所示，具体过程如下所述：
图3-7 交流电压的测量（测量市电电压）
1）选择档位。市电电压一般在220V左右，根据档位应高于且最接近被测电压的原则，选择250V档最为合适。
2）红、黑表笔接被测电压。由于交流电压无正、负极性之分，故红、黑表笔可随意分别插在市电插座的两个插孔中。
3）读数。交流电压与直流电压共用刻度线，读数方法也相同。因为测量时选择的档位为250V，所以选择最大值为250的那一组数进行读数。现观察指针指在刻度线的“240”处，则被测市电电压的大小为240V。
3.1.5 测量直流电流
MF-47型万用表的直流电流档具体又分为50μA、0.5mA、5mA、50mA、500mA和5A档。
下面以测量流过灯泡的电流大小为例来说明直流电流的测量操作，直流电流的测量操作如图3-8a所示，图3-8b所示为等效电路测量图，具体过程如下所述：
图3-8 直流电流的测量
1）选择档位。灯泡工作电流较大，这里选择直流500mA档。
2）断开电路。将万用表红、黑表笔串接在电路的断开处，红表笔接断开处的高电位端，黑表笔接断开处的另一端。
3）读数。直流电流与直流电压共用刻度线，读数方法也相同。因为测量时选择的档位为500mA档，所以选择最大值为50的那一组数进行读数。现观察指针指在刻度线27的位置，那么流过灯泡的电流为270mA。
如果流过灯泡的电流大于500mA，可将红表笔插入5A插孔，档位仍置于500mA档。
注意：测量电路的电流时，一定要断开电路，并将万用表串接在电路断开处，这样电路中的电流才能流过万用表，万用表才能指示被测电流的大小。
3.1.6 测量电阻
测量电阻的阻值时需要选择电阻档。MF-47型万用表的电阻档具体又分为×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1kΩ和×10kΩ档。
下面通过测量一只电阻的阻值来说明电阻档的使用，测量如图3-9所示，具体过程如下所述：
1）选择档位。测量前先估计被测电阻的阻值大小，选择合适的档位。档位选择的原则是：在测量时尽可能让指针指在欧姆刻度线的中央位置，因为指针指在刻度线中央时的测量值最准确，若不能估计电阻的阻值，可先选高档位测量，如果发现阻值偏小时，再换成合适的低档位重新测量。现估计被测电阻阻值为几百欧至几千欧，选择档位×100Ω较为合适。
2）～4）欧姆调零。档位选好后要进行欧姆调零，欧姆调零过程如图3-9a、b所示，先将红、黑表笔短路，观察指针是否指到欧姆刻度线的“0”处，若指针未指在“0”处，可调节欧姆调零旋钮，直到将指针调到“0”处为止，如果无法将指针调到“0”处，一般为万用表内部电池用旧所致，需要更换新电池。
5）红、黑表笔接被测电阻。电阻没有正、负之分，红、黑表笔可随意接在被测电阻两端。
6）读数。读数时查看指针在欧姆刻度线所指的数值，然后将该数值与档位数相乘，得到的结果即为该电阻的阻值。在图3-9c中，指针指在欧姆刻度线的“15”处，选择档位为×100Ω，则被测电阻的阻值为15×100Ω=1500Ω=1.5kΩ。
3.1.7 万用表使用注意事项
万用表使用时要按正确的方法进行操作，不然，轻则会使测量值不准确，重则会烧坏万用表，甚至会触电危害人身安全。
万用表使用时要注意以下事项：
1）测量时不要选错档位，特别是不能用电流或电阻档来测电压，这样极易烧坏万用表。万用表不用时，可将档位置于交流电压最高档（如1000V档）。
2）测量直流电压或直流电流时，要将红表笔接电源或电路的高电位，黑表笔接低电位，若表笔接错会使指针反偏，这时应马上互换红、黑表笔位置。
3）若不能估计被测电压、电流或电阻的大小，应先用最高档，如果高档位测量值偏小，可根据测量值大小选择相应的低档位重新测量。
图3-9 电阻的测量
4）测量时，手不要接触表笔金属部位，以免触电或影响测量精确度。
5）测量电阻阻值和晶体管放大倍数时要进行欧姆调零，如果旋钮无法将指针调到欧姆刻度线的“0”处，一般为万用表内部电池用旧，可更换新电池。