數(shù)字萬用表應(yīng)用策略

　　數(shù)字萬用表（DMM）是將被測(cè)量經(jīng)過放大之后，再經(jīng)過數(shù)字化處理，最終將測(cè)量結(jié)果由數(shù)字表頭以數(shù)字的形式顯示出來的一種萬用表。與模擬式萬用表（VOM）相比，它的測(cè)量準(zhǔn)確度高、分辨力高、電壓靈敏度高、測(cè)量種類多、功能齊全、過載能力強(qiáng)、抗干擾性好、體積小、重量輕、可靠性高，又由于采用數(shù)字形式來顯示測(cè)量結(jié)果，使得讀數(shù)快捷方便，而且還能從根本上消除因視差所造成的讀數(shù)誤差?？傊瑪?shù)字萬用表的眾多優(yōu)點(diǎn)是模擬式萬用表所無法替代的，因此在電氣、電子、通訊、科研和家電行業(yè)等的應(yīng)用非常廣泛。然而，由于數(shù)字萬用表屬于精密電子儀表，如果使用方法不當(dāng)，將不能獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，甚至還會(huì)造成儀表的損壞。為此，筆者總結(jié)使用和維護(hù)數(shù)字萬用表（在下文中也稱儀表）的方法、要領(lǐng)和技巧，以饗讀者朋友。

　　2數(shù)字萬用表操作使用方略

　　2.1 首先要了解儀表的基本性能

　　我國市面上數(shù)字萬用表的品牌和型號(hào)多達(dá)數(shù)百種，常見的國內(nèi)外型號(hào)也有幾十種，因此，在使用那些自己不太熟悉品種的數(shù)字萬用表之前，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)閱讀隨機(jī)附帶的技術(shù)說明書或咨詢有經(jīng)驗(yàn)的人員，重點(diǎn)是了解儀表的特點(diǎn)、主要性能、技術(shù)指標(biāo)、面板功能、測(cè)量方法要求和特別注意事項(xiàng)等。圖1為常用的兩種數(shù)字萬用表的外形結(jié)構(gòu)，其它儀表大同小異。

　　圖1

　　2.2 必須滿足環(huán)境條件要求

　　數(shù)字萬用表的內(nèi)部電路對(duì)于溫度和濕度比較敏感，因此對(duì)于使用環(huán)境具有一定的要求，如工作場(chǎng)所的溫度和相對(duì)濕度不得超出儀表技術(shù)條件所規(guī)定的限度，否則，儀表的準(zhǔn)確度指標(biāo)將無法保證。如DT1000型數(shù)字萬用表保證準(zhǔn)確度的測(cè)試溫度為23℃±5℃、相對(duì)濕度＜75％RH，但又專門規(guī)定了溫度范圍，其中工作溫度為0℃～40℃（32℉～104℉），儲(chǔ)存溫度為－10℃～50℃（14～122℉）。

　　數(shù)字萬用表在使用和存放過程中，應(yīng)當(dāng)盡量避免陽光直接照射，避免灰塵和各種腐蝕性介質(zhì)對(duì)儀表的損害，還要防止各種形式的機(jī)械振動(dòng)、沖擊和跌落現(xiàn)象發(fā)生，使其保持清潔干燥，完好無損。

　　2.3 使用前的檢查項(xiàng)目

　　數(shù)字萬用表屬于強(qiáng)檢儀表，因此在使用前應(yīng)確認(rèn)是否經(jīng)過質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門認(rèn)可機(jī)構(gòu)的周期檢定，是否在檢定周期之內(nèi)。檢查的主要項(xiàng)目還有：檢查儀表的外觀有無嚴(yán)重?fù)p傷；檢查量程選擇開關(guān)、按鍵開關(guān)等操作機(jī)構(gòu)是否靈活、切換是否準(zhǔn)確到位；檢查電池的能量是否正常；檢查顯示屏的顯示內(nèi)容是否齊全、有無缺少筆劃現(xiàn)象；檢查表筆及其導(dǎo)線的絕緣是否完好、導(dǎo)電性是否良好（一般在200Ω電阻擋通過短接表筆來判別）。

　　2.4 選擇開關(guān)使用要點(diǎn)

　　如果對(duì)于被測(cè)電壓或電流的大小事先無法得知，則必須先將選擇開關(guān)置于最高量程擋位，然后根據(jù)測(cè)量顯示的結(jié)果再適當(dāng)下調(diào)。如果是自動(dòng)轉(zhuǎn)換量程式數(shù)字萬用表（如DT—840、DT—860、DT—910等），則就省心多了，但這種儀表的測(cè)量時(shí)間過程較長(zhǎng)，比如被測(cè)的電量非常微小，但也必須遵循既定的程序規(guī)則，大多是先從最高量程開始測(cè)量并顯示結(jié)果，然后自動(dòng)地逐漸降低量程，直至適當(dāng)為止。與此相反，DT—960T型則是從最低量程向高量程自動(dòng)切換的。

