指针式万用表原理与使用万用表是一种多功能的测量仪表，是在制作装配无线电电路和检修电子设备时最重要也是最常用的必备工具之一，它是一种可以进行多种项目测量的便携式仪表。

它能测量交、直流电流、交、直流电压、电阻的数值，还可以粗略的判断电容器、晶体二极管、晶体三极管等元件的性能好坏。

万用表的种类很多，按显示的方式可分为指针式万用表（机械万用表）和数字式万用表（数字万用表）两大类。

前者用指针的偏转来指示检测的数据，后者可用数字直接显示。

指针式万用表从指针的偏转移动轨迹，能形象的反映出被测电量的连续变化过程以及变化趋势（例如在测量电容器的充电放电过程就非常形象直观），缺点是测量精度略差。

数字万用表显示数据速度快，因其内阻非常大，因此测量精度高，耗电少，重量轻。

缺点是不善于显示被测电量的连续变化过程及变化趋势。

因为测量精度和灵敏度很高，因此在测量电流、电压等虽然存在有非常微小的电量变化，但这种微小的电量变化参数在对电路性能又毫无影响的时侯，显示的数字难免会发生频繁的跳跃变化，让人很不习惯，另外价格也较高。

因为指针式万用表的性能指标完全可以满足绝大部分场合的使用要求且价格低廉，因此是使用最为广泛的一种测量用仪表，本章就以机械式万用表作为重点。

指针式万用表是由磁电系电流表、表盘、表箱、表笔、多个单元电路以及功能转换开关（习惯上叫量程选择开关或量程开关）等组合成的一只综合性测量仪表，旋转功能转换开关，就可以选择不同的测量项目和量限。

分别可以对交、直流电压、交、直流电流、电阻，电平，电容器等电参数进行测量，有的万用表还可以测量音频功率W、阻抗Z、电容量C、电感量L以及晶体三极管的穿透电流Iceo、电流放大倍数β值等等参数。

3-1-1、万用表的结构和工作原理：万用表的主要元件是一只磁电系电流表，通常称表头，灵敏度从几个微安到几百微安。

所有的测量项目数据最后都是以电流的形式从表头上相应的刻度上反映出来。

万用表头是由永久磁铁、圆弧形极掌、圆柱形软铁和动圈绕组组成。

动圈绕组处在圆弧形极掌和圆柱形软铁在空气隙中形成的均匀辐射磁场中，这个均匀辐射磁场与通过动圈绕组的电流形成的磁场相互作用，从而产生转动力矩F，使动圈绕组带动指针发生转动。

如图3-1-1所示。

当动圈绕组中有电流通过时形成的磁场与圆弧形极掌和圆柱形软铁在空气隙中形成的均匀辐射磁场产生一个相互作用力F，使动圈绕组向受力F的方向发生偏转。

在磁场中，动圈绕组的受力方向可用左手定律来判断，并拢四指伸开左手，大拇指与四指垂直，用掌心托着磁力线（让磁力线垂直穿过掌心），四个手指指向电流的方向，大拇指所指的方向就是动圈绕组的受力方向。

动圈绕组在磁场中的一边受力F的大小与空气隙中磁感应强度Bo、通过动圈绕组的电流强度I、动圈绕组的圈数ω和动圈绕组在空气隙中的均匀辐射磁场中的有效边长L成正比，即F=BoIωL作用于动圈绕组的转动力矩M（主动力矩）M= BoIωS式中：M---------转动力矩（主动力矩）Bo-----------空气隙中的磁感应强度I------------通过动圈绕组的电流ω--------动圈绕组圈数L--------动圈绕组在空气隙中均匀磁场中的有效边长S------------动圈绕组的有效面积从式中可以看出，Bo、ω、S在万用表设计定型后就都是一个固定值，在应用中再不可能发生变动，动圈绕组在磁场中产生转动力矩M的唯一途径就只有通过动圈绕组的电流I。

