船舶常用仪表

时间：2022-11-06 百科知识版权反馈

【摘要】：表头是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。Ω欧姆档测电阻，对于指针式万用表，每换一次电阻档还要做一次调零。以下以MF30型万用表为例，说明指针式万用表的读数。磁电式仪表的阻尼装置是由铝框兼顾的。“Ω”调零旋钮是用来测量电阻时使指针对准右零位，以保证测量数值准确。先将表棒搭在一起短路，使指针向右偏转，随即调整“Ω”调零旋钮，使指针恰好指到0。

子模块一　船舶常用仪表

一、指针式万用表

图4.1　指针式万用表外形

万用表（Multimeter）又叫多用表、三用表、复用表，万用表分为指针式万用表和数字式万用表。它是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如β）。对于电子初学者，建议使用指针式万用表，因为它对我们熟悉一些电子知识原理很有帮助。指针式万用表的外形见图4.1，下面我们介绍指针式万用表的原理和使用方法。

（一）指针式万用表的结构及组成

指针式万用表由表头、测量电路及转换开关等三个主要部分组成。

1. 表头

表头是一只高灵敏度的磁电式直流电流表，万用表的主要性能指标基本上取决于表头的性能。表头的灵敏度是指表头指针满刻度偏转时流过表头的直流电流值，这个值越小，表头的灵敏度越高。测电压时，内阻越大，其性能就越好。表头上有四条刻度线，它们的功能如下：

第一条（从上到下）标有R或Ω，指示的是电阻值，转换开关在欧姆档时，即读此条刻度线；

第二条标有∽和VA，指示的是交、直流电压和直流电流值，当转换开关在交、直流电压或直流电流档，且量程在除交流10V以外的其他位置时，即读此条刻度线；

第三条标有10V，指示的是10V的交流电压值，当转换开关在交、直流电压档，且量程在交流10V时，即读此条刻度线；

第四条标有dB，指示的是音频电平。

2. 测量电路

测量电路是用来把各种被测量转换到适合表头测量的微小直流电流的电路，它由电阻、半导体元件及电池组成。

测量电路能将各种不同的被测量（如电流、电压、电阻等）、不同的量程，经过一系列的处理（如整流、分流、分压等）统一变成一定量限的微小直流电流送入表头进行测量。

3. 转换开关

万用表最大的特点是有一个量程转换开关，各种功能就是靠这个开关切换。基本上，用A来表示测直流电流，一般毫安档和安培档各又分几档。V表示测直流电压，高级点的万用表有毫伏档，电压档也分几档。V～是用来测交流电压的。A～用来测交流电流。Ω欧姆档测电阻，对于指针式万用表，每换一次电阻档还要做一次调零。调零就是把万用表的红表笔和黑表笔搭在一起，然后转动调零钮，使指针指向零的位置。hFE是测量三极管的电流放大系数的，只要把三极管的三个引脚插入万用表面板上对应的孔中，就能测出hFE值。注意，PNP、NPN是不同的。

以下以MF30型万用表为例，说明指针式万用表的读数。第一条刻度线是电阻值指示，最左端是无穷大，最右端为零，中间刻度不均匀。电阻档有R×1、R×10、R×100、R×1k、R×10k各档，分别说明刻度的指示再要乘上的倍数，才得到实际的电阻值（单位为欧姆）。

例如用R×100档测一电阻，指针指示为“10”，那么它的电阻值为10×100=1 000Ω，即1kΩ。第二条刻度线是500V档和500mA档共用，需要注意的是电压档、电流档的指示原理不同于电阻档，例如5V档表示该档只能测量5V以下的电压，500mA档指示该档只能测量500mA以下的电流，若是超过量程，就会损坏万用表。

练一练

列举常见的万用表种类及其品牌，并说明它们的异同。

（二）指针式万用表的基本原理

指针式万用表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头，当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或分压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。

1. 磁电式仪表的基本原理

磁电式仪表是指利用仪表可动线圈中的被测电流产生的磁场和固定的永久磁铁产生的恒定磁场之间的相互作用来工作的仪表。图4.2为磁电式仪表的结构。

图4.2　磁电式仪表的结构

用磁电式仪表进行测量时，可动线圈中通入被测电流，由于永久磁铁产生恒定磁场，通电线圈在恒定磁场中受到电磁力的作用，根据左手定则可以判断线圈的两个有效边受到大小相等、方向相反的力的作用，对线圈所连接的转轴形成力矩的作用，使得指针偏转，同时旋转弹簧随转轴旋转，产生反作用力矩。

磁电式仪表的阻尼装置是由铝框兼顾的。铝框上的线圈受到电磁力的作用转动，铝框就切割磁感线从而感应出电流，该电流与恒定磁场作用，使铝框受到与其运动方向相反的力的作用，产生制动力矩，可以消除振荡，使指针迅速停止在平衡位置。

2. 指针式万用表测量原理

（1）测直流电流原理

如图4.3（a）所示，在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）进行分流，就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值，就能改变电流测量范围。

（2）测直流电压原理

如图4.3（b）所示，在表头上串联一个适当的电阻（叫降压电阻）进行降压，就可以扩展电压量程。改变降压电阻的阻值，就能改变电压的测量范围。

（3）测交流电压原理

如图4.3（c）所示，因为表头是直流表，所以测量交流时，需加装一个并、串式半波整流电路，将交流进行整流变成直流后再通过表头，这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。扩展交流电压量程的方法与扩展直流电压量程相似。

（4）测电阻原理

如图4.3（d）所示，在表头上并联和串联适当的电阻，同时串接一节电池，使电流通过被测电阻，根据电流的大小，就可测量出电阻值。改变分流电阻的阻值，就能改变电阻的量程。

图4.3　指针式万用表测量原理

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请分别画出指针式万用表测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻的原理图。

（三）指针式万用表的使用及维护方法

1. 指针式万用表的使用方法

指针式万用表（以105型为例）的表盘结构示意图如图4.4所示。通过转换开关的旋钮来改变测量项目和测量量程。机械调零旋钮用来保持指针静止处在左零位。“Ω”调零旋钮是用来测量电阻时使指针对准右零位，以保证测量数值准确。若指针无法调到零点，说明表内电池电压不足，应更换电池。

（1）测量电阻

先将表棒搭在一起短路，使指针向右偏转，随即调整“Ω”调零旋钮，使指针恰好指到0。然后将两根表棒分别接触被测电阻（或电路）两端（如图4.5所示），读出指针在欧姆刻度线（第一条线）上的读数，再乘以该档标的数字，就是所测电阻的阻值。

图4.4　指针式万用表表盘结构示意图

图4.5　指针式万用表测量电阻

例如用R×100档测量电阻，指针指在80，则所测得的电阻值为80×100=8 000Ω=8kΩ。由于“Ω”刻度线左部读数较密，难于看准，所以测量时应选择适当的欧姆档。使指针在刻度线的中部或右部，这样读数比较清楚准确。每次换档，都应重新将两根表棒短接，重新调整指针到零位，才能测准。

