數(shù)字萬用表應用策略

　　數(shù)字萬用表（DMM）是將被測量經(jīng)過放大之后，再經(jīng)過數(shù)字化處理，最終將測量結(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，它的測量準確度高、分辨力高、電壓靈敏度高、測量種類多、功能齊全、過載能力強、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，將不能獲得準確的測量結(jié)果，甚至還會造成儀表的損壞。為此，筆者總結(jié)使用和維護數(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多達數(shù)百種，常見的國內(nèi)外型號也有幾十種，因此，在使用那些自己不太熟悉品種的數(shù)字萬用表之前，應當詳細閱讀隨機附帶的技術(shù)說明書或咨詢有經(jīng)驗的人員，重點是了解儀表的特點、主要性能、技術(shù)指標、面板功能、測量方法要求和特別注意事項等。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)部電路對于溫度和濕度比較敏感，因此對于使用環(huán)境具有一定的要求，如工作場所的溫度和相對濕度不得超出儀表技術(shù)條件所規(guī)定的限度，否則，儀表的準確度指標將無法保證。如DT1000型數(shù)字萬用表保證準確度的測試溫度為23℃±5℃、相對濕度＜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℉），儲存溫度為－10℃～50℃（14～122℉）。

　　數(shù)字萬用表在使用和存放過程中，應當盡量避免陽光直接照射，避免灰塵和各種腐蝕性介質(zhì)對儀表的損害，還要防止各種形式的機械振動、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 使用前的檢查項目

　　數(shù)字萬用表屬于強檢儀表，因此在使用前應確認是否經(jīng)過質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門認可機構(gòu)的周期檢定，是否在檢定周期之內(nèi)。檢查的主要項目還有：檢查儀表的外觀有無嚴重損傷；檢查量程選擇開關(guān)、按鍵開關(guān)等操作機構(gòu)是否靈活、切換是否準確到位；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；檢查表筆及其導線的絕緣是否完好、導電性是否良好（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

　　如果對于被測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)測量顯示的結(jié)果再適當下調(diào)。如果是自動轉(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，但這種儀表的測量時間過程較長，比如被測的電量非常微小，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量并顯示結(jié)果，然后自動地逐漸降低量程，直至適當為止。與此相反，DT—960T型則是從最低量程向高量程自動切換的。

　　在測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，應將表筆離開被測量電路，再進行切換。

　　2.5 明確表筆的帶電極性

　　當數(shù)字萬用表處在二極管測試擋、蜂鳴器擋和電阻擋時，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。當使用數(shù)字萬用表檢測帶有極性的電子元器件（如半導體器件、電解電容器等）或相關(guān)電路時，要務必充分注意。

　　2.6 測量大電流的操作要點

　　當被測電流大于或等于200mA時，表筆插頭應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)置過電流保護措施，因此要防止測量過載現(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)字萬用表長期串入被測線路中作為大電流顯示裝置使用，通常大電流下的測量時間最好能控制在30秒鐘之內(nèi)。

　　2.7 測量低值電阻時不可忽視接觸電阻成分

　　如果被測電阻在10Ω以下，則必須考慮表筆線及兩只表筆與被測部位之間的接觸電阻的成分。因此在測量前應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)，在測完電阻后把測得值減去該底數(shù)，所得之差才是被測電阻的實際值。

　　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)計的，所以它不能直接用于測量鋸齒波、三角波、矩形波等非正弦波電壓，被測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量結(jié)果。這對于脈沖電路、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信號等測量對象來說，都必須引起高度的重視。如需準確測量各種非正弦波形的電壓有效值，應選用真有效值數(shù)字萬用表（如DT980型）進行測量。

　　2.9被測部分的孤立性規(guī)則

　　在測量電阻時，無論被測對象是復雜的系統(tǒng)還是單個的電子元器件，被測部分不得存在除數(shù)字萬用表測試電流以外的任何電源所形成的電流成分，而且測量者的手指等身體的任何部位均不得接觸兩個表筆的觸針及被測對象的導電部位，以免對被測部分構(gòu)成分流作用或引入干擾成分，從而造成較大的測量誤差。因此，在測量電阻前必須切斷被測對象的工作電源或與電源有聯(lián)系的電路，否則，不僅測量結(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。即使是測量電壓和電流參數(shù)，也有必要考慮被測部分的孤立性規(guī)則，因為弱小參量下測量結(jié)果的準確性是關(guān)鍵，而強勢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量半導體器件各個電極之間的阻值，實際上測量電流在半導體器件內(nèi)部的作用根本無法克服其PN結(jié)的死區(qū)電壓，由此測出的阻值要比模擬式萬用表測出的阻值高出許多，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體器件的性能，應當改換到二極管測試擋進行判別，而且這是專為測量半導體器件而設(shè)的。

　　2.11 必須明確hFE測試擋的適用范圍

　　數(shù)字萬用表的hFE擋測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，對于鑒別和選用晶體三極管來說，實在是太方便了，但鮮為人知的是該擋僅適合于測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 測試電路原理圖。8芯插座專門為插接被測管子而設(shè)，每組E、B、C、E的四個插孔按照PNP、NPN分左右兩個區(qū)域排列，兩個E孔已在儀表的內(nèi)部連通；R35為NPN型被測管子的基極偏置電阻；R36為PNP型被測管子的基極偏置電阻；被測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為被測管子的負載電阻，亦即 hFE 測量取樣電阻；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管子的基極偏置電流，以PNP型硅管為例，并設(shè)被測管子的UBE=0.55V，則：

　　由此可見，被測管子的基極偏置電流如此之小，通常僅供測試小功率晶體管之用，而對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擋測量大、中功率晶體三極管的hFE，將會產(chǎn)生很大的誤差，可能造成hFE示值嚴重失實，進而對晶體三極管做出錯誤的判斷。

　　2.12其他注意事項

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

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

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

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

　　（5）為節(jié)約儀表內(nèi)部的電池，當測試間隔時間較長時，應及時關(guān)掉儀表的電源。

　?。?）如果長時期（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。

　?。?）使用中若發(fā)現(xiàn)屏幕顯示出低電壓符號時，說明應當更換新電池（更換前應首先關(guān)閉電源），以確保測量的準確度。

　　3結(jié)束語

　　隨著科學技術(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)境和被測對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要領(lǐng)之外，還要根據(jù)所用儀表的技術(shù)特點和使用要求，針對具體的測量對象、測量環(huán)境和測量要求而采取相應的技術(shù)策略，做到具體問題具體分析，具體對待，絕不能一概而論。