　　在測(cè)量較高的電壓和較大的電流的過程中，不要切換選擇開關(guān)的擋位，否則很容易燒傷開關(guān)觸點(diǎn)及損壞儀表內(nèi)部的其他電子元器件。如果情況特殊而確需切換時(shí)，應(yīng)將表筆離開被測(cè)量電路，再進(jìn)行切換。

　　2.5 明確表筆的帶電極性

　　當(dāng)數(shù)字萬用表處在二極管測(cè)試擋、蜂鳴器擋和電阻擋時(shí)，紅表筆連接著儀表內(nèi)部高電位而帶正電，黑表筆內(nèi)接虛地而帶負(fù)電，這種情況與模擬式萬用表電阻擋兩表筆的帶電極性完全相反。當(dāng)使用數(shù)字萬用表檢測(cè)帶有極性的電子元器件（如半導(dǎo)體器件、電解電容器等）或相關(guān)電路時(shí)，要?jiǎng)?wù)必充分注意。

　　2.6 測(cè)量大電流的操作要點(diǎn)

　　當(dāng)被測(cè)電流大于或等于200mA時(shí)，表筆插頭應(yīng)換接到大電流專用插孔（如10A或20A，因表而異）。由于絕大多數(shù)儀表的大電流擋沒有設(shè)置過電流保護(hù)措施，因此要防止測(cè)量過載現(xiàn)象的發(fā)生，以免損壞儀表。此外，不得將置于大電流擋的數(shù)字萬用表長(zhǎng)期串入被測(cè)線路中作為大電流顯示裝置使用，通常大電流下的測(cè)量時(shí)間最好能控制在30秒鐘之內(nèi)。

　　2.7 測(cè)量低值電阻時(shí)不可忽視接觸電阻成分

　　如果被測(cè)電阻在10Ω以下，則必須考慮表筆線及兩只表筆與被測(cè)部位之間的接觸電阻的成分。因此在測(cè)量前應(yīng)首檢查表筆及其表筆線的自身電阻，方法是把兩只表筆的觸針短接，并記下屏幕上的顯示值，將此值作為底數(shù)，在測(cè)完電阻后把測(cè)得值減去該底數(shù)，所得之差才是被測(cè)電阻的實(shí)際值。

　　2.8 必須明確交流電壓擋的功能屬性

　　普通數(shù)字萬用表的交流電壓擋屬于平均值儀表，而且是按正弦波特性設(shè)計(jì)的，所以它不能直接用于測(cè)量鋸齒波、三角波、矩形波等非正弦波電壓，被測(cè)量即便是正弦波電壓，如果其波形的失真度較大，仍將不能獲得正確的測(cè)量結(jié)果。這對(duì)于脈沖電路、數(shù)字化電子系統(tǒng)和廣播電視設(shè)備中的視頻、音頻電路，以及工控儀表裝置中的非電量電測(cè)信號(hào)等測(cè)量對(duì)象來說，都必須引起高度的重視。如需準(zhǔn)確測(cè)量各種非正弦波形的電壓有效值，應(yīng)選用真有效值數(shù)字萬用表（如DT980型）進(jìn)行測(cè)量。

　　2.9被測(cè)部分的孤立性規(guī)則

　　在測(cè)量電阻時(shí)，無論被測(cè)對(duì)象是復(fù)雜的系統(tǒng)還是單個(gè)的電子元器件，被測(cè)部分不得存在除數(shù)字萬用表測(cè)試電流以外的任何電源所形成的電流成分，而且測(cè)量者的手指等身體的任何部位均不得接觸兩個(gè)表筆的觸針及被測(cè)對(duì)象的導(dǎo)電部位，以免對(duì)被測(cè)部分構(gòu)成分流作用或引入干擾成分，從而造成較大的測(cè)量誤差。因此，在測(cè)量電阻前必須切斷被測(cè)對(duì)象的工作電源或與電源有聯(lián)系的電路，否則，不僅測(cè)量結(jié)果無法保證，還有可能損壞儀表或?qū)θ松戆踩珮?gòu)成威脅。即使是測(cè)量電壓和電流參數(shù)，也有必要考慮被測(cè)部分的孤立性規(guī)則，因?yàn)槿跣⒘肯聹y(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性是關(guān)鍵，而強(qiáng)勢(shì)參量下人員和儀表的安全成為主題。

