使用数字万用表(Digital Multimeter, DMM)进行测量时,选择正确的测量模式和范围是至关重要的。但是,如果误将万用表设定在“电阻挡”(Resistance mode)并用于测量电压,会产生严重的后果,包括可能损坏万用表和被测电器。下面,我们将详细探讨这些问题及其背后的原因。
一、数字万用表电阻挡的工作原理
1. 电阻测量原理
数字万用表在电阻档位下通过向被测电阻施加一个小而已知的电流,并测量产生的电压降来计算电阻值。其基本公式为: [ R = \frac{V}{I} ] 其中:
· ( R ) 是电阻值。
· ( V ) 是万用表内部测得的电压。
· ( I ) 是万用表输出的已知电流。
2. 输出特性
在电阻挡状态下,万用表会从其内部电路中提供一个测试电流,这个电流通常非常小(一般在数十微安到数毫安之间)。
图为用普源精电DM3068电阻档测量电源DP800电压的测试照片
二、误用电阻挡测量电压的影响
1. 对万用表的影响
a. 高电压损坏内部电路
当误用电阻挡测量高电压时,被测电压直接施加到万用表的输入端。这可能会超过万用表内部电路的设计电压范围,导致元件损坏。例如,电阻测量模式的电路设计通常只承受低电压,而外部的高电压可能烧毁敏感的电子元件,如运算放大器、ADC(模数转换器)等。
b. 过载保护触发
一些高端万用表具有过载保护功能,当检测到超出其设计范围的电压或电流时会自动切断以防止损坏。然而,对于没有这种保护机制或保护机制失败的万用表,可能会导致永久性损坏。
2. 对被测电器的影响
a. 测试电流干扰
万用表在电阻档位时会输出一个小电流,这个电流本来用于测量电阻。如果这个电流流经某些敏感的电器元件,特别是在低阻抗和高电流要求的情况下,可能会引起不正常的工作状态或损坏。
b. 短路风险
如果测量的电器中存在较低阻抗路径,测试电流可能会导致局部短路。尤其在复杂电路中,误用电阻挡可能会引起意想不到的电流路径,从而烧毁电路板或关键元件。
三、什么情况下会烧表或烧坏被测电器
1. 测量高电压源
高压直流电源
如果用电阻挡测量高压直流电源,例如工业设备中的直流母线(100V以上),极有可能瞬间击穿万用表内部的保护二极管和其他元件,导致仪表烧毁。
高压交流电源
误用电阻挡测量高压交流电源,情况更为危险。交流电周期性变化,其瞬时电压峰值更高,这会对万用表的内电路造成致命冲击。
2. 测量低阻抗源
大功率电源
例如,汽车电池或变压器次级侧的低阻抗大电流源,在误用电阻挡测量时,内部电流源输出电流可能迅速增大,引起局部过热甚至短路,从而烧坏万用表和被测电器。
功率放大器输出
功率放大器的输出端具有低阻抗特性,如果误用电阻挡测量其输出信号,不仅可能导致万用表内部电路过载,还可能引起放大器的保护机制启动或损坏。
3. 测量动态信号源
高频信号
对于高频信号源,用电阻挡进行测量会导致万用表无法正确响应,内部电流源与高频信号的相互作用可能导致过热和损坏。
数字电路信号
数字电路中的信号快速变化,用电阻挡测量不仅会得到无意义的读数,还可能引入寄生电容和电感效应,对数字电路的正常工作产生干扰或损坏。
四、如何避免误操作
1. 确认测量模式
在每次测量之前,务必确认万用表的测量模式和范围是否设置正确。对于初学者或者疲劳操作人员,可以养成使用前检查一遍的好习惯。
2. 使用防护措施
一些高端万用表带有模式锁定和防误插保护功能,可以有效防止误操作。在预算允许的情况下,购买具备这些功能的万用表是一种明智的选择。
3. 安全操作指南
阅读并遵循万用表的操作手册和安全指南,了解不同测量模式的适用范围和注意事项。
4. 培训和教育
对操作人员进行必要的培训,使他们理解不同测量模式的用途和潜在风险。
五、结论
误用数字万用表的电阻挡测量电压会产生多方面的不良后果,包括可能烧毁万用表和被测电器。这主要是因为电阻挡测量模式的工作原理与电压测量需求不匹配,导致内部电路无法承受高电压或大电流。为了避免这些问题,应仔细确认测量模式,采用防护措施,并进行必要的培训和教育。
通过遵循正确的操作流程和安全指南,可以大大降低误操作的风险,确保测量工作的准确性和设备的安全性。
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造成问题的主要原因:
1、主要是万用表的频率响应低造成的。
2、是整流组件性能不佳,反向电阻减小。