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用指针式万用表测量电阻。

（2）测量直流电压

如图4.6所示，首先估计一下被测电压的大小，然后将转换开关拨至适当的V量程，将正表棒（红棒）接被测电压“+”端，负表棒（黑棒）接被测量电压“−”端。然后根据该档量程数字与标直流符号“DC”刻度线（第二条线）上的指针所指数字，来读出被测电压的大小。

如用V300伏档测量，可以直接读0～300的指示数值。如用V30伏档测量，只须将刻度线上300这个数字去掉一个”0”，看成是30，再依次把200、100等数字看成是20、10即可直接读出指针指示数值。例如，用V6伏档测量直流电压，指针指在15，则所测得电压为1.5V。

（3）测量直流电流

先估计一下被测电流的大小，然后将转换开关拨至合适的mA量程，再把万用表串接在电路中，如图4.7所示。同时观察标有直流符号“DC”的刻度线，如电流量程选在3mA档，这时，应把表面刻度线上300的数字，去掉两个“0”，看成3，又依次把200、100看成是2、1，即可读出被测电流数值。例如，用直流3mA档测量直流电流，指针在100，则电流为1mA。

图4.6　用万用表测直流电压

图4.7　用万用表测直流电流

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请试着使用指针式万用表测量直流电压和直流电流。

（4）测量交流电压

测交流电压的方法与测量直流电压相似，所不同的是因交流电没有正、负之分，所以测量交流时，表棒也就不需分正、负。读数方法与上述的测量直流电压的读法一样，只是数字应看标有交流符号“AC”的刻度线上的指针位置。

（5）测电容

用电阻档，根据电容容量选择适当的量程，测量时应注意，对于电解电容，黑表笔要接电容正极。

① 估测微法级电容容量的大小：可凭经验或参照相同容量的标准电容，根据指针摆动的最大幅度来判定。所参照的电容不必耐压值也一样，只要容量相同即可，例如估测一个100μF/250V的电容，可用一个100μF/25V的电容来参照，只要它们指针摆动最大幅度一样，即可断定容量一样。

② 估测皮法级电容容量大小：要用R×10k档，但只能测到1 000pF以上的电容。对1 000pF或稍大一点的电容，只要表针稍有摆动，即可认为容量够了。

③ 测电容是否漏电：对1 000μF及以上的电容，可先用R×10档将其快速充电，并初步估测电容容量，然后改到R×1k档继续测一会儿，这时指针不应回返，而应停在或十分接近∞处，否则就有漏电现象。对一些几十微法以下的定时或振荡电容（比如彩电开关电源的振荡电容），对其漏电特性要求非常高，只要稍有漏电就不能用，这时可在R×1k档充完电后再改用R×10k档继续测量，同样表针应停在∞处，而不应回返。

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请试着用指针式万用表测量电容。

（6）测三极管

通常我们要用R×1k档，不管是NPN管还是PNP管，不管是小功率、中功率还是大功率管，测其be结、cb结都应呈现与二极管完全相同的单向导电性，反向电阻无穷大，其正向电阻大约在10kΩ左右。为进一步估测三极管性能的好坏，必要时还应变换电阻档位进行多次测量，具体方法如下：

① 置R×10档测PN结正向导通电阻，都在200Ω左右；

② 置R×1档测PN结正向导通电阻，都在30Ω左右，以上为47型表测得数据，其他型号表大概略有不同，可多试测几个好三极管总结一下，做到心中有数。如果读数偏大太多，可以断定管子的特性不好。

③ 还可将表置于R×10k再测，耐压再低的管子（基本上三极管的耐压都在30V以上），其cb结反向电阻也应在∞，但其be结的反向电阻可能会有些小，表针会稍有偏转（一般不会超过满量程的1/3，根据管子的耐压不同而不同）。同样，在用R×10k档测ec结（对NPN管）或ce结（对PNP管）的电阻时，表针可能略有偏转，但这不表示管子是坏的。但在用R×1k以下档测ce或ec结电阻时，表头指示应为无穷大，否则管子就是有问题。

④ 需要注意的是，以上测量均针对硅管而言，对锗管不适用。不过现在锗管也很少见。另外，所说的“反向”是针对PN结而言，对NPN管和PNP管的方向并不相同的。

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如何判断三极管引脚？

常见的三极管大部分是塑封，如何准确判断三极管的三只引脚哪个是b、c、e？三极管的b极很容易测出来，但怎么断定哪个是c哪个是e？推荐三种方法如下：

其一，对于有测三极管hFE插孔的指针式万用表，先测出b极后，将三极管随意插到插孔中去（b极可以插准确），测一下hFE值，然后再将管子倒过来再测一遍，测得hFE值比较大的一次，各引脚插入的位置是正确的。

其二，对无hFE测量插孔的表，或管子太大不方便插入插孔，可用以下法：

对NPN管，先测出b极（管子是NPN还是PNP及其b脚均易测出），将表置于R×1k档，将红表笔接假设的e极（注意，拿红表笔的手不要碰到表笔尖或引脚），黑表笔接假设的c极，同时用手指捏住表笔尖及这个引脚，将管子拿起来，用舌尖舔一下b极，表头指针应有一定的偏转，如各表笔接得正确，指针偏转会大些；如接得不对，指针偏转会小些。由此可判定管子的c、e极。

对PNP管，要将黑表笔接假设的e极（手不要碰到笔尖或引脚），红表笔接假设的c极，同时用手指捏住表笔尖及这个引脚，然后用舌尖舔一下b极，如各表笔接得正确，表头指针会偏转得比较大。

当然，测量时表笔要交换一下测两次，比较读数后才能最后判定。此法适用所有外形的三极管。根据表针的偏转幅度，还可凭经验估计出管子的放大能力。

其三，先判定管子的NPN或PNP类型及其b极后，将表置于R×10k档：

对NPN管，黑表笔接e极，红表笔接c极时，表针可能会有一定偏转；

对PNP管，黑表笔接c极，红表笔接e极时，表针可能会有一定的偏转，反过来都不会有偏转。由此也可判定三极管的c、e极。但对高耐压管，此法则不适用。

对于常见进口型号的大功率塑封管，其c极基本均在中间。中、小功率管有的b极可能在中间。如常用的9014三极管及该系列的其他型号三极管、2SC1815、2N5401、2N5551等三极管，其b极有的在就中间。当然它们也有c极在中间的。故在维修更换三极管时，尤其是小功率三极管，不可拿来就按原样直接安上，一定要先测一下。

