内容提要
磁电系仪表结构
磁电系仪表工作原理第二章 磁电系仪表
用途：磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。
它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。与整流元件配合，可以用于交流电流与电压的测量，与变换电路配合，
还可以用于功率、频率、相位等其它电量的测量，还可以用来测量多种非电量，例如温度，压力等。当采用特殊结构时，可制成检流计。磁电系仪表问世最早，由于近年来磁性材料的发展使它的性能日益提高，成为最有发展前景的指示仪表之一。
本章主要介绍磁电系仪表的类型、结构、工作原理、特性及其应用。
磁电系仪表 — 结构组成 1
结构：磁电系仪表根据磁路形式的不同，分为 外磁式,内磁式 和 内外磁结合式 三种结构。
外磁式测量机构如图，由于永久磁铁放在可动线圈之外，所以称为外磁式。
整个结构为两大部分，即固定部分和可动部分。
固定部分由永久磁铁１、极掌２
和固定在支架上的圆柱形铁心３
构成。
磁电系仪表 — 结构组成 2
磁铁由硬磁材料做成；而极掌与铁心则用导磁很高的软磁材料做成。铁心放在极掌之间，并与极掌形成一个磁场均匀的环形气隙。
可动部分由绕在铝框架上的可动线圈４、线圈两端的两个半轴５、与转轴相连的指针７、平衡锤６以及游丝８所组成。整个可动部分支承在轴承上，线圈位于环形气隙之中。
磁电系仪表 — 工作原理（定性）
当可动线圈通以电流以后，在永久磁铁的磁场作用下，产生转动力矩使线圈转动。
反作用力矩通常由游丝产生，磁电系仪表的游丝一般有两个，而且两个游丝的绕向相反，游丝一端与可动线圈相连，
另一端固定在支架上，它的作用既产生反作用力矩，同时又是将电流引进可动线圈的引线。
阻尼力矩由绕制线圈的铝架产生，其原理见图当铝架在磁场中运动时，闭合的铝架切磁力线产生感应电流ｉ e，这个涡流与磁场相互作用产生一个电磁阻尼力矩Ｍ a，显然阻尼力矩的方向与铝框架运动方向相反，因此能使指针较快停在读数位置，当然铝架上的线圈与外电路也会构成闭合回路，同样也会产生阻尼力矩。
磁电系仪表 — 内磁式结构组成
内磁式的测量机构如图，与外磁式相比最大区别在于永久磁铁做成圆柱形并放在动圈之内，它既是磁铁又是铁心。为了能形成工作气隙，并能在工作气隙中产生一个均匀的磁场，磁场方向能处处与铁心的圆柱而垂直，在磁铁外面压嵌一个扇形断面的磁极，在线圈外面加一个导磁环。磁力线穿过气隙后经导磁环闭合，以形成工作气隙的磁场。
磁电系仪表 — 电磁阻尼、内磁结构磁电系仪表 — 产生转动力矩示意图磁电系仪表 — 内磁式结构特点
采用这种结构之后，由于磁极和导磁环都用导磁率很高的软磁材料，所以闭合磁路的漏磁小、磁感应强度大、仪表防御外磁场干扰的能力也得到增强、而且仪表对外界其他设备中的磁敏感元件的影响也减少了。加上内磁式整个结构比较紧凑，成本较低，所以与外磁式相比，是一种比较先进的结构。
内磁式可动部分的构造，则与外磁式基本相同，有时也采用张丝结构，例如 Ｃ 36型的直流表。
内外磁结合式这种形式除了在可动线圈外部装了永久磁铁之外，线圈内部的圆柱形铁心也改用永久磁铁，所以称它为内外磁结合式。这种形式的特点是工作气隙内的磁感应强度比较强，其他特点与外磁式相似。
磁电系仪表 — 工作原理（定量分析 ）
电磁驱动力 M=2IBLNr=IBSN
B— 工作气隙中磁场的磁感应强度；
L— 线圈有效边长；
I— 通过线圈的电流；
N— 线圈的匝数；
S— 线圈有效面积 =2Lr。
游丝阻力矩 Ｍ α=Dα
D— 游丝反作用力矩系数，
α— 线圈偏转角。
磁电系仪表 — 工作原理（定量分析）
偏转角 α：
SI— 电流灵敏度 =
灵敏度 SI由仪表结构参数所决定，对于某一仪表来讲，它是一个常数。因此，其指针偏转角与通过可动线圈的电流Ｉ成正比。
图
BS N
D
B SN
D II S I
磁电系仪表 — 表头参数
满偏电流 （ 表头量程） Ig
一般几十 μA— 几十 mA
表头内阻 Rg(线圈 +游丝直流电阻）
一般几十欧 — 几百欧
注意,表头内阻不能直接用万用表欧姆档测量，
否则会烧毁表头线圈。
磁电系仪表 — 技术特性
准确度高
灵敏度高
刻度均匀
功耗小
过载能力小
只能测量直流：
磁电系仪表 — 为何不能测交流
如果可动线圈通入交流电，转矩Ｍ的方向也会随之变化。如果电流变化的频率小于可动部分的固有频率，指针将会随电流变化左右摇摆。如果电流变化的频率高于可动部分的固有频率，指针偏转角将与一个周期内的转矩平均值有关，对于正弦变化的交流电其平均转矩为零，也就是指针将停在原处不动，所以磁电系仪表不能用于测量交流，只有配上整流器组成整流系仪表后才能用于交流测量。
磁电系电流表
磁电系测量机构的指针偏转角 α与流过动圈的电流Ｉ成正比，所以它本身就是一个电流表。但线圈线径较细，不可能流过较大电流，只能制成毫安级的电流表。若进行较大电流的测量，必须在测量电路上采取措施，使被测量通过测量电路改变成测量机构所能接受的小电流。通常采用分流器达到此目的。
单量程扩程磁电系电流表
单量程电流表
n=I/Ig； n=(Rg+Rs)/Rs
Rs—— 分流电阻
Rg—— 表头内阻
n—— 扩程倍数（分流系数）
)/( sgsggg RRRIRRI
sg
s
g RR
RI
1
RgRs
n
磁电系电流表 — 扩程 2
【 例 2-1】 由一只磁电系表头，满偏电流为
500μA，内阻为 500Ω，现在要把它制成限量为
1A的电流表，问应选阻值为多少的分流电阻？
解：分流系数为
由式（ 2-7）可以得出分流电阻为
6
1/ 2 0 0 0
5 0 0 1 0gn I I （倍）
1 5 0 0 0,2 5 ( )
1 2 0 0 0 1
g
s
RR
n
多量程扩程磁电系电流表 — 开路式
多量限电流表的分流可以有两种连接方法，一种是开路连接方式，另一种是闭路连接方式，如图。
开路连接方式：
优点是各量限具有独立的分流电阻，互不干扰，
调整方便。
但它存在严重的缺点，因为开关接触电阻包含在分流电阻支路，使仪表的误差增大，甚至会因开关接触不良引起电流过大而损坏表头，所以开路连接方式实际上是不采用的。