3、万用表反应不过来了(频率),万用表也有规格的,好的测准确度就高点。
(1)在使用万用表之前,应先进行“机械调零”,即在没有被测电量时 ,使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。
(2)在使用万用表过程中,不能用手去接触表笔的金属部分 ,这样一方面可以保证测量的准确,另一方面也可以保证人身安全。
(3)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,会使万用表毁坏。如需换挡,应先断开表笔,换挡后再去测量。
(4)万用表在使用时,必须水平放置,以免造成误差。同时, 还要注意到避免外界磁场对万用表的影响。
(5)万用表使用完毕,应将转换开关置于交流电压的最大挡。如果长期不使用 ,还应将万用表内部的电池取出来,以免电池腐蚀表内其它器件。
欧姆挡的使用
一、选择合适的倍率。在欧姆表测量电阻时,应选适当的倍率,使指针指示在中值附近。最好不使用刻度左边三分之一的部分,这部分刻度密集很差。
二、使用前要调零。
三、不能带电测量。
四、被测电阻不能有并联支路。
五、测量晶体管、电解电容等有极性元件的等效电阻时,必须注意两支笔的极性。
六、用万用表不同倍率的欧姆挡测量非线性元件的等效电阻时,测出电阻值是不相同的。这是由于各挡位的中值电阻和满度电流各不相同所造成的,机械表中,一般倍率越小,测出的阻值越小。
万用表测直流时
一、进行机械调零。
二、选择合适的量程档位。
三、使用万用表电流挡测量电流时,应将万用表串联在被子测电路中,因为只有串连接才能使流过电流表的电流与被测支路电流相同 。测量时,应断开被测支路,将万用表红、黑表笔串接在被断开的两点之间 。特别应注意电流表不能并联接在被子测电路中 ,这样做是很危险的,极易使万表烧毁。
四、注意被测电量极性。
五、正确使用刻度和读数。
六、当选取用直流电流的2.5A挡时,万用表红表笔应插在2.5A测量插孔内 ,量程开关可以置于直流电流挡的任意量程上。
七、如果被子测的直流电流大于2.5A,则可将2.5A挡扩展为5A挡。方法很简单,使用者可以在“2.5A”插孔和黑表笔插孔之间接入一支0.24欧姆的电阻,这样该挡位就变成了5A电流挡了。接入的0.24A电阻应选取用2W以上的线绕电阻 ,如果功率太小会使之烧毁。
目前的万用表分为指针式和数字式,它们各有方便之处,很难说谁好谁坏,最好是能够备有指针和数字式的各一个。业余电子制作有一个指针式的MF30型万用表也就可以了,这可是一种经典型号。还有元老级的MF500型万用表,廉价的MF50万用表,一般都可以在电讯商店买到。
万用表的三个基本功能是测量电阻、电压、电流,所以老前辈们叫它三用表。 现在的万用表添加了好多新功能,尤其是数字式万用表,如测量电容值,三极管放大倍数,二极管压降等,更有一种会说话的数字万用表,能把测量结果用语言播报出来。
数字式万用表也有许多经典型号,如DT830C,DT830C,DT890D等,后面的后缀表示功能上的区别,其中DT830C已经买到了三十多元一个,够便宜的。 Bitbaby在学校里装过一个MF50的万用表,电路原理并不复杂,只是那么多的元件没有印刷板来固定,而是直接焊在接线板上,自己装对初学者来说还是麻烦了点。
万用表最大的特点是有一个量程转换开关,各中功能就是靠这个开关来切换的。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~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管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,右端为零,当中刻度不均匀。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=1000,即1K。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档只能测量500mA以下的电流,若是超过量程,就会损坏万用表。
注意事项: 万用表使用时应该水平着放。红表笔插在+孔内,黑表笔插入-孔内。 测试电流就用电流档,而不能误用电压档、电阻挡,其他同理,否则轻则烧万用表内的保险丝,重则损坏表头。