（7）测量集成电路

虽然集成电路代换有方，但拆卸毕竟较麻烦。因此，在拆之前应确切判断集成电路是否确实已损坏及损坏的程度，避免盲目拆卸：

① 不在路检测。这种方法是在IC未焊入电路时进行的，一般情况下可用万用表测量各引脚对应于接地引脚之间的正、反向电阻值，并和完好的IC进行比较。

② 在路检测。这是一种通过万用表检测IC各引脚在路（IC在电路中）直流电阻、对地交直流电压及总工作电流的检测方法。这种方法克服了代换试验法需要有可代换IC的局限性和拆卸IC的麻烦，是检测IC最常用和实用的方法，具体方法如下：

方法一：在路直流电阻检测法。这是一种用万用表欧姆档，直接在线路板上测量IC各引脚和外围元件的正反向直流电阻值，并与正常数据相比较，以此来发现和确定故障的方法。测量时要注意以下三点：

● 测量前要先断开电源，以免测试时损坏电表和元件；

● 万用表电阻档的内部电压不得大于6V，量程最好用R×100或R×1k档；

● 测量IC引脚参数时，要注意测量条件，如被测机型、与IC相关的电位器的滑动

臂位置等，还要考虑外围电路元件的好坏。

方法二：直流工作电压测量法。在通电情况下，用万用表直流电压档对直流供电电压、外围元件的工作电压进行测量；检测IC各引脚对地直流电压值，并与正常值相比较，进而压缩故障范围，找出损坏的元件。测量时要注意以下八点：

① 万用表要有足够大的内阻，至少要大于被测电路电阻的10倍以上，以免造成较大的测量误差。

② 通常把各电位器旋到中间位置，如果是电视机，信号源要采用标准彩条信号发生器。

③ 表笔或探头要采取防滑措施。因任何瞬间短路都容易损坏IC。可采取如下方法防止表笔滑动：取一段自行车用气门芯套在表笔尖上，并比表笔尖长约0.5mm左右，这既能使表笔尖良好地与被测试点接触，又能有效防止打滑，即使碰上邻近点也不会短路。

④ 当测得某一引脚电压与正常值不符时，应根据该引脚电压对IC正常工作有无重要影响及其他引脚电压的相应变化进行分析，才能判断IC的好坏。

⑤ IC引脚电压会受外围元器件影响。当外围元器件发生漏电、短路、开路或变值时，或外围电路连接的是一个阻值可变的电位器时，都会使电位器滑动臂所处的位置不同，都会使引脚电压发生变化。

⑥ 若IC各引脚电压正常，则一般认为IC正常；若IC部分引脚电压异常，则应从偏离正常值最大处入手，检查外围元件有无故障，若无故障，则IC很可能损坏。

⑦ 对于动态接收装置，如电视机，在有无信号时，IC各引脚电压是不同的。如发现引脚电压不该变化的反而变化大，应该随信号大小和可调元件不同位置而变化的反而不变化，就可确定IC损坏。

⑧ 对于多种工作方式的装置，如录像机，在不同工作方式下，IC各引脚电压也是不同的。

方法三：交流工作电压测量法。为掌握IC交流信号的变化情况，可以用带有dB插孔的万用表对IC的交流工作电压进行近似测量。检测时万用表置于交流电压档，正表笔插入dB插孔；对于无dB插孔的万用表，需要在正表笔串接一只0.1～0.5μF隔直电容。该法适用于工作频率比较低的IC，如电视机的视频放大级、场扫描电路等。由于这些电路的固有频率不同，波形不同，所以所测的数据是近似值，只能供参考。

方法四：总电流测量法。该法是通过检测IC电源进线的总电流来判断IC好坏的一种方法。由于IC内部绝大多数为直接耦合，IC损坏时（如某一个PN结击穿或开路）会引起后级饱和与截止，使总电流发生变化。所以通过测量总电流的方法可以判断IC的好坏。也可用测量电源通路中电阻的电压降，用欧姆定律计算出总电流值。

以上检测方法，各有利弊，在实际应用中最好将各种方法结合起来，灵活运用。

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现在有10块集成电路板，9块是好的，1块是坏的。请根据所学知识与技能，用万用表测量出哪一块是坏的。

2. 指针式万用表操作规程及维护保养方法

① 在使用指针式万用表之前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时，使指针式万用表的指针指在零电压或零电流的位置上。

② 在被测数据大小不明时，应先将量程开关置于最大值，而后由大量程往小量程档处切换，使仪表指针指示在满刻度的1/2以上处即可。

③ 使用指针式万用表进行测量时，要注意人身和仪表设备的安全，测试中不得用手触摸表笔的金属部分，不允许带电切换档位开关，以确保测量准确，避免发生触电和烧毁仪表等事故。

④ 在测量某一电量时，不能在测量的同时换档，尤其是在测量高电压或大电流时，更应注意。否则，会使指针式万用表毁坏。如需换档，应先断开表笔，换档后再去测量。

⑤ 指针式万用表在使用时，必须水平放置，以免造成误差。同时，还要注意避免外界磁场对指针式万用表的影响。

⑥ 指针式万用表使用完毕，应将转换开关置于交流电压的最大档。如果长期不使用欧姆档，还应将指针式万用表内部的电池取出来，以免电池腐蚀表内其他器件。

练一练

在使用指针式万用表测量时，需要注意哪些事项？

二、数字式万用表

图4.8　数字式万用表

（一）数字式万用表概述

数字式万用表（Digital Multimeter，DMM）是指可直接测量电压、电流、电阻或其他电参量的仪表，它是由数字电压表（Digital Voltmeter，DVM）与各种变换器组成的，其中直流数字电压表是数字式万用表的基本组成部分，是数字式万用表的核心。数字式万用表采用运算放大器和大规模集成电路，通过模/数转换将被测量值用数字形式显示出来，如图4.8所示。

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模拟测量仪表与数字式万用表

在传统电工和电子测量中，广泛使用的模拟测量仪表，虽具有可直观看出表针偏转了多少个格或满刻度的百分之几等优点，但需对读数加以换算或说明，尤其是不可避免地要带来人为的“视差”，不同的观察者会得到不同的结果。

数字仪表则不同，它可将测量结果直接用数字显示出来。数字仪表是把连续的被测模拟量自动地变成断续的、用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种测量仪表。这是一种新型仪表，它把电子技术、计算机技术、自动化技术与精密电测量技术密切地结合在—起，成为仪器仪表领域中一个独立的分支。

数字式万用表是目前在电子测量及维修工作中最常用、最得力的一种工具类数字仪表。数字式万用表迄今已有几十年的发展史。近年来，由大规模集成电路构成的新型数字式万用表和高档智能数字式万用表的大量问世，标志着电子测量领域的一场革命。目前，我国数字式万用表的产量已居世界首位，不仅年产中、低档数字式万用表近十万台，还大量出口到100多个国家，占世界中低档数字式万用表总量的85%以上。

