1.1 指针万用表的特点和使用方法
指针万用表是一种模拟式万用表,利用一只灵敏的磁电式直流电流表(微安表)作为表头。测量时,通过功能旋钮设置不同的测量项目和挡位,表头指针直接在表盘上指示测量结果。其最大特点是能够直观地检测电流、电压等参数的变化过程和变化方向。
1.1.1 指针万用表的键钮分布
相对于其他一些常用的检测仪表来说,指针万用表使用方法简单,易于操作,功能强大,应用十分广泛。虽然不同类型指针万用表的检测项目不同,但结构组成基本相同。图1-1为指针万用表的基本结构。


图1-1 指针万用表的基本结构
指针万用表的功能很多,主要通过选择不同的功能挡位实现检测,因此在使用指针万用表之前,应先熟悉指针万用表的键钮分布及各个键钮的功能。
下面以金川MF47-8型指针万用表为例介绍键钮分布,如图1-2所示。

图1-2 金川MF47-8型指针万用表的键钮分布
可以看到,该指针万用表的键钮主要有表盘(刻度盘)、指针、表头校正螺钉、三极管检测插孔、零欧姆校正钮、功能旋钮、正/负极性表笔插孔、2500V电压检测插孔、5A电流检测插孔及红/黑表笔等。
1 表盘(刻度盘)
表盘(刻度盘)位于指针万用表的最上方,由多条弧线构成,用于显示测量结果。由于指针万用表的功能很多,因此表盘上通常有许多弧线和刻度值,如图1-3所示。

图1-3 指针万用表的表盘(刻度盘)
指针万用表的表盘是由5条同心弧线构成的。每一条弧线上标识出了与量程选择旋钮相对应的刻度值。
图1-4为指针万用表表盘(刻度盘)中各条弧线的功能。

图1-4 指针万用表表盘(刻度盘)中各条弧线的功能
2 表头校正螺钉
表头校正螺钉位于表盘下方的中央位置,用于指针万用表的机械调零,如图1-5所示。

图1-5 指针万用表的表头校正螺钉
3 功能旋钮
功能旋钮位于指针万用表的主体位置(面板),在其周围标有测量功能及测量范围,通过旋转功能旋钮可选择不同的测量项目及测量挡位,如图1-6所示。

图1-6 指针万用表的功能旋钮
图1-7为指针万用表功能旋钮各挡位的功能。

图1-7 指针万用表功能旋钮各挡位的功能
4 零欧姆校正钮
零欧姆校正钮位于表盘下方,用于调整万用表测量电阻时指针的基准0位,在使用指针万用表测量电阻前要进行零欧姆调整,如图1-8所示。

图1-8 指针万用表零欧姆校正钮
5 三极管检测插孔
三极管检测插孔位于操作面板的右侧,专门用来检测三极管的放大倍数 h FE ,外形如图1-9所示,标有N和P的文字标识。

图1-9 三极管检测插孔的外形
6 表笔插孔
通常,在指针万用表的操作面板下面有2~4个插孔用来与表笔相连(指针万用表的型号不同,表笔插孔的数量及位置不同),每个插孔都用文字或符号标识,如图1-10所示。

图1-10 指针万用表表笔插孔
用指针万用表测量不同项目时,两表笔插接的测量插孔及与被测元器件(电路)的连接方式会有区别,如图1-11所示。

图1-11 指针万用表表笔插孔的连接方式
7 表笔
指针万用表的表笔分别使用红色和黑色标识,如图1-12所示,主要用于待测电路、元器件与万用表之间的连接。

图1-12 指针万用表的表笔
1.1.2 指针万用表的使用方法
指针万用表作为精密的测量仪表,对使用环境及测量调整方法有严格的要求,一旦操作失误或设置不当都会直接影响测量结果,严重时还会造成仪表损坏或人身损伤。因此,如果想让指针万用表在实际操作过程中发挥作用,建立规范的操作规范非常重要。
1 连接测量表笔
使用指针万用表测量前,应先将两表笔(红色和黑色)对应插入相应的表笔插孔中。图1-13为指针万用表测量表笔的连接操作。

