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[经验] 数字万用表的测量原理

2018-2-9 09:49:24  818 数字 万用表 测量 原理
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   数字万用表通过测量选择开关的装换,即可构成电压表、电流表、欧姆表、电容笔等基本形态,分别用来测量直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、电阻、电容等。
   1. 直流电压表
   测量直流电压时,通过测量选择开关的装换,电路构成直流电压表,如图1-56所示。3个阻值分别为1R、9R、90R的电阻构成分压器,被测电压U加在分压器的A、B两端间,A端为正,B端为负。数字表头(200mV数字电压表)仅测量取样电阻上的电压,取样电阻可以是分压器的一部分,也可以是分压器的全部。,改变取样比,即可改变量程。

   图1-56中,当数字表头输入端IN接入①端时,整个分压器都是取样电阻,取样电压UIN=U;当数字表头输入端IN接入②端时,取样电阻为1R+9R,取样电压UIN=U/10,量程扩大为10倍;当数字表头输入端IN接入③端时,取样电阻为1R,取样电压UIR=U/100,量程扩大为100倍。由于取样电压的变化倍率为10的整数倍,因此只需相应移动LCD显示屏中显示数字的小数点位置,即可直观地显示出被测电压的实际数值。取样比的改变和小数点位置的移动,由测量选择开关根据不同量程同步控制。
   2. 直流电流表
   测量直流电流时,通过测量选择开关的转换,电路构成直流电流表,如图1-57所示。取样电阻R构成电流/电压转换器,被测电流I由A端进、B端出,在取样电阻R上必然产生电压降UR,UR=IR,数字表头(200mv数字电压表)测量取样电阻上的电压降,便可间接测的电流值。改变取样电阻的大小,即可改变量程。

    如图1-58所示,取样电阻由阻值分别为1R、9R、90R的电阻构成,当被测电流输入端A和数字表头输入端IN接入①端时,取样电阻R1=90R+9R+1R=100R,当被测电流输入端A和数字表头输入端IN接入②端时,取样电阻R2=9R+1R=10R,缩小为R1的1/10,要获得相同的电压降,电流必须增大10倍,即量程扩大10倍。当被测电流输入端A和数字表头输入端IN接入③端时,取样电阻R3=1R,缩小为R1的1/100,量程扩大100倍。由于取样电阻的变化率为10的整数倍,因此只需相应移动LCD显示屏中显示数字的小数点位置,即可直观地显示出被测电流的实际数值。取样电阻的改变和小数点位置的移动,由测量选择开关根据不同量程同步控制。

   3. 交流电压表
   测量交流电压时,通过测量选择开关的装换,电路构成交流电压表,如图1-59所示。交流电压挡与直流电压挡共用一个分压器,所不同的是测量交流电压时,在数字表头输入端IN与分压器之间增加了一个交流/直流转换器,将取样电阻上的交流电压装换为直流电压送入数字表头显示。交流/直流转换器同时能够将交流电压电压的峰峰值校正为有效值,因此LCD显示屏显示的读数为被测交流电压的有效值。

   4. 交流电流表
   测量交流电流时,通过测量选择开关的装换,电路构成交流电流表,如图1-60所示。与图1-58相比,交流电流表只是直流电流表电路

基础上增加了一个交流/直流转换器,将被测交流电流I在取样电阻上的交流电压降装换为直流电压降再送入数字表头显示。同样因为交流/直流转换器的校正作用,LCD显示屏显示的读数为被测交流电流的有效值。
   5. 欧姆表
   测量电阻时,通过测量选择开关的装换,电路构成欧姆表,如图1-61所示。标准电阻R0和被测电阻RX构成电阻/电压转换器,在两电阻上加一标准电压U,则R0和Rx上分别按比例产生一定的电压降。由于标准电阻R0的阻值已知,因此通过测量RX上的电压降UX即可间接测得被测电阻RX的阻值。根据数字表头中集成电路IC 7106的特性,当RX=R0时显示读数为1000,合理设计R0的取值,便可使LCD显示屏直接显示被测电阻的阻值。改变标准电阻R0的阻值,即可改变量程。

   如图1-62所示,标准电阻R0包括阻值1R、9R、90R的3个电阻,当标准电压U接入③端时,R0=1R.当标准电压U接入②端时,R0=1R+9R=10R,量程扩大10倍。当标准电压U接入①端时,R0=1R+9R+90R=100R,量程扩大100倍。由于标准电阻的变化倍率为10的整数吧,因此只需相应移动LCD显示屏中显示数字的小数点位置,即可直观地显示出被测电阻的阻值。标准电阻的改变和小数点位置的移动,由测量选择开关根据不同量程同步控制。

   测量电容时,通过测量选择开关的装换,电路构成电容表,如图1- 63所示。电容/电压转换器将被测电容CX转换为相应的交流电压,再由交流/直流转换器将交流电压转换为直流电压送入数字表头显示。电容/电压转换器电路原理如图1-64所示,测量信号源位400Hz正弦波信号,通过被测电容CX耦合至集成电路(IC)放大器进行放大,Uo为放大后的输出信号。IC的放大倍数A取决于反馈电阻Rf与被测电容CX的容抗之比即:

  CX的容量越大,IC的放大倍数越大。由于400HZ正弦波信号源的频率和振幅均为恒定,因此输出信号U0的大小即反应了被测电容Cx的容量大小。来自海洋兴业仪器http://www.hyxyyq.com

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