数字式万用表有以下十个特点：

① 显示清晰直观，读数准确；

② 显示数位；

③ 准确度高；

④ 分辨率高；

⑤ 测试能力强；

⑥ 测量范围宽；

⑦ 测量速率快；

⑧ 输入阻抗高；

⑨ 集成度高，微功耗；

⑩ 保护功能完善，抗干扰能力强。

（二）数字式万用表的基本结构

1. 普通数字式万用表的基本构成

普通数字式万用表的基本构成如图4.9所示。仪表的“心脏”是单片A/D转换器。外围电路主要包括功能转换器、测量项目及量程选择开关、LCD（或LED）显示器。此外，还有蜂鸣器振荡电路、驱动电路、检测电路通断电路、低电压指示电路、小数点及表示符驱动电路等。

图4.9　普通数字式万用表的基本构成

2. 单片数字式万用表的基本构成

单片数字式万用表的基本构成如图4.10所示。芯片内部主要包括时钟振荡器、控制逻辑与自动转换量程逻辑、计数器、锁存/译码/驱动器、模拟部分（积分器、比较器、模拟开关等）、电源部分、蜂鸣器驱动电路。外围元器件主要包括石英晶体、位～位LCD、压电陶瓷蜂鸣器（BZ）。此外，还有电压档的分压电阻、电流档的分流电阻、电阻档的标准电阻、AC/DC转换器、量程选择开关、电源等。

图4.10　单片数字式万用表的基本构成

与普通数字式万用表相比，单片数字式万用表的外围电路大为简化，性能指标明显提高，给维修、调试工作也提供了方便。

3. 智能数字式万用表的基本构成

智能数字式万用表的简化电路框图如图4.11所示。该仪表采用一片MAX134型DMM专用芯片，配89C51单片机。MAX134能提供A/D转换的所有逻辑电路和计数器、寄存器，通过附加模式选择电路来完成测量。

图4.11　智能数字式万用表的简化电路框图

（三）数字式万用表的产品分类

1. 按量程转换方式分类

（1）手动量程

这种仪表的价格比较便宜，但操作复杂，因量程选择的不合适，很容易使仪表过载。

（2）自动量程

自动量程数字式万用表可大大简化操作，能有效地避免过载，并使仪表处于最佳量程，从而提高了测量的准确度与分辨率。此类仪表价格较高。

2. 按用途及功能分类

（1）低档数字式万用表

属于功能简单，价格相当的指针式万用表。

（2）中档数字式万用表

具体分为：

① 多功能数字式万用表；

② 位数字式万用表；

③ 语音数字式万用表。

（3）智能数字式万用表

具体分为：

① 中档智能数字式万用表；

② 高档智能数字式万用表。

（4）双显示及多显示数字式万用表

双显示仪表的特点是在数字式万用表显示的基础上加了模拟条显示器，后者能迅速反应被测量的变化过程及变化趋势。多显示仪表是在双显示仪表的基础上发展而成的，它能同时显示两组以上的数据。

（5）专用数字仪表

比如综合参数测试仪、数字钳形表、数字电感电容表等。

（6）数字校准仪

这种仪表具有较高的准确度和分辨率，能对温度、电压及电流变化过程进行自动校准。

练一练

查阅相关书籍和互联网，找到本模块所列出的各种类型数字式万用表，要求至少一种。

（四）数字式万用表的基本原理

目前绝大多数数字式万用表的表头为200mV的双积分式电压表，其输入阻抗很高。在电压表头的基础上，用电压表头测量电流取样电阻上的电压，可以构成不同量程的直流电流表。在电压表头的基础上，用电压表头测量串联分压取样电阻上的电压。数字式万用表是有源的，内部具有有源放大器。利用运算放大器的R/V转换电路，可以构成线性欧姆表。利用精密整流电路，数字式万用表可以测量交流电压和电流，量程可以小到mV级。

现在的数字式万用表在原来的交直流电压、电流、欧姆表基础上，还增加了二极管测量、三极管放大倍数测量等功能。指针式万用表不仅能测量电流、电压、电阻，还可以测量三极管的放大倍数、频率、电容值、逻辑电位、分贝值等。

（五）数字式万用表测量方法

1. 直流电压测量

① 将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔；

② 将功能开关置于直流电压档V量程范围，并将测试表笔连接到待测电源（测开路电压）或负载上（测负载电压降），红表笔所接端的极性将同时显示于显示器上。

需要注意的是：

① 如果不知被测电压范围，将功能开关置于最大量程并逐渐下调；

② 如果显示器只显示“1”，表示过量程，功能开关应置于更高量程；

③ 当测量高电压时，要格外注意避免触电。

2. 直流电流测量

① 将黑表笔插入COM插孔，当测量最大值为200mA的电流时，红表笔插入mA插孔，当测量最大值为20A的电流时，红表笔插入20A插孔；

② 将功能开关置于直流电流档A量程，并将测试表笔串联接入到待测负载上，电流值显示的同时，将显示红表笔的极性。

需要注意的是：

① 如使用前不知道被测电流范围，将功能开关置于最大量程并逐渐下调；

② 如显示器只显示“1”，表示过量程，功能开关应置于更高量程。

练一练

请使用常见的数字式万用表，测量直流电压、电流。

3. 交流电压测量

① 将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔；

② 将功能开关置于交流电压档V～量程范围，并将测试笔连接到待测电源或负载上；测试连接图同上，测量交流电压时，没有极性显示。

需要注意的是：参看直流电压并注意①～③。

4. 交流电流的测量

① 将黑表笔插入COM插孔，当测量最大值为200mA的电流时，红表笔插入mA插孔，当测量最大值为20A的电流时，红表笔插入20A插孔；

② 将功能开关置于交流电流档A～量程，并将测试表笔串联接入到待测电路中。

需要注意的是：参看直流电流测量并注意①～②。

练一练

请使用常见的数字式万用表，测量交流电压、电流。

5. 电阻测量

① 将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔；

② 将功能开关置于Ω量程，将测试表笔连接到待测电阻上。

需要注意的是：

① 如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，将显示过量程“1”，应选择更高的量程；对于大于1MΩ或更大的电阻，要几秒钟后读数才能稳定，这是正常的；

② 当没有连接好时，例如开路情况，仪表显示为“1”；

③ 当检查被测线路的阻抗时，要保证移开被测线路中的所有电源，所有电容放电。被测线路中，如有电源和储能元件，会影响线路阻抗测试正确性。

想一想　　在测量某电阻过程中，如果选择1MΩ档，但是万用表的最高位读数为“1”，请问这是为什么？该怎么解决？

6. 电容测试

连接待测电容之前，注意每次转换量程时，复零需要时间，有漂移读数存在不会影响测试精度。电容测试过程如下：

① 将功能开关置于电容量程C（F）；

② 将电容器插入电容测试座中。

需要注意的是：

① 本身已对电容档设置了保护，故在电容测试过程中不用考虑极性及电容充放电等情况；

② 测量电容时，将电容插入专用的电容测试座中（不要将表笔插入COM插孔、V/Ω插孔）；

③ 测量大电容时稳定读数需要一定的时间；

④ 电容的单位换算：1μF=10⁶pF lpF=10³nF。

7. 二极管测试及蜂鸣器的连接性测试

① 将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V/Ω插孔（红表笔极性为“+”）。将功能开关置于“”档、并将表笔连接到待测二极管，读数为二极管正向压降的近似值；