多量程扩程磁电系电流表 — 原理图多量程扩程磁电系电流表 — 闭路式
闭路连接方式
实用的多量限电流表的分流器都采用闭路连接方式，在这种电路中，对应每个量限在仪表外壳上有一个接线柱。在一些多用仪表（如万用表）中也有用转换开关切换量限的。它们的接触电阻对分流关系没有影响，即对电流表的误差没有影响，也不会使表头过载。
但这种电路中，任何一个分流电阻的阻值发生变化时，都会影响其它量限，所以调整和修理比较麻烦。
磁电系电流表 — 外附分流器 1
附着分流器电流的增大，分流器的功率损耗也要加大，相应就要加大尺寸。一般电流不大的可做成内附式，直接装在仪表内部。电流大的，做成单独装置，称为外附式，如图磁电系电流表 — 外附分流器 2
从图可以看出，分流器有两对接头，一对叫电流接头，与负载串联，另一对在内侧，叫做电位接头，与测量机构并联。这种连接方法可以使分流电阻中不包含接触电阻，减少接触电阻对测量误差的影响。
外附分流器上一般不标明电阻值，而标明,额定电流,和
,额定电压,。额定电流是指电流表量限扩大后的最大电流值；额定电压是指当分流器工作在额定电流下，分流器电位端钮两端的电压值。常用规格有７５ mv和４５ mv两种。
特殊要求外附分流器 60mV 50mV 100mV等各种规格。
磁电系电流表 — 外附分流器标准
外附分流器,GB/T7676.1-1998,直接作用模拟指示电测量仪表及其附件第一部分：定义和通用要求,,,.,JB/T9288-1999,外附分流器,,
GB 4793.1-1995,测量、控制和试验室用设备的安全要求 第一部分：通用要求,
磁电系仪表 — 温度补偿 1
磁电系电流表受温度影响较大。为了保证准确度，设计时应在测量线路上采取补偿措施，以以减少温度引起的附加误差。
（１）温度升高后游丝变软，弹性减弱，使偏转角增大。一般每升高１０ ℃ 时，仪表的指示值约增大０,3～０,4％。
（２）温度升高使永久磁铁磁性减弱，转动力矩变小，则偏转角变小。一般每升高１０ ℃,仪表指示约减小０,2～
０,3％。
（３）动圈电阻随温度变化。一般温度每升高１０ ℃,铜的电阻要增大４％，仪表指示减小。
磁电系仪表 — 温度补偿 2
由上可见（１）和（２）所引起的误差符号相反，
其结果为，温度每升高 10℃ 只引起 ０,1％左右的温度负误差。（３）很大，所以必须采取补偿措施。
对于没有分流器的磁电系电流表，即小量程电流表，流过测量机构的电流即为被测电流，与温度无关。
但对有分流器的仪表则不然，温度变化引起的动圈电阻的变化将引起电流分配的变化，常采用以下几种补偿方法。
一些金属材料的电阻温度系数磁电系仪表 — 温度补偿（串联补偿）
在线圈支路中串一个锰铜电阻如图所示。
Rt为锰铜电阻，温度系数较小，且 Rt的值比 Rc大，故 Rc
的变化不会使这条支路总电阻产生大的变化，电流分配将因而基本不变，从而起到了补偿作用，这种方法称为串联补偿。
经分析可得,Rc变化引起的相对误差 为：
— 动圈铜电阻温度系数 4%/10 ℃
c
ct
R
t RR
t?
磁电系仪表 — 温度补偿（串联补偿）
因此温度补偿电阻为：
式中 Rg—— 测量机构的铜电阻（包括动圈和游丝的电阻）。
β—— 测量机构的铜电阻的温度系数 β＝４％／１０ ℃ ；
γt—— 温度变化１０ ℃ 允许的温度误差。它按仪表使用条件的分类组别不同而不同。
t
t
R t R c
磁电系仪表 — 温度补偿（串联补偿）
例如，要求温度变化１０ ℃ 时仪表的温度误差为
１％（这１％实际是指,γ t 若包括符号，则应说是仪表的温度误差－１％），根据这个要求，
计算出
从式中可以看到，若要求仪表准确度愈高，则 Rt
就愈大，而 Rt太大又会使动圈支路的电流减小，
因此要求表头灵敏度很高。所以，这种简单串联温度补偿的办法，不宜用于高精度仪表中,
对于准确度高的仪表，可以采用如下图所示串并联补偿电路。
t c c
4 % 1 %R R = 3 R
1%
磁电系仪表 — 温度补偿（串并联补偿）
磁电系仪表 — 温度补偿（串并联补偿）
图中,Rg和 R3为铜电阻； R1,R 2为锰铜电阻； Rs是分流器；也用锰铜制成。当温度升高时,R3和 Rg均增大较多，导致 Ig下降 I2也下降，结点 c,d之间的电压 Ucd下降，而 b,c点之间的电压 Ubc上升，因此流过线圈的电流
Ig又上升，从而补偿了刚才的下降。同时由于Ｒ 3是铜电阻，故这个支路电阻上升慢,I3和 Ig的分配关系将变化，
Ig会增加，于是又补偿了一部分 Ig的下降。
串并联温度补偿电路，在仪表中应用较普遍，缺点是消耗功率大。近年来开始用半导体热敏电阻进行温度补偿，功耗小，仪表内阻小，电路亦简单。
磁电系仪表 — 使用
电流表应与负载串联
电压表应与负载并联磁电系仪表 — 调整
仪表经过长期的使用后，会发生阻值名化、磁性减弱等元件参数的变化以及轴尖、轴承磨损，张丝 (游丝 )弹性疲劳等现象，都会给测量带来误差。
当仪表通过核定发现超差时，应对其进行误差调整。在调整前应先对仪表产生误差的主要原因进行综合分析，然后确定调整方法。下面介绍几种经常采用的调整方法。
平伤调整,在仪表使用巾，由于过载而受到冲击，指针变形．期间距离太大，转动部分发生变形等都会造成转动部分重心与转轴不重合，从而产牛附加力矩，使仪表转动部分不再平衡，引起不平衡误差的增大。这时可进行平衡调整以减小不平衡误差。
调整时，先调零位平乎衡，再调满度平衡。
磁电系仪表 — 调整
磁分路的调整：
利用磁分路进行调整。采用此种方法，对各档的误差影响一致，并且不会影响线路的温度补偿，且调整方便。调整时，根据误差的大小，分别移动细调或粗调分磁片。但因粗调分磁片对仪表刺度的线性度有影响，
所以尽量调细调分磁片。
若仪表误差的线性度差，可能是由于铁芯安装不正或张丝扭曲等机械部分的原因造成的，因此、应消除故障后，再进行磁分路的调整。
当通过调整磁分路片后，仪表灵敏度仍然很低，且张丝力矩符合要求，则应对仪表磁铁进行充磁。
磁电系仪表 — 调整
轴承与轴尖间的间隙调整：
对于轴承轴尖式结构的仪表，轴承与轴尖间的间隙过小会使仪表产生变差，若间隙过大，会使指针上下抖动。