动圈绕组偏转角度的大小取决于通过其中的电流I。

通过的电流I越大，动圈绕组转动力矩M就越大，偏转的角度也就越大，就是说动圈绕组的转动力矩与绕组中通过的电流是成正比的。

动圈绕组偏转时带动指针一起偏转，从而指示出各类测量读数数据。

因为万用表具有多种项目测量的功能，因此在表盘上就有许多条刻度线如图3-1-2。

以最常用的500型万用表为例，从上往下，第一道是欧姆刻度，第二道是交流、直流电流电压共用刻度，第三道是10V交流电压专用刻度，第四道是分贝（db）刻度。

表头下方的中间是机械校零位置，用螺丝刀调整此位置可以使指针在表头刻度线左端起点0的位置上进行左右微量偏移，使指针始终处在起始点0位置。

刻度线的右端为刻度值终端，又叫满度值。

使用时根据不同的被测对象，选择相应的刻度线进行数据读取。

要让一只合格的表头进行多种参数的测量，必须要有相应的配套电路，如果没有相应的配套电路，是不可能做到各种参数的测量。

所谓配套电路，无非就是分流、降压、整流三大项。

3-1-2、直流电流测量：直流电流档用符号“A”或字母“DCA、DCmA”表示，一般有50μA、1mA、10mA、100mA、500mA等几档（不同型号万用表略有差异）。

每一档所标出的数值就是该档刻度线的满度值，如选择100mA档就表示该档最大测量电流就是满度值100mA，被测电流如远大于100mA，万用表将有可能被损坏，轻者会将表针打弯，重者会将表针打断甚至将万用表动圈绕组烧毁。

测量电路采用电流分流法，基本电路如图3-1-3所示。

在进行电流测量时，万用表必须是串接在被测电路中，就是说要测量某一电路的电流，就必须将该电路断开把万用表串接进去进行测量，同时要注意串接极性，如图3-1-4a所示。

绝对不允许将电流档并接到被测电路中，如图3-1-4b所示，否则万用表会立即损坏。

如果不清楚被测电路中电流的大概数值范围，特别是有故障设备，在选择量程时应该从量程最高档开始，逐档下调，以避免损坏万用表。

在万用表面板上黑表笔一端还标有一个“*”符号，这表示黑表笔是公共端，在任何情况下黑表笔的位置都是不能动的，各种不同的测量功能是通过功能转换开关改变了红表笔所接的位置。

在面板上除了必备的正、负表笔端子外，有些万用表还有专用的“DB”、“2500V”交、直流高压测量、“5A、10A”大电流测量等端子。

在进行这些测量时，需要将红表笔插到相应的端子里，黑表笔则保持原位不动。

3-1-3、交流电流的测量：交流电流档用符号或字母ACA表示（一般普通型万用表没有交流电流档），交流电流的测量电路与直流电流的测量电路略有区别。

1.增加了整流电路，因为万用表用的磁电系电流表是一直流电流表，对于交流电流必须先将其整流成为直流电流，基本电路如图3-1-5所示，其中D1、D2组成整流电路。

2.交流电流测量电路分为分流法和变流法两种，因变流法电路较复杂，因此绝大部分万用表交流电流测量采用的是与直流电流测量方法相同的电流分流法。

交流电流的测量方法和需要注意的事项与测量直流电流一样，只是在接入电路时不必考虑接入极性。

3-1-4、直流电压测量：直流电压档用符号“V”或字母DCV表示，一般有10V、50V、250V、500V等几档（不同型号万用表略有差异）。

与直流电流刻度线相同，每一档所标出的数值就是该档刻度线的满度值。

直流电压测量电路采用电阻降压法，基本电路如图3-1-6所示。

在进行电压测量时，万用表必须并接到被测电路中并注意接入极性，如图3-1-7所示。

如果将电压档串接到电路里，虽然不会对万用表造成损坏，但是由于万用表在电压档时的内阻非常大，使得电路无法正常工作。

如果不清楚被测电路中电压的大概数值范围，特别是故障设备，在选择量程时应该从量程最高档开始，逐档下调，以避免损坏万用表。

3-1-5、交流电压测量：交流电压档用符号()或字母ACV表示，一般有10V、50V、250V、500V等几档（不同型号万用表略有差异），每一档所标出的数值就是该档刻度线的满度值。