② 将表笔连接到待测线路的两端，如果两端之间电阻值低于70Ω，内置蜂鸣器发声。

8. 自动电源切断使用说明

① 仪表设有自动电源切断电路，当仪表工作时间约30min～1h，电源自动切断，仪表进入睡眠状态，这时仪表约消耗7μA的电流；

② 当仪表电源切断后，若要重新开起电源，请重复按动电源开关两次。

资料卡

如何避免因接线造成的测量误差

消除因接线所造成测量误差的最简单方法是进行调零测量。对于直流电压或电阻测量，要选择适合的测量量程，然后把探头接到一起并等待一个测量——这是最接近于零输入的情况——然后按调零（Null）按钮。调零测量非常适合直流测量和电阻测量功能，但不适合交流测量。交流转换器在量程的较低部分不能很好工作；Agilent 34401A 数字式万用表的模拟转换器未规定低于10%满度时的技术指标。Agilent 34410A 和34411A数字式万用表用数字技术，能一直测量到1%满度，但也不能用于测量短路。

另外，如用不同金属接线会构成一个热偶结。热偶结产生随温度变化的电压。这一电压虽然很低，但若正在测量小电压，或系统有许多连接，就需认真对待这一问题。使用相同材质接线可把这一偏置量减到最小。

进行电阻测量可使用偏置补偿测量任何偏置电压，并扣除这项误差。下图示出在偏置补偿测量中进行的两次测量，第一次测量带有电流源，第二次测量没有电流源。把第一个读数减第二个读数，再除以已知的电流源电流值，就得到实际电阻值。由于测量中要取两个读数，因此读数速度会降低，但测量精度将提高。偏置补偿既可用于两线，也可用于四线电阻测量。

使用两次测量的偏置补偿。第一次测量是标准欧姆测量；第二次是测量热电动势产生的偏置量。电压表读数是这两次测量的差除以已知电流源。

（六）数字式万用表的注意事项及保养维修方法

1. 使用注意事项

① 在使用数字式万用表之前，要仔细阅读使用说明书，以熟悉电源开关功能及量限转换开关、输入插孔、专用插口及各种功能键、旋钮、附件的作用。

② 每次测量前，应再次核对一下测量项目及量限开关是否拨对位置，输入插孔（或专用插口）是否选对。

③ 刚测量时仪表会出现跳数现象，应等显示值稳定后再读数。

④ 尽管数字式万用表内部有比较完善的保护电路，但仍要尽量避免出现操作上的错误动作。

⑤ 倘若仅最高位显示数字“1”，其他位均消隐，证明仪表已发生过载，应选择更高的量限。

⑥ 禁止在测量100V以上电压或0.5A以上电流时拨动量限开关，以免产生电弧，将转换开关的触点烧坏。

⑦ 在输入插孔旁边注明危险标记的数字，代表该插孔输入电压或电流的极限值。

⑧ 测量完毕，应将量限开关拨至最高电压档，防止下次开始测量时不慎损坏仪表。

⑨ 不要接高于1 000V直流电压或高于700V交流有效值电压。

⑩ 不要在功能开关处于Ω和A位置时，将电压源接入。

在电池没有装好或后盖没有上紧时，请不要使用仪表。

只有在测试表笔移开并切断电源以后，才能更换电池或保险丝。

练一练

将一块新的数字式万用表组装好，并测量一个未知电压，应该怎么样做？注意：在操作过程中应严格遵守使用注意事项。

2. 修理方法

数字式万用表具有很高的灵敏度和精确度，其应用几乎遍及所有企业。但由于其故障出现呈多因素，且遇到问题的随机性大，没有太多规律可循，将工作实际中所积累的一些修理经验整理出来，以供从事本专业的同仁参考。

寻找故障应先外后里，先易后难，化整为零，重点突破。其方法主要有以下几种。

（1）感觉法。凭借感官直接对故障原因做出判断，通过外观检查，能发现如断线、脱焊、搭线短路、熔丝管断、烧坏元件、机械性损伤、印刷电路上铜箔翘起及断裂等；可以触摸出电池、电阻、晶体管、集成块的温升情况，可参照电路图找出温升异常的原因。另外，用手还可检查元件有否松动、集成电路引管是否插牢，转换开关是否卡带；可以听到有无异声，闻到有无异味。

（2）测电压法。测量各关键点的工作电压是否正常，可较快找出故障点。如测A/D转换器的工作电压、基准电压等。

（3）短路法。在前面所讲的检查A/D转换器方法里，一般都采用短路法，这种方法在修理弱电和微电仪器时用得较多。

（4）断路法。把可疑部分从整机或单元电路中断开，若故障消失，表示故障在断开的电路中。此法主要适合于电路存在短路的情况。

（5）测元件法。当故障已缩小到某处或几个元件时，可对其进行在线或离线测量。必要时，用好的元件进行替换，若故障消失，说明元件已坏。

（6）干扰法。利用人体感应电压作为干扰信号，观察液晶显示器的变化情况，常用于检查输入电路与显示部分是否完好。

3. 修理技巧

对一块故障仪表，首先应检查和判别故障现象是共性（所有功能都不能测量）还是个性（个别功能或个别量程不能测量），然后区别情况对症解决。

（1）共性故障

若所有档均不能工作，应重点检查电源电路和A/D转换器电路。检查电源部分时，可取下叠层电池，按下电源开关，用正表笔接被测表电源负极，负表笔接电源正极（对数字式万用表而言），开关打到二级管测量档，若显示的是二级管正向电压，则说明电源部分是好的，若偏差大，则说明电源部分有问题。若出现开路，重点检查电源开关和电池引线等。若出现短路，则需要采用断路法，逐步断开使用电源的元件，重点检查运算放大器、定时器及A/D转换器等。若出现短路，一般都不止损坏一块集成元件。检查A/D转换器可以和基本表同时进行，相当于模拟式指针式万用表的直流表头，具体检查方法如下：

① 被测表的量程转到直流电压最低档；

② 测量A/D转换器工作电压是否正常。根据表内所用A/D转换器型号，对应V＋脚和COM脚，检查测量值与它的典型值是否相符；

③ 测A/D转换器的基准电压，目前常用的数字式万用表的基准电压一般都是100mV或1V，即测量VREF＋与COM之间的直流电压，若偏离100mV或1V，可通过外接电位器进行调节；