张丝张力的调整：
对于张丝结构的仪表，旋转空心螺丝，将张丝拉紧些或放松。
可动部分位移调整：
磁电系仪表的可动部分固定在支架上，是不允许有活动余地的，可动部分的动圈与铁芯间的间隙应均匀。
磁电系仪表 — 调整如可动部分的铁芯靠近 N极时，可出现正误差，
铁芯靠近永久磁铁的前面部分时，会出现负误差。
当可动部分固定支架倾斜时，会改变空气间隙磁通分布，因而会改变刻度特性,
电阻的调整,
调整电阻阻值时，应对温度补偿线路中的电阻慎重分析,
磁电系仪表 — 检流计
磁电系检流计是一种高灵敏度仪表，用于测量极微小的电流或电压。检流计的标尺不注明电流或电压数值，所以一般只用来检测电流的有无，例如作为电桥或电位差计的指零仪。如需要读出被测量数值，应在实验前测定它的仪表常数。
磁电系检流计分为动圈式（磁铁固定、线圈可动）
和动磁式（永久磁铁可动，线圈绕在固定的铁心上）两种。
其结构如图，５为磁铁。动圈１由吊丝２悬挂，
吊丝既作为支撑，也产生反作用力矩和引导电流。
金属丝３仅起引导电流作用，不产生反作用力矩。
磁电系仪表 — 检流计结构原理示意图磁电系仪表 — 检流计
磁电系检流计的重要特征是灵敏度高，在结构上与普通磁电系指示仪表的区别在于：
采用无骨架动圈，以便尽量缩小磁路的工作气隙；
用张丝或吊丝，以消除摩擦误差；
采用光反射的指示装置，进一步提高检流计的灵敏度和改善活动部分的运动特性。动圈偏转角为 α时，反射光束与人射光束之间夹角为２ α；
检流计灵敏度
ldtg /2 ld /2
I
l
I
dS?2
1
磁电系仪表 — 动态特性
可动部分运动方程
M=KI
称为阻尼系数
Pa MMMdt
dJ
2
2?
t
p d
dpM
KIMdtdp
dt
dJ
a
2
2
1P
gRR
磁电系仪表 — 动态特性分析
从微分方程理论可知，动态特性可能有三种情况。
若可动线圈所接的外电阻很大，阻尼力矩很小，则可动部分将做衰减的周期运动，指针将在平衡位置来回摆动，需要经过一定时间 t0才能稳定下来。这种情况称 欠阻尼状态,其运动情况见下图曲线１。
若可动线圈所接的外电阻很小，阻尼力矩很大，则可动部分不经振荡缓慢地进入平衡位置，到达平衡位置的时间仍较长，这种情况称为 过阻尼状态,其运动情况见曲线２。
如可动线圈所接的外电阻适中，阻尼力矩不太大，则可动部分既能不振荡地进入平衡位置，所需时 ta最短，
这种状态称为 临界阻尼状态 。其运动情况如曲线３所示。
磁电系仪表 — 动态特性图磁电系仪表 — 检流计的参数
内阻 Rg
外临界电阻
电流常数振荡周期
阻尼时间磁电系仪表 — 正确使用
使用时要轻拿轻放，以防吊丝振断。
使用要按规定工作位置放置，具有水准指示装置的，用前应调好水平。
在被测量的大致范围未知时，测量时要记住配用一个万用分流器或串一个大保护电阻。
不要用万用表或电桥去测量检流计内阻，以防损坏检流计线圈
必须根据检流计名牌上注明的外临界电阻值，接上相应电阻，使检流计工作在临界阻尼或微欠阻尼状态，保证检流计阻尼时间最短，以便迅速读数。
磁电系电压表 — 基本电路
磁电系测量机构的偏转角 α 与流过它的电流Ｉ成正比。由于测量机构的内阻 R c固定，根据Ｕ =IR,α 也与 U成正比，
即
SU—— 测量机构电压灵敏度。
故磁电系测量机构同时也是一个最简单的电压表。直接测量时只能测量较低的电压（不超过 mv级）。此外，由于线圈内阻 Rc受温度的影响较大，在被测电压为定值时偏转角
α 将随温度而变，影响准确度。
由于以上原因，磁电系测量机构不能直接用作电压表。
USRUSIS U 11?
磁电系电压表 — 扩程方法
串联附加电阻的办法，如图
附加电阻由锰铜或其它电阻温度系数小的材料制成。
)( mgg RRIU
g
g
m RI
UR
磁电系电压表 — 扩程
附加电阻也有内附式和外附式两种，附加电阻大，意味着功耗越小。小功耗的附加电阻一般都做成内附式，多量程电压表可以把附加电阻做成分段式。有时附加电阻也称为倍压器。
例：有一磁电系测量机构，其满偏电流为 200μA，内阻为
300Ω，欲改成 60Ｖ量程的电压表，应接多大附加电阻。
解：
6
60 300 299.7K
200 10mg g
URR
I
磁电系电压表参数
电压表内阻越大，对被测电路的影响越小，测量误差越小。
电压表各量程内阻与相应电压量程的比值是一个常数，单位为,Ω/V，此值常标注于刻度盘上。
是电压表的重要参数，其值越大越好万用表（ Multimeter)
万用电表又叫繁用表或多用表，它具有多种用途、多种量程、携带方便等一系列优点，是电工、电子测量中最常用的工具、
在电气维修和调试工作中被广泛应用。
一般万用表可以测量直流电流、直流电压、
交流电压和直流电阻、音频电平等电量。
有的万用表还可以测量交流电流、电容、
电感以及晶体管 β值、频率等参量。
万用表 —— 外观图
万用表有指针式和数字式。指针式万用表是以表头为核心部件的多功能测量仪表，测量值由表头指针指示读取。数字式多用表的测量值由液晶显示屏直接以数字的形式显示，
读取方便，有些还带有语音提示功能。
万用表 —— 面板
MF50 万用表 —— 量程
直流电压 有 2.5V 10V 250V 1000V五个量程挡位。
交流电压 有 10V 50V 250V 1000V四个量程挡位。
直流电压 有 2.5mA 25mA 250mA三个常用档位，及
100ūA,2.5A两个扩展量程档位。
电阻 有 × 1 × 10 × 100 × 1K × 10K五个倍率挡位。
hFE 测量三极管直流放大倍数的专用挡位。
500型万用表 —— 测量机构
万用表由测量机构（习惯上称表头）、测量电路和转换开关组成。面板上装有转换开关、电阻测量档的调零旋钮以及接线柱或插孔等。
500型万用表的外型,500型万用表的电路图。从电路图上可以看出当转换开关位于不同位置时，
组成不同的测量电路，即可测量不同的电量。转换开关多采用多刀多掷开关，左面开关Ｋ 1是二层三刀十二掷开关，共十二个档位，右面开关 K2，
是二层二刀十二掷，也有十二个掷位。下面分别介绍当开关位于不同档位时，所组成的电路形式及其特点。