　　2.10 必須明確電阻擋的弱電流特性

　　數(shù)字萬用表電阻擋的內(nèi)阻很高，它所提供的測(cè)量電流固然非常微弱（如20kΩ擋：DT—830型為75μA；DT—840D型為60μA）。如果使用該電阻擋測(cè)量半導(dǎo)體器件各個(gè)電極之間的阻值，實(shí)際上測(cè)量電流在半導(dǎo)體器件內(nèi)部的作用根本無法克服其PN結(jié)的死區(qū)電壓，由此測(cè)出的阻值要比模擬式萬用表測(cè)出的阻值高出許多，而且兩者之間不存在線性比例關(guān)系，沒有任何的可比性，所以構(gòu)不成判別其好壞的可靠依據(jù)。因此不能用數(shù)字萬用表的電阻擋來判別半導(dǎo)體器件的性能，應(yīng)當(dāng)改換到二極管測(cè)試擋進(jìn)行判別，而且這是專為測(cè)量半導(dǎo)體器件而設(shè)的。

　　2.11 必須明確hFE測(cè)試擋的適用范圍

　　數(shù)字萬用表的hFE擋測(cè)量的是晶體三極管共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)，由于能直接以數(shù)字形式顯示出hFE值，對(duì)于鑒別和選用晶體三極管來說，實(shí)在是太方便了，但鮮為人知的是該擋僅適合于測(cè)量小功率晶體三極管的hFE ，而不適用于大、中功率晶體三極管的hFE的測(cè)量，其原因分析如下。

　　圖2

　　以DT1000型數(shù)字萬用表為例，圖2是其 hFE 測(cè)試電路原理圖。8芯插座專門為插接被測(cè)管子而設(shè)，每組E、B、C、E的四個(gè)插孔按照PNP、NPN分左右兩個(gè)區(qū)域排列，兩個(gè)E孔已在儀表的內(nèi)部連通；R35為NPN型被測(cè)管子的基極偏置電阻；R36為PNP型被測(cè)管子的基極偏置電阻；被測(cè)管子的工作電源取自V+至COM之間的電位差，其典型值為E0 =3.2V；R34為被測(cè)管子的負(fù)載電阻，亦即 hFE 測(cè)量取樣電阻；IC1的IN+和IN－與COM 等端子在此組成200mV 基本表，用以顯示由R34轉(zhuǎn)換而成的取樣電壓。從圖2的基極偏置電路可求得被測(cè)管子的基極偏置電流，以PNP型硅管為例，并設(shè)被測(cè)管子的UBE=0.55V，則：

　　由此可見，被測(cè)管子的基極偏置電流如此之小，通常僅供測(cè)試小功率晶體管之用，而對(duì)于中功率和大功率管子而言，10μA的基極電流所引發(fā)的集電極電流相當(dāng)微小，很可能落到管子的線性工作區(qū)（即放大區(qū)）與截止區(qū)的交界處附近，根本不在放大區(qū)的正常范圍之內(nèi)。所以，如果使用普通數(shù)字萬用表的hFE擋測(cè)量大、中功率晶體三極管的hFE，將會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，可能造成hFE示值嚴(yán)重失實(shí)，進(jìn)而對(duì)晶體三極管做出錯(cuò)誤的判斷。

　　2.12其他注意事項(xiàng)

　?。?）當(dāng)被測(cè)部位的電壓高于安全電壓（通常情況下規(guī)定為36V，特別潮濕場(chǎng)合為12V）時(shí)，必須警惕觸電事故的發(fā)生，應(yīng)有可靠的安全措施。

　?。?）不準(zhǔn)使用數(shù)字萬用表測(cè)量對(duì)其本身正在供電的電池或穩(wěn)壓電源的電壓或電流。

　　（3）不得將正在進(jìn)行測(cè)量工作中的數(shù)字萬用表的電池或穩(wěn)壓電源同時(shí)為其他裝置供電。

　?。?）測(cè)量前應(yīng)檢查各量限、各插口（孔）所能承受的最大電壓不得超過規(guī)定值。

　?。?）為節(jié)約儀表內(nèi)部的電池，當(dāng)測(cè)試間隔時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)掉儀表的電源。

　　（6）如果長(zhǎng)時(shí)期（冬天為數(shù)十日，夏天為數(shù)日）內(nèi)不打算使用儀表，索性將電池取出，以防不測(cè)。

　　（7）使用中若發(fā)現(xiàn)屏幕顯示出低電壓符號(hào)時(shí)，說明應(yīng)當(dāng)更換新電池（更換前應(yīng)首先關(guān)閉電源），以確保測(cè)量的準(zhǔn)確度。

　　3結(jié)束語

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字萬用表的品種和規(guī)格也越來越多，其電路結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能方面也是在不斷的進(jìn)步和創(chuàng)新，尤其是多用途儀表和高精度儀表，加之使用環(huán)境和被測(cè)對(duì)象以及使用者的素質(zhì)也不盡相同，因此，除了掌握上述的各項(xiàng)要領(lǐng)之外，還要根據(jù)所用儀表的技術(shù)特點(diǎn)和使用要求，針對(duì)具體的測(cè)量對(duì)象、測(cè)量環(huán)境和測(cè)量要求而采取相應(yīng)的技術(shù)策略，做到具體問題具體分析，具體對(duì)待，絕不能一概而論。