揭秘万用表工作原理：结构、表头与测量线路详解

万用表是一种多功能电子测量仪器，它主要用于测量电流、电压、电阻等多种电气参数。本文将详细介绍万用表的工作原理和关键部件。 一、万用表的结构 万用表主要由三个核心组件构成： 1. **表头**：是万用表的心脏，决定着仪表的性能。表头采用高灵敏度的磁电系测量机构，常见的满偏电流在几十微安级别，小电流意味着高灵敏度。例如，直流电压档的内阻通常在20KΩ至100KΩ每伏，而交流电压档的内阻较低。表头的内阻和满偏电流是表头参数的重要指标。 2. **转换开关**：是控制测量功能的关键部件，负责切换不同的测量线路和范围，使得用户可以根据需求选择合适的测量项目。 3. **测量线路**：这部分包含各种电阻元件，如线绕电阻和金属膜电阻，用于将不同类型的被测量转换为适合表头读取的微小直流电流。测量线路的设计依据测量对象和量程范围，采用分流电阻和分压电阻等方法扩大量程。 二、万用表的工作原理 1. **表头参数测定**： - 测量表头满偏电流Ig：通过设置恒流源并调整输出细调旋钮，直到表头指针达到满偏，记录此时的电流值。 - 测量表头内阻Rg：利用半偏法，保持恒流源电流不变，调整电阻箱，使指针指在1/2满偏位置，从而计算出内阻。 2. **表头扩程**：通过调整表头的灵敏度，将其扩展到更广泛的量程，通常是将原始灵敏度转换为最接近的整数倍。 3. **指针式万用表的工作原理**：基于磁电效应，当电流通过表头时，指针会偏转以显示测量值。直流电流测量线路设计有开路个别转换式分流电路和闭路抽头转换式分流电阻，这些电路确保了准确的测量。 三、测量线路设计的考虑 为了提高生产效率和维修便利，测量线路通常采用整数千欧姆值，这样既方便调整，又便于批量生产和维修。 万用表的工作原理涉及对表头参数的精确控制，以及巧妙地利用测量线路来适应各种被测量，无论是电流、电压还是电阻。理解这些原理有助于正确使用和维护万用表，确保测量结果的准确性。