500型万用表原理总图
500型万用表 — 直流电流测量电路
500型万用表 — 直流电流测量原理
采用闭路式分流器来改变电流的量程。这种分流器的特点是整个闭合电路的电阻不变，分流器电阻减少的同时，表头支路的电阻增大了。这种形式的分流器与开路式相比较，更适合于万用表。
因为万用表转换开关经常转动，接触不好，对于开路式分流器来讲就会造成分流器断开，表头损坏。而在闭路式的分流器中，接触不好只不过该档电路不通，而不会造成表头的损坏。
500型万用表 — 直流电流测量原理
当转换开关置于不同档位时，该档的电流量程，即满偏电流值可按下式计算。
式中：
I—— 电流量程表头满偏时被测电路电流；
Ic—— 表头满偏电流；
Rsh—— 该量程的分流电阻；
Rc—— 该量程的表头支路总电阻。
sh
c
sh
R RcII
R
500型万用表 — 直流电流测量原理
例如开关置于右边第二档，该档的分流器电阻Ｒ
sh=675＋ 67.5＋ 6＋ 1.5＝ 750Ω ；表头支路的总电阻为 2.25＋ 12＋ 2.5＋ 1＋ 0.25＝ 18kΩ；表头满偏电流为 40μ A；可求得该档量程为１ mＡ。计算式中 2.5kΩ为表头内阻，式中 0.25kΩ 为可调电阻动触点右端的电阻值，考虑到每一只表头的内阻都不可能完全相等，如果某一表头内阻有些相差就要调可调节电阻值，使表头支路总电阻保持为１
８ kΩ 。
500型万用表 — 直流电压测量电路
500型万用表 — 直流电压测量原理
当转换开关置于直流电压档，组成的电路如图所示，图中采用,共用式,的附加电阻。用这种方法改变量程比用图所示的,单独配用式,的附加电阻改变量程的优点是电阻总值小，若用电阻丝绕制，可以节省材料。缺点是低量程电阻如烧断，
高量程也不能使用。
500型万用表 — 直流电压测量原理
当转换开关置于不同量程的档位时，指针满偏所对应的被测电压按下式计算：
U= I'c(R'c + Rad)
式中,
I'c—— 等效表头的电路满偏值；
R'c—— 等效表头的内阻
Rad—— 附加电阻。
500型万用表 — 直流电压测量原理
所谓等效表头是指表头与分流器所组成的电路，
可以用一个等效电路表示，如图的表头部分，可等效成一个 50μA、内阻为３ kΩ的表头。
500型万用表除用转换开关获得五种不同量程的直流电压测量档之外，还另设有一个 2500Ｖ的插孔，
当电表作为 2500Ｖ高压电压表使用时，附加电阻为 10Ｍ Ω，等效表头的电流为 250μA，内阻为
２,52kΩ。
500型万用表 — 直流电压测量原理
习惯上把等效表头满偏电流 I'c的倒数称为电压灵敏度,500型万用表直流电压测量电路的电压灵敏度为（注意不要与 SU混淆）
1/I'c=1/50× 10-6=20000*Q/V
2500Ｖ量程的电压灵敏度为
1/I'c=1/250× 10-6=4000*Q/V
500型万用表 — 交流电压测量电路
500型万用表 — 交流电压测量原理
当转换开关置于交流电压档，组成的电路如上图所示。
常用整流电路有半波和全波二种,500型万用表采用两只二极管组成半波整流电路。这种电路与只有一只整流管组成的半波整流电路相比，由于负半波时 D2导通，就可以基本消除 D1上所受的反压以及通过 D1的反向漏电流。
电路中的表头和整流器部分，可以简化成如下图所示的等效电路，也就是说相当于一支 113μA内阻 2.23KΩ的电流表。
500型万用表 — 交流电压测量等效表头
500型万用表 — 交流电压测量原理
磁电系电流表测量脉动电流，其指示值等于被测电流平均值。如果串接附加电阻作为电压表使用，
可测量脉动电压平均值；
交流电压表通常按有效值刻度，但要把平均值刻度改为有效值，必须乘以波形因数，即
U=K× Ucp
Ucp—— 电压平均值；
U—— 相应电压有效值；
K—— 波形因数；
500型万用表 — 交流电压测量原理
对于正弦波，半波整流后的波形因数 K=2.22；
正弦波全波整流后的波形因数 K=1.11；
500型万用表 — 电阻测量电路
500型万用表 — 电阻测量原理
当转换开关置于直流电阻档，组成的电路如上图所示,× 1K,× 10K档简化、等效电路如下图，
图中 1.9k的零点调节电阻；
从图中可知，当外电路短接时,Rx＝０，指针应在满偏位置。当外电路断开，即 Rx＝ ∞ 指针应停在机械零点位置。外电路电阻不同，通过表头的电流值也不同，即
1
c
cx
EI
RR
500型万用表 — 电阻测量简化电路
500型万用表 — 电阻测量原理
式中：
Rx—— 被测电阻；
RC—— 等效表头的等效内阻；
E1—— 电源电压；
从式中可见,Rx愈大,Ic愈小，所以 Rx的刻度与电流刻度方向相反，如图所示。
当Ｒ x＝ Rc时，表头指针恰位于满偏值一半的位置，
所以把Ｒ x=Rc称为欧姆中心值。一般测量电阻在
0.1～ 10倍的欧姆中心值范围内读数才比较准确，
为此测量电阻值时，应选择欧姆中心值与被测电阻值相近的档位进行测量。
用模拟万用表的欧姆档检测二极管的极性：
将万用表置于欧姆档的 R× 100或 R× 1k档,用两支表笔以两个方向分别与二极管两个电极相接；
两次测量得到两个阻值，若二极管质量良好,一次阻值应在 10k左右,另一次为无穷大,否则二极管损坏。
用万用表检测二极管
0∞
+
测得阻值为 ∞左右，黑表笔接的是负极。
在阻值测得较大的一次，黑表笔接的是二极管的负极。
模拟万用表在电阻档时，黑表笔连接内部电池的正极，红表笔连接负极。
返回基本电子元器件的识别与使用
0∞
+
测得阻值为 10k左右，黑表笔接的是正极。 测得阻值较小的一次，黑表笔接触的是二极管的正极。
返回基本电子元器件的识别与使用红表笔接负极，黑表笔接正极，显示的是,1.”。
当红色表笔接二极管的正极，黑色表笔接负极时，若二极管是好的,表上显示值是二极管的正向直流压降，锗管
0.2～ 0.3V，硅管 0.6～ 0.7V。
用数字万用表的二极管检测档检测二极管的极性返回基本电子元器件的识别与使用数字万用表的红表笔连接内部电池的正极，黑表笔连接负极。
0.65
+
二极管导通电压，单位 V
1.