④ 检查输入为零的显示数，把A/D转换器的正端IN＋与负端IN－短接，使输入电压V_in=0，仪表显示“00.0”或“00.00”；

⑤ 检查显示器的全亮笔划。把测试端TEST脚与正电源端V＋短接，使逻辑地变成高电位，全部数字电路停止工作。因每个笔划上都加有直流电压，所以全部笔划亮，对位表显示“1888”。若存在缺笔划现象，检查A/D转换器对应输出脚与导电脚（或联线）与显示器之间是否有接触不良和断线情况。

（2）个性故障

若个别档有问题，说明A/D转换器和电源部分都工作正常。因直流电压、电阻档共用一套分压电阻；交直流电流共用分流器；交流电压与交流电流共用一套AC/DC转换器；其他如Cx、HFE、F等都由独立的不同转换器组成。了解它们之间的关系，再根据电源图，就很容易找到故障部位。若测量小信号不准确或显示数字跳动大，则重点检查量程开关的接触是否良好。

练一练

指针式万用表的二极管测量档位出问题了，其他档位都正常，请试着排除故障。

若出现测量数据不稳，且数值总是累计增大，短接A/D转换器的输入端，显示数据不为零的情况，则一般是0.1μF的基准电容性能不良所引起的。

根据以上分析，数字式万用表的修理基本顺序应是：数字表头部→直流电压→直流电流→交流电压→交流电流→电阻档（包括蜂鸣器和检查二级管正压降）→Cx→HFE、F、H、T等。但也不可过分机械，有些明显能看出的问题，可以先处理。但在进行调校时，则一定要按照上述程序。

（七）指针式万用表与数字式万用表的比较

指针式万用表与数字式万用表各有优缺点，二者的比较结果如下：

① 指针式万用表是一种平均值式仪表，它具有直观、形象的读数指示。（一般读数值与指针摆动角度密切相关，所以很直观）。数字式万用表是瞬时取样式仪表，它采用0.3s取一次样来显示测量结果，有时每次取样结果只是十分相近，并不完全相同，这对于读取结果就不如指针式方便。

② 指针式万用表内一般有两块电池，一块低电压的为1.5V，一块高电压的为9V或15V，其黑表笔相对红表笔来说是正端。数字式万用表则常用一块6V或9V的电池。在电阻档，指针式万用表的表笔输出电流相对数字式万用表来说要大很多，用R×1档可以使扬声器发出响亮的“哒”声，用R×10k档甚至可以点亮发光二极管。

③ 指针式万用表由于内阻较小，且多采用分立元件构成分流分压电路，所以频率特性是不均匀的（相对数字式万用表来说），而数字式万用表的频率特性相对好一点。指针式万用表内部结构简单，所以成本较低，功能较少，维护简单，过流过压能力较强。

④ 指针式万用表一般内部没有放大器，所以内阻较小，比如MF10型，直流电压灵敏度为100kΩ/V。MF500型的直流电压灵敏度为20kΩ/V。数字式万用表由于内部采用了运放电路，内阻可以做得很大，往往在1MΩ甚至更大（即可以得到更高的灵敏度）。这使得对被测电路的影响可以更小，测量精度更高。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响，在一些电磁干扰比较强的场合，测出的数据可能是虚的。

⑤ 数字式万用表内部采用了多种振荡、放大、分频保护等电路，所以功能较多。比如可以测量温度、频率（在一个较低的范围）、电容、电感，做信号发生器等。数字式万用表由于内部结构多用集成电路，所以过载能力较差，不过现在有些已能自动换档、自动保护等，但使用较复杂，损坏后一般也不易修复。数字式万用表输出电压较低（通常不超过1V）。对于一些电压特性特殊的元件的测试不便（如可控硅、发光二极管等）。指针式万用表输出电压较高，（有10.5V、12V等）。电流也大（如MF500*1欧档最大有100mA左右），可以方便地测试可控硅、发光二极管等。

总之，在相对较大电流、高电压的模拟电路测量中，适用指针式万用表，比如电视机、音响功放等。在低电压、小电流的数字电路测量中，适用数字式万用表，比如BP机、手机等。以上方法并不绝对，可根据情况选用指针式万用表和数字式万用表。

练一练

如需测量船舶主配电板的手动控制屏，该用什么类型的万用表进行测量？怎样测量？

三、钳形电流表

图4.12　钳形电流表的外形

（一）基本介绍

通常用普通电流表测量电流时，需将电路切断，停机后才能将电流表接入进行测量，不仅麻烦，有时正常运行的电动机不允许这样做。此时，使用钳形电流表（Clip-on Ammeter）就十分方便，可以在不切断电路的情况下来测量电流。

钳形电流表（见图4.12）是一种便携式仪表，它的主要特点是能在不停电的情况下测量交流电流，根据其结构及用途分为互感器式和电磁系两种。常用的是互感器式钳形电流表，由电流互感器和整流系仪表组成。它只能测量交流电流。电磁系仪表可动部分的偏转与电流的极性无关，因此，它可以交直流两用。本子模块重点学习并训练互感器式钳形电流表的使用。

（二）钳形电流表的结构及工作原理

1. 钳形电流表的结构

钳形电流表由一只电磁式电流表和一只电流互感器组成。钳形电流表工作部分主要由一只穿心式电流互感器、钳形扳手和一只整流式磁电系有反作用力仪表所组成。穿心式电流互感器铁芯制成活动开口，且成钳形，故名钳形电流表，其结构如图4.13所示。

图4.13　钳形电流表的结构

练一练

复习电流互感器的功能及作用，并画出原理图。

钳形电流表可以通过转换开关的拨档改换不同的量程。但拨档时不允许带电操作。钳形电流表一般精确度不高，通常为2.5～5级。为了使用方便，表内还有不同量程的转换开关供测不同等级电流及测量电压。

钳形电流表最初是测量交流电流的，但是现在万用表有的功能它也都有，可以测量交/直流电压、电流、电容容量、二极管、三极管、电阻、温度、频率等。

2. 电流互感器

资料卡

变压器与电流互感器

电流互感器（Current Transformer）和变压器很相像。变压器接在线路上，主要用来改变线路的电压，而电流互感器接在线路上，主要用来改变线路的电流，所以电流互感器从前也叫做变流器。后来，一般把直流电变成交流电的仪器设备叫做变流器，把改变线路上电流的大小的电器，根据它通过互感器的工作原理，叫做电流互感器。

线路上为何需要变电流呢？这是因为根据发电和用电的不同情况，线路上的电流大小不一，且相差悬殊，有的只有几安，有的却大至几万安。要直接测量这些大大小小的电流，就需要根据线路电流的大小，制作相应为几安至几万安不同的许多电流表和其他电气仪表。这样就会给仪表制造带来极大的困难。