图1-13 指针万用表测量表笔的连接操作
2 表头校正(机械调零)
指针万用表的表笔开路时,指针应指在零位,若指针未指在零位,则需微调万用表的表头校正螺钉使表头指针指向零位,即进行表头校正(机械调零),如图1-14所示。

图1-14 指针万用表的表头校正
指针万用表靠指针的摆动角度指示所测量的数值。例如,测量直流电流时,电流流过表头的线圈会产生磁动力使表针摆动,流过的电流越大,指针偏摆的角度也越大。如电流为0,则表针会停在初始零位不动。若无电流时表针的初始位置不在零位,则在测量时就会出现误差。
将万用表置于水平位置,表笔开路,观察指针是否位于零位,如表针偏正或者偏负,都应微调表头校正螺钉,使指针准确地对准零位。校正后能保持很长时间不用调整,通常只有在万用表受到较大冲击、振动后才需要重新校正。如万用表在使用过程中超过量程出现“打表”的情况,则可能引起表针错位,需要注意。
3 测量范围的设置
根据测量的需要,无论是测量电流、电压还是电阻,均需要对量程范围进行设置。调整指针万用表的功能旋钮,将功能旋钮调整到相应的测量状态,无论是测量电流、电压还是电阻,都可以通过功能旋钮轻松地切换,如图1-15所示。
由于指针万用表是靠指针的偏摆角度与刻度盘对应读取测量数值的,因此在测量时,选择正确的量程对于测量的准确度非常重要。通常,在指针偏摆角度很小的情况下,读数的误差较大。
图1-16为用指针万用表测量电阻时的量程选择。

图1-15 测量范围的设置方法

图1-16 用指针万用表测量电阻时的量程选择
值得注意的是,在使用指针万用表测量电阻值时,除了要根据测量对象选择合适的电阻挡位外,还需要进行零欧姆调整,以保证其准确度,如图2-4所示。
在测量电阻值时,每变换一次挡位或量程,就需要重新通过零欧姆校正钮进行零欧姆调整,确保测量的准确。测量电阻值以外的其他量时不需要进行零欧姆调整。

图1-17 指针万用表的零欧姆调整
图1-18为用指针万用表测量直流电压时的量程选择。在检测电压之前,往往很难预测所测电压的范围,所以先选择较大的量程试测。例如,先选择500V挡试测,如果表针偏摆很小,再换量程为50V,如表针偏摆不足10V,再改量程为10V挡,即可测出小于10V的实测直流电压值。

图1-18 用指针万用表测量直流电压时的量程选择
图1-19为用指针万用表测量交流电压时的量程选择。量程调整与直流电压类似,应从大量程逐挡测试。

图1-19 用指针万用表测量交流电压时的量程选择
图1-20为用指针万用表测量直流电流时的量程选择。测量直流电流前可对检测的值进行预测,如不能预测出电流的范围,也应先选择较大的量程,以免损坏万用表,因为过大的电流会引起表针或线圈损坏。
一般来说,普通指针万用表直流电流的最大量程为500mA,可用最大量程试测,观察表针的摆动情况,如发现表针摆幅小于50mA,则将万用表量程调至50mA挡后再测量,即可测出准确的值。

图1-20 用指针万用表测量直流电流时的量程选择
使用指针万用表测量时,应根据被测量值选择合适的量程才能获得精确的值,如果量程选择得不当,会引起较大的误差。例如,使用指针万用表检测5号电池的电压值。5号电池的标称值为1.5V,新电池的电压应大于1.6V,测量时,使用指针万用表的直流电压量程一共有8个量程挡位,即0.25V/1V/2.5V/10V/50V/250V/500V/1000V。
如果选择500V(或1000V)量程挡位测量电池电压,如图1-21所示,则每一小格相当于10V,表针微微摆动一点,很难准确读出所测电压值。