+
返回基本电子元器件的识别与使用如何借助万用表检测可控硅
可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种，都是三个电极。单向可控硅有阴极（ K）、阳极（ A）、
控制极（ G）。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连，其引出端称 T2极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称 T2极，剩下则为控制极（ G）。
如何借助万用表检测可控硅
1、单、双向可控硅的判别：先任测两个极，若正、反测指针均不动（ R× 1挡），可能是 A,K或 G,A极（对单向可控硅）也可能是 T2,T1或 T2,G极（对双向可控硅）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅。且红笔所接为 K极，黑笔接的为 G极，剩下即为 A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅。再将旋钮拨至 R× 1或 R× 10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为 G极，黑笔所接为 T1极，余下是 T2极。
如何借助万用表检测可控硅
对于 1~6A双向可控硅，红笔接 T1极，黑笔同时接 G,T2
极，在保证黑笔不脱离 T2极的前提下断开 G极，指针应指示为几十至一百多欧（视可控硅电流大小、厂家不同而异）。然后将两笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明可控硅良好，且触发电压（或电流）小。
若保持接通 A极或 T2极时断开 G极，指针立即退回 ∞ 位置，
则说明可控硅触发电流太大或损坏。可按图 2方法进一步测量，对于单向可控硅，闭合开关 K，灯应发亮，断开 K
灯仍不息灭，否则说明可控硅损坏。
如何借助万用表检测可控硅
对于双向可控硅，闭合开关 K，灯应发亮，断开 K，
灯应不息灭。然后将电池反接，重复上述步骤，
均应是同一结果，才说明是好的。否则说明该器件已损坏。
指针表和数字表的选用
指针表和数字表的选用：
指针表读取精度较差，但指针摆动的过程比较直观，其摆动速度幅度有时也能比较客观地反映了被测量的大小（比如测电视机数据总线（ SDL）在传送数据时的轻微抖动）；
数字表读数直观，但数字变化的过程看起来很杂乱，不太容易观看。
指针表和数字表的选用
指针表内一般有两块电池，一块低电压的
1.5V，一块是高电压的 9V或 15V，在电阻档时其黑表笔相对红表笔来说是正端。
数字表一般用 9V的电池。在电阻档，表笔极性不变，
指针表的表笔输出电流相对数字表来说要大很多，用 R× 1Ω档可以使扬声器发出响亮的,哒,声，用 R× 10kΩ档甚至可以点亮发光二极管（ LED）。
指针表和数字表的选用
在电压档，指针表内阻相对数字表来说比较小，
测量精度相比较差。某些高电压微电流的场合甚至无法测准，因为其内阻会对被测电路造成影响
（比如在测电视机显像管的加速级电压时测量值会比实际值低很多）。
数字表电压档的内阻很大，至少在兆欧级，对被测电路影响很小。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。
测量技巧
测电阻：重要的是要选好量程，当指针指示于 1/3～ 2/3满量程时测量精度最高，读数最准确；
要注意的是，在用 R× 10k电阻档测兆欧级的大阻值电阻时，不可将手指捏在电阻两端，这样人体电阻会使测量结果偏小。
测量技巧
测电容：用电阻档，根据电容容量选择适当的量程，并注意测量时对于电解电容黑表笔要接电容正极。
①、估测微波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× 10kΩ档，
但只能测到 1000pF以上的电容。对 1000pF或稍大一点的电容，只要表针稍有摆动，即可认为容量够了。
测量技巧
③,测电容是否漏电：对一千微法以上的电容，可先用 R× 10Ω档将其快速充电，并初步估测电容容量，然后改到 R× 1kΩ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，否则就是有漏电现象。
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× 1kΩ档充完电后再改用
R× 10kΩ档继续测量，同样表针应停在 ∞
处而不应回返。
测量技巧
对高压（ 50V以上）或大容量电容，测量前应先行方电，避免损坏仪表；
测二极管、三极管、稳压管好坏：，可以用万用表的 R× 10Ω或 R× 1Ω档来在路测量 PN结的好坏。
测量时，用 R× 10Ω档测 PN结应有较明显的正反向特性（如果正反向电阻相差不太明显，可改用
R× 1Ω档来测），一般正向电阻在 R× 10Ω档测时表针应指示在 200Ω左右，在 R× 1Ω档测时表针应指示在 30Ω左右（根据不同表型可能略有出入）。如果测量结果正向阻值太大或反向阻值太小，都说明这个 PN结有问题，这个管子也就有问题了。
测量技巧
用数字表 PN节测量硅 PN节 0.5-0.7V；锗 PN节 0.2-0.4V
发光管 0.9V以上三极管 Vbe略大于 Vbc
万用表的使用
万用表测量电量的种类和量程都很多，而且，结构形式各异。因此使用中必须谨慎小心，避免造成不应有的损失。
使用前必须熟悉转换开关、旅钮和插孔的作用，
了解标度盘上每条刻度线所对应的被测量；
检查表笔所接的位置是否正确。此外还应明确要测什么和怎样测量在此路基础上，将转换开关转到相应的测量种类和量程档位；，
被测量的大小有时无法预先估计，这时应先用高量程试测，然后再以试测结果将量程减小到合适的位置。读数时也应根据被测量选取对应的读数标尺。
万用表的使用
测量直流电流、电压时应注意正负极性以免仪表指针反偏、碰弯；
测电流时万用表笔应串入被测电路中；测电压时万用表的表笔与被测电路并联；
