数字万用表的原理

　　万用表的内部组成从原理上分为三个部分：表头、测量线路和转换开关。

　　(1)表头

　　表头通常是一个直流微安表，它的工作原理可归纳为：“表头指针的偏转角度与流过表头的电流成正比”。万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小，表头的灵敏度愈高。测电压时的内阻越大，其性能就越好。

　　表头与各种测量电路相联接就可以进行多种电量的测量。借助转换开关就可以将表头与测量电路组成一个万用表。

　　(2)测量线路

　　万用表的测量线路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成。

　　万用表的测量线路是万用表的中心环节，由多量程直流电压表、多量程直流电流表、多量程欧姆表、多量程交流电压表等几种测量线路组合而成。它能将各种不同的被测量(如电流、电压、电阻等)、不同的量程，经过一系列的处理(如整流、分流、分压等)统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量。

　　(3)转换开关

　　转换开关的作用是用来选择各种不同的测量线路，实现测量种类和量程的选择。转换开关标有不同的档位和量程。

　　数字万用表的使用方法

　　现在，数字式测量仪表已成为主流，有取代模拟式仪表的趋势。与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高，准确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用更简单。下面以VC9802型数字万用表为例，简单介绍其使用方法和注意事项。

　　(1)使用方法

　　a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.

　　b将电源开关置于ON位置。

　　c交直流电压的测量：根据需要将量程开关拨至DCV(直流)或ACV(交流)的合适量程，红表笔插入V/Ω孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，读数即显示。

　　d交直流电流的测量：将量程开关拨至DCA(直流)或ACA(交流)的合适量程，红表笔插入mA孔(<200mA时)或10A孔(>200mA时),黑表笔插入COM孔，并将万用表串联在被测电路中即可。测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。

　　e电阻的测量：将量程开关拨至Ω的合适量程，红表笔插入V/Ω孔，黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择更高的量程。测量电阻时，红表笔为正极，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好相反。因此，测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。

　　(2).使用注意事项

　　a如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕，应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。

　　b满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其它位均消失，这时应选择更高的量程。

　　c测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。

　　d当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。

　　e禁止在测量高电压(220V以上)或大电流(0.5A以上)时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。

　　f当显示“ ”、“BATT”或“LOW BAT” 时，表示电池电压低于工作电压。

　　用数字万用表测电容好坏 - 电容器 电工论坛

　　电容器是一种最为常用的电子元件。电容器的外形及电路符号如图所示。电容器的通用文字符号为“C”。电容器主要由金属电极、介质层和电极引线组成，两电极是相互绝缘的。因此，它具有“隔直流通交流”的基本性能。

　　用数字万用表检测电容器，可按以下方法进行。

　　一、用电容档直接检测

　　某些数字万用表具有测量电容的功能，其量程分为2000p、20n、200n、2μ和20μ五档。测量时可将已放电的电容两引脚直接插入表板上的Cx插孔，选取适当的量程后就可读取显示数据。

　　2000p档，宜于测量小于2000pF的电容;20n档，宜于测量2000pF至20nF之间的电容;200n档，宜于测量20nF至200nF之间的电容;2μ档，宜于测量200nF至2μF之间的电容;20μ档，宜于测量2μF至20μF之间的电容。

　　经验证明，有些型号的数字万用表(例如DT890B+)在测量50pF以下的小容量电容器时误差较大，测量20pF以下电容几乎没有参考价值。此时可采用串联法测量小值电容。方法是：先找一只220pF左右的电容，用数字万用表测出其实际容量C1,然后把待测小电容与之并联测出其总容量C2，则两者之差(C1-C2)即是待测小电容的容量。用此法测量1～20pF的小容量电容很准确。

　　二、用电阻档检测

　　实践证明，利用数字万用表也可观察电容器的充电过程，这实际上是以离散的数字量反映充电电压的变化情况。设数字万用表的测量速率为n次/秒，则在观察电容器的充电过程中，每秒钟即可看到n个彼此独立且依次增大的读数。根据数字万用表的这一显示特点，可以检测电容器的好坏和估测电容量的大小。下面介绍的是使用数字万用表电阻档检测电容器的方法，对于未设置电容档的仪表很有实用价值。此方法适用于测量0.1μF～几千微法的大容量电容器。

　　1. 测量操作方法

　　如图5-11(a)所示，将数字万用表拨至合适的电阻档，红表笔和黑表笔分别接触被测电容器Cx的两极，这时显示值将从“000”开始逐渐增加，直至显示溢出符号“1”。若始终显示“000”，说明电容器内部短路;若始终显示溢出，则可能时电容器内部极间开路，也可能时所选择的电阻档不合适。检查电解电容器时需要注意，红表笔(带正电)接电容器正极，黑表笔接电容器负极。