此外，有的线路是高压的，例如22万伏或1万伏等高压输电供电线路，要直接用电气仪表测量高压线路上的电流则极其危险，也绝对不允许。如在线路上接入电流互感器变电流，就可把线路上大大小小的电流，按不同比例，统一变成大小相近的电流。

为保证电力系统的安全和经济运行，需要对电力系统及其中各电力设备的相关参数进行测量，以便对其进行必要的计量、监控和保护。通常的测量和保护装置不能直接接到高电压、大电流的电力回路上，需将这些高电平的电力参数按比例变换成低电平的参数或信号，以供测量仪器、仪表、继电保护和其他类似电器使用。进行这种变换的变压器，通常称为互感器或仪用变压器。

电流互感器是将一次回路的大电流成正比地变换为二次小电流，以供给测量仪器仪表、继电保护及其他类似电器。

电流互感器的工作原理和变压器相似，都是运用电磁感应的原理进行工作的。单级电磁式电流互感器的原理图如图4.14所示。从图中可见，绕在同一铁芯上的一次绕组N₁和二次绕组N₂是电流互感器电流变换的基本部件。一次绕组串联地接在高压载流导线上，从而不断地通过电流1I；二次绕组接有电流表。当电流互感器工作时，二次绕组总是经负荷而闭合的，其电流为2I。

根据变压器的变流原理可知，满量程为5A的电流表通过电流互感器可测量的最大电流为

图4.14　单级电磁式电流互感器的原理图

1₂₁₂₂₁(/)(/)5

INNINN==×i

可见电流互感器将5A电流表的量程扩大了21/NN倍。

一次绕组与高压回路一起称为一次回路。从电流互感器的二次绕组直到测量处的外部回路（即负载和连接导线）称为二次回路。由二次绕组和与其连接的二次回路所形成的回路称为二次电流支路。

从电流互感器的电气原理图可以看出，一次绕组和二次绕组之间没有电气联系，它们彼此间按可能出现的各种过电压绝缘。这样就可以直接将测量仪表或继电器接到二次绕组上，同时使维护人员避免受到一次绕组上的高电压的作用。因为两个绕组都绕在一个铁芯上，所以它们之间有磁的联系。

3. 钳形电流表的工作原理

钳形电流表是集电流互感器与电流表于一身的仪表，其工作原理如图4.15所示。电流互感器的铁芯在捏紧扳手时可以张开；被测电流所通过的导线可以不必切断就可穿过铁芯张开的缺口，当放开扳手后铁芯闭合。穿过铁芯的被测电路导线就成为电流互感器的一次线圈，其中通过电流便在二次线圈中感应出电流，从而使与二次线圈相连接的电流表有指示，测出被测线路的电流。

图4.15　钳形电流表工作原理

想一想　　钳形电流表的原理图中，整流式电流表有什么作用？

（三）钳形电流表的使用

用钳形电流表检测电流时，一定要夹住一根被测导线（电线），夹住两根（平行线）则不能检测电流（见图4.16）。另外，使用钳形电流表中心（铁芯）检测时，握紧钳形电流表的把手，铁芯张开，将通有被测电流的导线放入钳口中。松开把手后铁芯闭合，被测载流导线相当于电流互感器的一次绕组，绕在钳形表铁芯上的线圈相当于电流互感器的二次绕组。于是二次绕组便感应出电流，送入整流系电流表，使指针偏转，指示出被测电流值（电流表的标度值是按一次侧电流刻度的）。

图4.16　钳形电流表操作示意图

钳形电流表的具体操作方法如下。

1. 检查钳形电流表

使用前，检查钳形电流表有无损坏，指针是否指向零位。如发现没有指向零位，可用小螺丝刀轻轻旋动机械调零旋钮，使指针回到零位上。检查钳口的开合情况及钳口面上有无污物。如钳口面有污物，可用溶剂洗净并擦干；如有锈斑，应轻轻擦去锈斑。

2. 选择合适的量程

将量程选择旋钮置于合适位置，使测量时指针偏转后能停在精确刻度上，以减少测量的误差。转换量程应在退出导线后进行。

3. 测量电流

测量时，紧握钳形电流表把手和扳手，按动扳手打开钳口，将被测线路的一根载流电线置于钳口内中心位置，再松开扳手使两钳口表面紧紧贴合，以减少误差。

4. 记录测量结果

将表拿平，然后读数，即测得的电流值。被测电流过小（小于5A）时，为了得到较准确的读数，若条件允许，可将被测导线绕几匝，匝数要以钳口中心的匝数为准，则读数=指示值×量程/满偏×匝数。

5. 维护保养

使用完毕，退出被测电线。将量程选择旋钮置于高量程档位上，以免下次使用时不慎损伤仪表。

练一练

请用钳形电流表测量家里一个外接电源插座中流过的电流。

（四）钳形电流表的使用注意事项

钳形电流表分高压、低压两种，用于在不拆断线路的情况下直接测量线路中的电流。在使用时，应注意以下几点：

① 使用高压钳形电流表时应留意钳形电流表的电压等级，严禁用低压钳形电流表测量高电压回路的电流；用高压钳形电流表测量时，应由两人操纵，非值班职员测量还应填写第二种工作票，测量时应戴绝缘手套，站在绝缘垫上，不得触及其他设备，以防止短路或接地；

② 观测表计时，要特别留意保持头部与带电部位的安全间隔，人体任何部分与带电体的间隔不得小于钳形电流表的整个长度；

③ 在高压回路上测量时，禁止用导线从钳形电流表另接表计测量。测量高压电缆各相电流时，电缆头线间间隔应在300mm以上，且绝缘良好，待测量利便时，方能进行；

④ 测量低压可熔保险器或水平排列低压母线电流时，应在测量前将各相可熔保险或母线用绝缘材料加以保护隔离，以免引起相间短路；

⑤ 当电缆有一相接地时，严禁测量，防止因电缆头的绝缘水平低发生对地击穿爆炸而危及人身安全；

⑥ 钳形电流表测量结束后把开关拔至最高量程档，以免下次使用时不慎过流；并应保存在干燥的室内。

四、兆欧表

（一）兆欧表介绍

随着船舶自动化程度越来越高，电气设备的使用频率也越来越高，用电过程中的安全防范问题日益突出。在电器设备中，例如电机、电缆等的正常运行条件之一就是其绝缘材料的绝缘程度（即绝缘电阻的数值）。当受热和受潮时，绝缘材料便老化，其绝缘电阻便降低，从而造成电器设备漏电或短路事故的发生。为避免事故发生，就要求经常测量各种电器设备的绝缘电阻，判断其绝缘程度是否满足设备需要。普通电阻的测量通常有低电压下测量和高电压下测量两种方式。而绝缘电阻由于一般数值较高（一般为兆欧级）。在低电压下的测量值不能反映在高电压条件下工作的真正绝缘电阻值，故经常使用兆欧表（Megger）。