测量较高电压 (如 220V)或较大电流 (如
0.5A)时不应带电转动开关和旋钮，以免产生电弧，烧坏开关触点；
由于整流元件的非线性影响，指针式仪表不适宜测量毫伏级交流信电这时应。
万用表的使用
万用表交流挡实际测出的是正弦波整流后的半波或全波的平均值，而标尺以其有效值分度．若被测电压为非正弦波，平均值与有效值的 0.9倍关系不再成立，因此，不能直接读数；
严禁在被测电路带电的情况下测量电阻。因为这样测量既使测量结果不正确，又极易损坏仪表。
万用表的使用
测量结束后，应将转换开关旋至最高电压档或空档。
测量含有感抗的电路中的电压时，应在切断电源之前先断开万用表，以防自感现象产生的高压损坏万用表。
长期不用的万用表应将电池取出，
避免电池存放过久而变质，漏出电解液腐蚀电路。
磁电系仪表结构
磁电系仪表工作原理第二章 磁电系仪表
用途：磁电系仪表在电工仪表中占有重要地位。
它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。与整流元件配合，可以用于交流电流与电压的测量，与变换电路配合，
还可以用于功率、频率、相位等其它电量的测量，还可以用来测量多种非电量，例如温度，压力等。当采用特殊结构时，可制成检流计。磁电系仪表问世最早，由于近年来磁性材料的发展使它的性能日益提高，成为最有发展前景的指示仪表之一。
本章主要介绍磁电系仪表的类型、结构、工作原理、特性及其应用。
磁电系仪表 — 结构组成 1
结构：磁电系仪表根据磁路形式的不同，分为 外磁式,内磁式 和 内外磁结合式 三种结构。
外磁式测量机构如图，由于永久磁铁放在可动线圈之外，所以称为外磁式。
整个结构为两大部分，即固定部分和可动部分。
固定部分由永久磁铁１、极掌２
和固定在支架上的圆柱形铁心３
构成。
磁电系仪表 — 结构组成 2
磁铁由硬磁材料做成；而极掌与铁心则用导磁很高的软磁材料做成。铁心放在极掌之间，并与极掌形成一个磁场均匀的环形气隙。
可动部分由绕在铝框架上的可动线圈４、线圈两端的两个半轴５、与转轴相连的指针７、平衡锤６以及游丝８所组成。整个可动部分支承在轴承上，线圈位于环形气隙之中。
磁电系仪表 — 工作原理（定性）
当可动线圈通以电流以后，在永久磁铁的磁场作用下，产生转动力矩使线圈转动。
反作用力矩通常由游丝产生，磁电系仪表的游丝一般有两个，而且两个游丝的绕向相反，游丝一端与可动线圈相连，
另一端固定在支架上，它的作用既产生反作用力矩，同时又是将电流引进可动线圈的引线。
阻尼力矩由绕制线圈的铝架产生，其原理见图当铝架在磁场中运动时，闭合的铝架切磁力线产生感应电流ｉ e，这个涡流与磁场相互作用产生一个电磁阻尼力矩Ｍ a，显然阻尼力矩的方向与铝框架运动方向相反，因此能使指针较快停在读数位置，当然铝架上的线圈与外电路也会构成闭合回路，同样也会产生阻尼力矩。
磁电系仪表 — 内磁式结构组成
内磁式的测量机构如图，与外磁式相比最大区别在于永久磁铁做成圆柱形并放在动圈之内，它既是磁铁又是铁心。为了能形成工作气隙，并能在工作气隙中产生一个均匀的磁场，磁场方向能处处与铁心的圆柱而垂直，在磁铁外面压嵌一个扇形断面的磁极，在线圈外面加一个导磁环。磁力线穿过气隙后经导磁环闭合，以形成工作气隙的磁场。
磁电系仪表 — 电磁阻尼、内磁结构磁电系仪表 — 产生转动力矩示意图磁电系仪表 — 内磁式结构特点
采用这种结构之后，由于磁极和导磁环都用导磁率很高的软磁材料，所以闭合磁路的漏磁小、磁感应强度大、仪表防御外磁场干扰的能力也得到增强、而且仪表对外界其他设备中的磁敏感元件的影响也减少了。加上内磁式整个结构比较紧凑，成本较低，所以与外磁式相比，是一种比较先进的结构。
内磁式可动部分的构造，则与外磁式基本相同，有时也采用张丝结构，例如 Ｃ 36型的直流表。
内外磁结合式这种形式除了在可动线圈外部装了永久磁铁之外，线圈内部的圆柱形铁心也改用永久磁铁，所以称它为内外磁结合式。这种形式的特点是工作气隙内的磁感应强度比较强，其他特点与外磁式相似。
磁电系仪表 — 工作原理（定量分析 ）
电磁驱动力 M=2IBLNr=IBSN
B— 工作气隙中磁场的磁感应强度；
L— 线圈有效边长；
I— 通过线圈的电流；
N— 线圈的匝数；
S— 线圈有效面积 =2Lr。
游丝阻力矩 Ｍ α=Dα
D— 游丝反作用力矩系数，
α— 线圈偏转角。
磁电系仪表 — 工作原理（定量分析）
偏转角 α：
SI— 电流灵敏度 =
灵敏度 SI由仪表结构参数所决定，对于某一仪表来讲，它是一个常数。因此，其指针偏转角与通过可动线圈的电流Ｉ成正比。
图
BS N
D
B SN
D II S I
磁电系仪表 — 表头参数
满偏电流 （ 表头量程） Ig
一般几十 μA— 几十 mA
表头内阻 Rg(线圈 +游丝直流电阻）
一般几十欧 — 几百欧
注意,表头内阻不能直接用万用表欧姆档测量，
否则会烧毁表头线圈。
磁电系仪表 — 技术特性
准确度高
灵敏度高
刻度均匀
功耗小
过载能力小
只能测量直流：
磁电系仪表 — 为何不能测交流
如果可动线圈通入交流电，转矩Ｍ的方向也会随之变化。如果电流变化的频率小于可动部分的固有频率，指针将会随电流变化左右摇摆。如果电流变化的频率高于可动部分的固有频率，指针偏转角将与一个周期内的转矩平均值有关，对于正弦变化的交流电其平均转矩为零，也就是指针将停在原处不动，所以磁电系仪表不能用于测量交流，只有配上整流器组成整流系仪表后才能用于交流测量。
磁电系电流表
磁电系测量机构的指针偏转角 α与流过动圈的电流Ｉ成正比，所以它本身就是一个电流表。但线圈线径较细，不可能流过较大电流，只能制成毫安级的电流表。若进行较大电流的测量，必须在测量电路上采取措施，使被测量通过测量电路改变成测量机构所能接受的小电流。通常采用分流器达到此目的。
单量程扩程磁电系电流表
单量程电流表
n=I/Ig； n=(Rg+Rs)/Rs
Rs—— 分流电阻
Rg—— 表头内阻
n—— 扩程倍数（分流系数）
)/( sgsggg RRRIRRI
sg
s
g RR
RI
1
RgRs
n
磁电系电流表 — 扩程 2
【 例 2-1】 由一只磁电系表头，满偏电流为