　　2. 测量原理

　　用电阻档测量电容器的测量原理如图5-11(b)所示。测量时，正电源经过标准电阻R0向被测电容器Cx充电，刚开始充电的瞬间，因为Vc =0，所以显示“000”。随着Vc 逐渐升高，显示值随之增大。当Vc =2VR 时，仪表开始显示溢出符号“1”。充电时间t为显示值从“000”变化到溢出所需要的时间，该段时间间隔可用石英表测出。

　　3. 使用DT830型数字万用表估测电容量的实测数据

　　使用DT830型数字万用表估测0.1μF～几千微法电容器的电容量时，可按照表5-1选择电阻档，表中给出了可测电容的范围及相对应的充电时间。表中所列数据对于其他型号的数字万用表也有参考价值。

　　选择电阻档量程的原则是：当电容量较小时宜选用高阻档，而电容量较大时应选用低阻档。若用高阻档估测大容量电容器，由于充电过程很缓慢，测量时间将持续很久;若用低阻档检查小容量电容器，由于充电时间极短，仪表会一直显示溢出，看不到变化过程。

　　三、用电压档检测

　　用数字万用表直流电压档检测电容器，实际上是一种间接测量法，此法可测量220pF～1μF的小容量电容器，并且能精确测出电容器漏电流的大小。

　　1. 测量方法及原理

　　测量电路如图5-12所示，E为外接的1.5V干电池。将数字万用表拨到直流2V档，红表笔接被测电容Cx的一个电极，黑表笔接电池负极。 2V档的输入电阻RIN=10MΩ。接通电源后，电池E经过RIN向Cx充电，开始建立电压Vc。Vc与充电时间t的关系式为

　　在这里，由于RIN两端的电压就是仪表输入电压VIN，所以RIN实际上还具有取样电阻的作用。很显然，

　　VIN(t)=E-Vc(t)=Eexp(-t/RINCx) (5-2)

　　图5-13是输入电压VIN(t)与被测电容上的充电电压Vc(t)的变化曲线。由图可见，VIN(t)与Vc(t)的变化过程正好相反。VIN(t)的变化曲线随时间的增加而降低，而Vc(t)则随时间的增加而升高。仪表所显示的虽然是VIN-(t)的变化过程，但却间接地反映了被测电容器Cx的充电过程。测试时，如果Cx开路(无容量)，显示值就总是“000”，如果Cx内部短路，显示值就总是电池电压E，均不随时间改变。

　　式(5-2)表明，刚接通电路时，t=0，VIN=E，数字万用表最初显示值即为电池电压，尔后随着Vc(t)的升高，VIN(t)逐渐降低，直到VIN=0V，Cx充电过程结束，此时。

　　使用数字万用表电压档检测电容器，不但能检查220pF～1μF的小容量电容器，还能同时测出电容器漏电流的大小。设被测量电容器的漏电流为ID，仪表最后显示的稳定值为VD(单位是V)，则

　　2.实例举例

　　例一：

　　被测电容为一只1μF/160V的固定电容器，使用DT830型数字万用表的2VDC档(RIN=10MΩ)。按图5-12连接好电路。最初，仪表显示1.543V，然后显示值慢慢减小，大约经过2min左右，显示值稳定在0.003V。据此求出被测电容器的漏电流

　　被测电容器的漏电流仅为0.3nA，说明质量良好。

　　例二：

　　被测电容器为一只0.022μF/63V涤纶电容，测量方法同例一。由于该电容的容量较小，测量时，VIN(t)下降很快，大约经过3秒，显示值就降低到0.002V。将此值代入式(5-3)，算出漏电流为0.2nA。

　　3. 注意事项

　　(1) 测量之前应把电容器两引脚短路，进行放电，否则可能观察不到读数的变化过程。

　　(2) 在测量过程中两手不得碰触电容电极，以免仪表跳数。

　　(3)测量过程中，VIN(t)的值是呈指数规律变化的，开始时下降很快，随着时间的延长，下降速度会越来越缓慢。当被测电容器Cx的容量小于几千皮法时，由于VIN(t)一开始下降太快，而仪表的测量速率较低，来不及反映最初的电压值，因而仪表最初的显示值要低于电池电压E。

　　(4)当被测电容器Cx大于1μF时，为了缩短测量时间，可采用电阻档进行测量。但当被测电容器的容量小于200pF时，由于读数的变化很短暂，所以很难观察得到充电过程。