交流电压测量电路与直流电压测量电路相同，都是采用电阻降压法，只是多了一套整流电路，基本电路如图3-1-8所示。

在测量交流电压时一定要注意安全，它与测量直流电压最大的不同点就在于即使严格遵守单手操作的原则，如不小心用手接触到被测点时仍有触电的危险，因此在进行交流电压测量时手是不允许接触被测点的。

除此之外，交流电压的测量方法和需要注意的其它事项与测量直流电压一样，只是在接入电路时不必考虑接入极性。

3-1-6、电阻的测量：电阻档又叫欧姆档，在万用表中用符号“Ω”表示，电阻的测量是基于欧姆定律来进行的。

一般设有R×1、R×10、R×100、R×1k几档，高级一些的万用表还设有R×10K、R×100K档。

这些档位又叫倍率，它代表的意义是，万用表电阻刻度线上所读的数值应乘的倍率，就是说被测电阻的最后结果是由所选择的量程来决定的。

万用表电阻档的刻度线在表盘刻度线的最上端第一条。

基本电路如图3-1-9所示，虚线以上是表内电路。

在这里要特别注意的是，不管量程开关选择的是哪一档，欧姆刻度线所指示出的数字只是一个单纯的数值，它并不是已经代表了被测电阻的实际电阻值。

具体被测电阻的阻值究竟是多少，这要看所选择的倍率，然后用该读数与所选择的倍率相乘，才是最后的测量结果。

例如刻度上读出的数字是10，当倍率开关选择在R×1档时，表示该被测电阻的电阻值是10×1=10Ω。

当倍率开关选择在R×10档时，表示该被测电阻的电阻值是10×10=100Ω。

当倍率开关选择在R×100档时，表示该被测电阻的电阻值是10×100=1000Ω=1K。

当倍率选择在R×1K档时，表示该被测电阻的电阻值是10×1000=10000Ω=1K。

万用表在测量电流或电压时，流过表头的电流都是由外部被测电路提供的，而在欧姆档，因为被测电阻是一无源元件，它本身并不会产生电流，因此要想让表头动作就必须设一电源给表头提供电流，在图3-1-9中的E就是专为给表头提供电流而设置的。

当万用表正、负两个表笔连接到一起，电池E产生的电流从正极流出，经过电阻R2、欧姆校零电位器W流入表头正极，由表头负极流出后回到电池E的负极。

调节欧姆校零电位器W，使流过表头的电流刚好达到满度值。

根据欧姆定律，流过电路的电流与该段电路中的电阻成反比，与该段电路中的电压成正比。

在欧姆档，电压E为一定值（暂不考虑电池用旧电压下降），依据这一定律，当万用表正、负两个表笔连接到一起时（表示被测电阻阻值为零）流过表头的电流达到最大满度值，说明回路中的被测电阻阻值为零。

当万用表正、负两个表笔之间接上被测电阻后，随着被测电阻的阻值增大，回路中的电流将逐渐减小。

万用表欧姆档正是根据欧姆定律，将流过被测电阻的电流值换算成了欧姆刻度读数。

在欧姆档中，当流过表头的电流最大时说明回路中的被测电阻阻值最小，流过表头的电流最小时说明回路中的被测电阻阻值最大。

因此欧姆档的刻度线与电流、电压档的刻度线读数方向正好相反，在左面起始端表示被测电阻阻值最大，在右面满度值端表示被测电阻阻值最小，所以欧姆档的刻度读数是从右往左读，而且整条刻度线不是均匀刻度，这一点在使用中尤其要注意。