500μA，内阻为 500Ω，现在要把它制成限量为
1A的电流表，问应选阻值为多少的分流电阻？
解：分流系数为
由式（ 2-7）可以得出分流电阻为
6
1/ 2 0 0 0
5 0 0 1 0gn I I （倍）
1 5 0 0 0,2 5 ( )
1 2 0 0 0 1
g
s
RR
n
多量程扩程磁电系电流表 — 开路式
多量限电流表的分流可以有两种连接方法，一种是开路连接方式，另一种是闭路连接方式，如图。
开路连接方式：
优点是各量限具有独立的分流电阻，互不干扰，
调整方便。
但它存在严重的缺点，因为开关接触电阻包含在分流电阻支路，使仪表的误差增大，甚至会因开关接触不良引起电流过大而损坏表头，所以开路连接方式实际上是不采用的。
多量程扩程磁电系电流表 — 原理图多量程扩程磁电系电流表 — 闭路式
闭路连接方式
实用的多量限电流表的分流器都采用闭路连接方式，在这种电路中，对应每个量限在仪表外壳上有一个接线柱。在一些多用仪表（如万用表）中也有用转换开关切换量限的。它们的接触电阻对分流关系没有影响，即对电流表的误差没有影响，也不会使表头过载。
但这种电路中，任何一个分流电阻的阻值发生变化时，都会影响其它量限，所以调整和修理比较麻烦。
磁电系电流表 — 外附分流器 1
附着分流器电流的增大，分流器的功率损耗也要加大，相应就要加大尺寸。一般电流不大的可做成内附式，直接装在仪表内部。电流大的，做成单独装置，称为外附式，如图磁电系电流表 — 外附分流器 2
从图可以看出，分流器有两对接头，一对叫电流接头，与负载串联，另一对在内侧，叫做电位接头，与测量机构并联。这种连接方法可以使分流电阻中不包含接触电阻，减少接触电阻对测量误差的影响。
外附分流器上一般不标明电阻值，而标明,额定电流,和
,额定电压,。额定电流是指电流表量限扩大后的最大电流值；额定电压是指当分流器工作在额定电流下，分流器电位端钮两端的电压值。常用规格有７５ mv和４５ mv两种。
特殊要求外附分流器 60mV 50mV 100mV等各种规格。
磁电系电流表 — 外附分流器标准
外附分流器,GB/T7676.1-1998,直接作用模拟指示电测量仪表及其附件第一部分：定义和通用要求,,,.,JB/T9288-1999,外附分流器,,
GB 4793.1-1995,测量、控制和试验室用设备的安全要求 第一部分：通用要求,
磁电系仪表 — 温度补偿 1
磁电系电流表受温度影响较大。为了保证准确度，设计时应在测量线路上采取补偿措施，以以减少温度引起的附加误差。
（１）温度升高后游丝变软，弹性减弱，使偏转角增大。一般每升高１０ ℃ 时，仪表的指示值约增大０,3～０,4％。
（２）温度升高使永久磁铁磁性减弱，转动力矩变小，则偏转角变小。一般每升高１０ ℃,仪表指示约减小０,2～
０,3％。
（３）动圈电阻随温度变化。一般温度每升高１０ ℃,铜的电阻要增大４％，仪表指示减小。
磁电系仪表 — 温度补偿 2
由上可见（１）和（２）所引起的误差符号相反，
其结果为，温度每升高 10℃ 只引起 ０,1％左右的温度负误差。（３）很大，所以必须采取补偿措施。
对于没有分流器的磁电系电流表，即小量程电流表，流过测量机构的电流即为被测电流，与温度无关。
但对有分流器的仪表则不然，温度变化引起的动圈电阻的变化将引起电流分配的变化，常采用以下几种补偿方法。
一些金属材料的电阻温度系数磁电系仪表 — 温度补偿（串联补偿）
在线圈支路中串一个锰铜电阻如图所示。
Rt为锰铜电阻，温度系数较小，且 Rt的值比 Rc大，故 Rc
的变化不会使这条支路总电阻产生大的变化，电流分配将因而基本不变，从而起到了补偿作用，这种方法称为串联补偿。
经分析可得,Rc变化引起的相对误差 为：
— 动圈铜电阻温度系数 4%/10 ℃
c
ct
R
t RR
t?
磁电系仪表 — 温度补偿（串联补偿）
因此温度补偿电阻为：
式中 Rg—— 测量机构的铜电阻（包括动圈和游丝的电阻）。
β—— 测量机构的铜电阻的温度系数 β＝４％／１０ ℃ ；
γt—— 温度变化１０ ℃ 允许的温度误差。它按仪表使用条件的分类组别不同而不同。
t
t
R t R c
磁电系仪表 — 温度补偿（串联补偿）
例如，要求温度变化１０ ℃ 时仪表的温度误差为
１％（这１％实际是指,γ t 若包括符号，则应说是仪表的温度误差－１％），根据这个要求，
计算出
从式中可以看到，若要求仪表准确度愈高，则 Rt
就愈大，而 Rt太大又会使动圈支路的电流减小，
因此要求表头灵敏度很高。所以，这种简单串联温度补偿的办法，不宜用于高精度仪表中,
对于准确度高的仪表，可以采用如下图所示串并联补偿电路。
t c c
4 % 1 %R R = 3 R
1%
磁电系仪表 — 温度补偿（串并联补偿）
磁电系仪表 — 温度补偿（串并联补偿）
图中,Rg和 R3为铜电阻； R1,R 2为锰铜电阻； Rs是分流器；也用锰铜制成。当温度升高时,R3和 Rg均增大较多，导致 Ig下降 I2也下降，结点 c,d之间的电压 Ucd下降，而 b,c点之间的电压 Ubc上升，因此流过线圈的电流
Ig又上升，从而补偿了刚才的下降。同时由于Ｒ 3是铜电阻，故这个支路电阻上升慢,I3和 Ig的分配关系将变化，
Ig会增加，于是又补偿了一部分 Ig的下降。
串并联温度补偿电路，在仪表中应用较普遍，缺点是消耗功率大。近年来开始用半导体热敏电阻进行温度补偿，功耗小，仪表内阻小，电路亦简单。
磁电系仪表 — 使用
电流表应与负载串联
电压表应与负载并联磁电系仪表 — 调整
仪表经过长期的使用后，会发生阻值名化、磁性减弱等元件参数的变化以及轴尖、轴承磨损，张丝 (游丝 )弹性疲劳等现象，都会给测量带来误差。
当仪表通过核定发现超差时，应对其进行误差调整。在调整前应先对仪表产生误差的主要原因进行综合分析，然后确定调整方法。下面介绍几种经常采用的调整方法。
平伤调整,在仪表使用巾，由于过载而受到冲击，指针变形．期间距离太大，转动部分发生变形等都会造成转动部分重心与转轴不重合，从而产牛附加力矩，使仪表转动部分不再平衡，引起不平衡误差的增大。这时可进行平衡调整以减小不平衡误差。