兆欧表（见图4.17）的刻度以兆欧（MΩ）为单位，它是测量绝缘电阻最常用的仪表。因兆欧表大多采用手摇发电机供电，故又称摇表。

兆欧表在测量绝缘电阻时本身就有高电压电源，这是它与测电阻仪表的不同之处。兆欧表主要用来检查电气设备、家用电器或电气线路对地及相互的绝缘电阻，以保证这些设备、电器和线路工作在正常状态，避免发生触电伤亡及设备损坏等事故。

图4.17　兆欧表的外形

想一想　　为什么兆欧表又叫摇表呢？它的手柄是用来做什么的？

（二）兆欧表的结构和工作原理

兆欧表通过用一个电压激励被测装置或网络，然后测量激励所产生的电流，利用欧姆定律测量出电阻，其结构如图4.18所示。在永久磁铁的磁极间放置着固定在同一轴上而相互垂直的两个线圈，这两个线圈与兆欧表表针相连，一个同表内的附加电阻R串联；另一个和被测电阻R_x串联，然后一起并联到直流电源上。电源安置在仪表内，是一台手摇直流发电机，其端电压为U。

测量时，两个线圈中通过的电流分别为。其中，R和R分12别为两个线圈的电阻。当手摇动发电机，时两个线圈中同时有电流通过，因受磁场的作用产生两个方向相反的转矩：

　　T₁=k₁I₁f₁(α)

　　T₂=k₂I₂f₂(α)

图4.18　兆欧表的结构

式中：f₁(α)和f₂(α)分别为两个线圈所在处的磁感应强度与偏转角 α 之间的关系。因为磁场是不均匀的，所以这两个函数关系并不相等。

表针随着两个转矩的合成转矩的大小而偏转某一角度，直到两个线圈产生的转矩相平衡为止。这时

　　T₁=T₂

即

或

上式表明，偏转角α 与两线圈中电流之比有关，故称为流比计。

由于

所以

结论：

第一，偏转角α 与被测电阻R_x有一定的函数关系。因此，仪表的刻度尺就可以直接按电阻来分度。

第二，这种仪表的读数与电源电压U无关，所以手摇发电机转动的快慢不影响读数。

练一练

请用手摇动兆欧表的手柄，如果测量的时候分别用快速和慢速两个速度摇，测出的结果一样吗？为什么？

在摇动发电机时，由于摇动时很难保证发电机匀速转动，所以发电机输出的电压和流出的电流是不稳定的，但因为流过两线圈的电流同时变化，它们的受力比例不变，故不会影响测量结果。另外，由于发电机会发出几百至几千伏的高压，它经线圈加到被测物两端，这样测量能真实反映被测物在高压下的绝缘电阻大小。

（三）兆欧表的选择使用方法与注意事项

1. 兆欧表的选用原则

（1）额定电压等级的选择。一般情况下，额定电压在500V以下的设备，应选用500V或1 000V的兆欧表；额定电压在500V以上的设备，选用1 000V～2 500V的兆欧表。

（2）电阻量程范围的选择。兆欧表摇表的表盘刻度线上有两个小黑点，小黑点之间的区域为准确测量区域，所以在选表时应使被测设备的绝缘电阻值在准确测量区域内。

资料卡

380V电机最低对地绝缘

一般规定380V电机的最低对地绝缘在0.5MΩ以上。基本参数如下。

① 500V DC，额定电阻：100MΩ

第一有效测量量程及公差：指示刻度的±5%，在0.1～50MΩ之间

第二有效测量量程及公差：指示刻度的±10%，在0.05～0.1MΩ和50～100MΩ之间

② 1 000V DC，额定电阻：2 000MΩ

第一有效测量量程及公差：指示刻度的±5%，在2～1 000MΩ之间

第二有效测量量程及公差：指示刻度的±10%，在1.2MΩ和1 000～2 000MΩ之间

图4.19　兆欧表线路

2. 兆欧表的使用

兆欧表的接线柱共有三个：一个为“L”，为线端；另一个为“E”，为地端；再一个“G”，为屏蔽端（也叫保护环），如图4.19所示。一般被测绝缘电阻都接在“L”、“E”端之间，但当被测绝缘体表面漏电严重时，必须将被测物的屏蔽环或不须测量的部分与“G”端相连接。这样漏电流就经由屏蔽端“G”直接流回发电机的负端形成回路，而不再流过兆欧表的测量机构（动圈），如此可从根本上消除表面漏电流的影响。特别需要注意的是，在测量电缆线芯和外表之间的绝缘电阻时，一定要接好屏蔽端“G”，因为当空气湿度大或电缆绝缘表面不干净时，其表面的漏电流将会很大。为防止被测物因漏电而对其内部绝缘测量所造成的影响，一般在电缆外表加一个金属屏蔽环，与兆欧表的“G”端相连。

当用兆欧表摇测电器设备的绝缘电阻时，一定要注意“L”和“E”端不能接反，正确的接法是：“L”线端接被测设备导体，“E”地端钮接地的设备外壳，“G”屏蔽端接被测设备的绝缘部分。如果将“L”和“E”接反了，流过绝缘体内及表面的漏电流经外壳汇集到地，由地经“L”流进测量线圈，使“G”失去屏蔽作用而给测量带来很大误差。另外，因为“E”端内部引线同外壳的绝缘程度比“L”端与外壳的绝缘程度要低，若把兆欧表放在地上使用，采用正确接线方式时，“E”端对仪表外壳和外壳对地的绝缘电阻，相当于短路，不会造成误差，而当“L”与“E”接反时，“E”对地的绝缘电阻同被测绝缘电阻并联，而使测量结果偏小，给测量带来较大误差。

练一练

请使用兆欧表测量船上某台电机的绝缘情况。

兆欧表的具体使用方法如下。

① 校表。测量前应将兆欧表进行一次开路和短路试验，检查摇表是否良好。将两连接线开路，摇动手柄，指针应指在“∞”处，再把两连接线短接一下，指针应指在“0”处，符合上述条件者即良好，否则不能使用。

② 被测设备与线路断开，对于大电容设备还要进行放电。

③ 选用电压等级符合的兆欧表。

④ 测量绝缘电阻时，将线路接好后，可按顺时针方向转动摇把，转动的速度应由慢而快，当转速达到每分钟120转左右时（ZC25型），保持匀速转动，1分钟后读数，并且要边摇边读数，不能停下来读数。

⑤ 拆线放电。读数完毕，一边慢摇，一边拆线，然后将被测设备放电。放电方法是将测量时使用的地线从兆欧表上取下来与被测设备短接一下即可（不是兆欧表放电）。

资料卡

电动机的绝缘等级

电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F、H级。

允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。电动机的绝缘等级与允许温升的关系如下。