　　一、用蜂鸣器档检测

　　利用数字万用表的蜂鸣器档，可以快速检查电解电容器的质量好坏。测量方法如图5-14所示。将数字万用表拨至蜂鸣器档，用两支表笔分别与被测电容器Cx的两个引脚接触，应能听到一阵短促的蜂鸣声，随即声音停止，同时显示溢出符号“1”。接着，再将两支表笔对调测量一次，蜂鸣器应再发声，最终显示溢出符号“1”，此种情况说明被测电解电容基本正常。此时，可再拨至20MΩ或200MΩ高阻档测量一下电容器的漏电阻，即可判断其好坏。

　　上述测量过程的原理是：测试刚开始时，仪表对Cx的充电电流较大，相当于通路，所以蜂鸣器发声。随着电容器两端电压不断升高，充电电流迅速减小，最后使蜂鸣器停止发声。

　　测试时，如果蜂鸣器一直发声，说明电解电容器内部已经短路;若反复对调表笔测量，蜂鸣器始终不响，仪表总是显示为“1”，则说明被测电容器内部断路或容量消失。

　　二、用数字万用表测量大于20μF的电容

　　常见的数字万用表，其电容档的测量值最大为20μF，有时不能满足测量要求。为此，可采用下述简单的方法，用数字万用表的电容档测量大于20μF的电容，最大可测量几千微法的电容。采用此法测量大容量电容时，无需对数字万用表原电路做任何改动。

　　此方法的测量原理是以两只电容串联公式C串=C1C2/(C1+C2)为基础的。由于容量大小不同的两只电容串联后，其串联后的总容量要小于容量小的那只电容的容量，因此，如果待测电容的容量超过了20μF，则只要用一只容量小于20μF的电容与之串联，就可以直接在数字万用表上测量了。根据两只电容串联公式，很容易推导出C1=C2C串/(C2-C串)，利用此公式即可算出被测电容的容量值。下面举一测试实例，说明运用此公式的具体方法。

　　被测元件是一只电解电容器，其标称容量为220μF，设其为C1。选取一只标称值为10μF的电解电容作为C2，选用数字万用表20μF电容档测出此电容的实际值为9.5μF，将这两只电容串联后，测出C串为9.09μF。将C2=9.5μF、C串=9.09μF代入公式，则

　　C1=C2C串/(C2-C串)=9.5 9.09/(9.5-9.09)≈211(μF)

　　注意，无论C2的容量选取为多少，都要在小于20μF的前提下选取容量较大的电容，且公式中的C2应代入其实测值，而非标称值，这样可减小误差。将两电容串联起来用数字万用表实测，由于电容本身的容量误差及测量误差，只要实测值与计算值相差不多即可认为待测电容C1是好的，根据测量值即可进一步推算出C1的实际容量。

　　从理论上讲，用这种方法可测量任意容量的电容，但如果待测电容器的容量过大，则误差也会增大。其误差大小与待测电容的大小成正比。 检测10pF以下的小电容

　　因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R×10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。

　　检测10PF~001μF固定电容器是否有充电现象，进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。两只三极管 的β值均为100以上，且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。应注意的是：在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显地看到万用表指针的摆动。

　　对于001μF以上的固定电容，可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。

　　注意的是，测量前一定要先断电，放电，放电的方法是找一个金属的东西如改锥，手握在绝缘柄上金属的裸露部位搭上被测电容的两个脚，电容测量用数字式万用表测量，找准电容挡然后把电容放完电两个脚插到电容测量的插口等液晶屏幕上变化的读数稳定下来现实的值就是被侧电容的容量，如果测漏电情况的话可以用指针式万用表的电阻档测量，测量时小容量电容万用表可以放到RX1K或者RX100当测量表盘上的显示时两只表笔接上电容的两只脚时，指针顺时针方向偏转，然后随着电容内部充满电后由于没有了电流流动表针就会逆时针放像回到无穷大，表针的角度越大说明容量越大，偏转的过程中指针要匀速摆动让后能回到无穷大，初步说明电容没有漏电，如果在表盘上某个位置表针突然变慢或者不返回了说明电容在某一段漏电，如果最后显示为无穷大说明没有漏电，不过这个只能初略判断，要想的找精确值就得用电容表和电容漏电测试仪或者示波器 上观测特性，这个一般人不可能具备的。 还有电容是有耐压值得，电解电容的耐压值一般写在上面的，瓷片电容的有些上面没有标注选用时千万要注意。