图1-21 选择500V量程挡位测量电池电压
如果选择250V量程挡位测量电池电压,如图1-22所示,则每一小格相当于5V,表针摆不到半格,仍然读不出准确的数值。

图1-22 选择250V量程挡位测量电池电压
如果选择50V量程挡位测量电池电压,如图2-23所示,则每一小格相当于1V,表针摆动接近2V,测量值可判断在1~2V之间,但不准确。

图1-23 选择50V量程挡位测量电池电压
如果选择10V量程挡位测量电池电压,如图1-24所示,则每1小格相当于0.2V,表针指在1.6~1.8V之间,此值已接近电池的电压值。

图1-24 选择10V量程挡位测量电池电压
如果选择2.5V量程挡位测量电池电压,如图1-25所示,则每一小格相当于0.05V,表针指示在1.65~1.7V中间的位置,此值最精确,因而量程应选择2.5V挡。

图1-25 选择2.5V量程挡位测量电池电压
如果选择0.25V量程挡位测量电池电压,如图1-26所示,则电池电压已超过测量范围,会出现打表现象,有可能损坏万用表,因而不能选择小于量程的挡位。

图1-26 选择0.25V量程挡位测量电池电压
4 测量时表笔的搭接
指针万用表的检测操作比较简单,在完成指针万用表的表笔连接、校正、量程设定等准备工作后,将指针万用表的两个表笔搭接到待测对象上即可开始测量。
指针万用表在检测过程中要注意表笔的极性。图1-27为用万用表检测电阻时表笔的连接方式。使用指针万用表检测电阻是利用表内的电池为被测电阻提供电流,通过对电流的检测求出电阻值。在这种情况下,由于红表笔接表内电池的负极,黑表笔接正极,电流从黑表笔流出,经被测电阻后,由红表笔流入万用表。

图1-27 用万用表检测电阻时表笔的连接方式
检测有极性器件(二极管、三极管等)时必须注意表笔极性。图1-28为用指针万用表检测二极管时的表笔连接方式。借助万用表的电阻测量功能检测二极管的正、反向阻抗时,将黑表笔(+极性)接二极管的阳极,红表笔接二极管的阴极,二极管导通,表针向右偏摆。调换表笔后再测,二极管反向截止,表针不动,阻抗为无穷大。

图1-28 用指针万用表检测二极管时的表笔连接方式
5 测量结果的读取
用指针万用表测量时,要根据选择的量程,结合表针在相应刻度线上指示的刻度位置读取测量结果。不同测量功能所测结果的读取方法不同。
(1)指针万用表电阻测量结果的读取
指针万用表电阻测量结果的读取比较特殊,需要将指针指示数值与挡位量程相乘才能得到最后结果。例如,图1-29为选择“×10”欧姆挡量程时的读取方法。

图1-29 选择“×10”欧姆挡量程时的读取方法
图1-30为选择“×100”欧姆挡量程时的读取方法。

图1-30 选择“×100”欧姆挡量程时的读取方法
图1-31为选择“×1k”欧姆挡量程时的读取方法。

图1-31 选择“×1k”欧姆挡量程时的读取方法
(2)指针万用表电压测量结果的读取
指针万用表电压测量结果读取比较简单,根据选择的万用表挡位量程,对应找到读取的刻度线(或根据换算比例换算后),直接读取指针指示的数值即为实际结果(注意,不需要乘以挡位量程数值)
例如,图1-32为选择直流“2.5V”电压挡量程时的读取方法。

图1-32 选择直流“2.5V”电压挡量程时的读取方法
图1-33为选择直流“10V”电压挡量程时的读取方法。

图1-33 选择直流“10V”电压挡量程时的读取方法
图1-34为选择直流“25V”电压挡量程时的读取方法。

图1-34 选择直流“25V”电压挡量程时的读取方法
用指针万用表测量直流电压、交流电压、直流电流、交流电流的结果读取方法相同,均结合测量挡位,找到对应的读取刻度线(或换算比例后)即可。