调整时，先调零位平乎衡，再调满度平衡。
磁电系仪表 — 调整
磁分路的调整：
利用磁分路进行调整。采用此种方法，对各档的误差影响一致，并且不会影响线路的温度补偿，且调整方便。调整时，根据误差的大小，分别移动细调或粗调分磁片。但因粗调分磁片对仪表刺度的线性度有影响，
所以尽量调细调分磁片。
若仪表误差的线性度差，可能是由于铁芯安装不正或张丝扭曲等机械部分的原因造成的，因此、应消除故障后，再进行磁分路的调整。
当通过调整磁分路片后，仪表灵敏度仍然很低，且张丝力矩符合要求，则应对仪表磁铁进行充磁。
磁电系仪表 — 调整
轴承与轴尖间的间隙调整：
对于轴承轴尖式结构的仪表，轴承与轴尖间的间隙过小会使仪表产生变差，若间隙过大，会使指针上下抖动。
张丝张力的调整：
对于张丝结构的仪表，旋转空心螺丝，将张丝拉紧些或放松。
可动部分位移调整：
磁电系仪表的可动部分固定在支架上，是不允许有活动余地的，可动部分的动圈与铁芯间的间隙应均匀。
磁电系仪表 — 调整如可动部分的铁芯靠近 N极时，可出现正误差，
铁芯靠近永久磁铁的前面部分时，会出现负误差。
当可动部分固定支架倾斜时，会改变空气间隙磁通分布，因而会改变刻度特性,
电阻的调整,
调整电阻阻值时，应对温度补偿线路中的电阻慎重分析,
磁电系仪表 — 检流计
磁电系检流计是一种高灵敏度仪表，用于测量极微小的电流或电压。检流计的标尺不注明电流或电压数值，所以一般只用来检测电流的有无，例如作为电桥或电位差计的指零仪。如需要读出被测量数值，应在实验前测定它的仪表常数。
磁电系检流计分为动圈式（磁铁固定、线圈可动）
和动磁式（永久磁铁可动，线圈绕在固定的铁心上）两种。
其结构如图，５为磁铁。动圈１由吊丝２悬挂，
吊丝既作为支撑，也产生反作用力矩和引导电流。
金属丝３仅起引导电流作用，不产生反作用力矩。
磁电系仪表 — 检流计结构原理示意图磁电系仪表 — 检流计
磁电系检流计的重要特征是灵敏度高，在结构上与普通磁电系指示仪表的区别在于：
采用无骨架动圈，以便尽量缩小磁路的工作气隙；
用张丝或吊丝，以消除摩擦误差；
采用光反射的指示装置，进一步提高检流计的灵敏度和改善活动部分的运动特性。动圈偏转角为 α时，反射光束与人射光束之间夹角为２ α；
检流计灵敏度
ldtg /2 ld /2
I
l
I
dS?2
1
磁电系仪表 — 动态特性
可动部分运动方程
M=KI
称为阻尼系数
Pa MMMdt
dJ
2
2?
t
p d
dpM
KIMdtdp
dt
dJ
a
2
2
1P
gRR
磁电系仪表 — 动态特性分析
从微分方程理论可知，动态特性可能有三种情况。
若可动线圈所接的外电阻很大，阻尼力矩很小，则可动部分将做衰减的周期运动，指针将在平衡位置来回摆动，需要经过一定时间 t0才能稳定下来。这种情况称 欠阻尼状态,其运动情况见下图曲线１。
若可动线圈所接的外电阻很小，阻尼力矩很大，则可动部分不经振荡缓慢地进入平衡位置，到达平衡位置的时间仍较长，这种情况称为 过阻尼状态,其运动情况见曲线２。
如可动线圈所接的外电阻适中，阻尼力矩不太大，则可动部分既能不振荡地进入平衡位置，所需时 ta最短，
这种状态称为 临界阻尼状态 。其运动情况如曲线３所示。
磁电系仪表 — 动态特性图磁电系仪表 — 检流计的参数
内阻 Rg
外临界电阻
电流常数振荡周期
阻尼时间磁电系仪表 — 正确使用
使用时要轻拿轻放，以防吊丝振断。
使用要按规定工作位置放置，具有水准指示装置的，用前应调好水平。
在被测量的大致范围未知时，测量时要记住配用一个万用分流器或串一个大保护电阻。
不要用万用表或电桥去测量检流计内阻，以防损坏检流计线圈
必须根据检流计名牌上注明的外临界电阻值，接上相应电阻，使检流计工作在临界阻尼或微欠阻尼状态，保证检流计阻尼时间最短，以便迅速读数。
磁电系电压表 — 基本电路
磁电系测量机构的偏转角 α 与流过它的电流Ｉ成正比。由于测量机构的内阻 R c固定，根据Ｕ =IR,α 也与 U成正比，
即
SU—— 测量机构电压灵敏度。
故磁电系测量机构同时也是一个最简单的电压表。直接测量时只能测量较低的电压（不超过 mv级）。此外，由于线圈内阻 Rc受温度的影响较大，在被测电压为定值时偏转角
α 将随温度而变，影响准确度。
由于以上原因，磁电系测量机构不能直接用作电压表。
USRUSIS U 11?
磁电系电压表 — 扩程方法
串联附加电阻的办法，如图
附加电阻由锰铜或其它电阻温度系数小的材料制成。
)( mgg RRIU
g
g
m RI
UR
磁电系电压表 — 扩程
附加电阻也有内附式和外附式两种，附加电阻大，意味着功耗越小。小功耗的附加电阻一般都做成内附式，多量程电压表可以把附加电阻做成分段式。有时附加电阻也称为倍压器。
例：有一磁电系测量机构，其满偏电流为 200μA，内阻为
300Ω，欲改成 60Ｖ量程的电压表，应接多大附加电阻。
解：
6
60 300 299.7K
200 10mg g
URR
I
磁电系电压表参数
电压表内阻越大，对被测电路的影响越小，测量误差越小。
电压表各量程内阻与相应电压量程的比值是一个常数，单位为,Ω/V，此值常标注于刻度盘上。
是电压表的重要参数，其值越大越好万用表（ Multimeter)
万用电表又叫繁用表或多用表，它具有多种用途、多种量程、携带方便等一系列优点，是电工、电子测量中最常用的工具、
在电气维修和调试工作中被广泛应用。
一般万用表可以测量直流电流、直流电压、
交流电压和直流电阻、音频电平等电量。
有的万用表还可以测量交流电流、电容、
电感以及晶体管 β值、频率等参量。
万用表 —— 外观图
万用表有指针式和数字式。指针式万用表是以表头为核心部件的多功能测量仪表，测量值由表头指针指示读取。数字式多用表的测量值由液晶显示屏直接以数字的形式显示，
读取方便，有些还带有语音提示功能。
万用表 —— 面板
MF50 万用表 —— 量程
直流电压 有 2.5V 10V 250V 1000V五个量程挡位。
交流电压 有 10V 50V 250V 1000V四个量程挡位。
直流电压 有 2.5mA 25mA 250mA三个常用档位，及
100ūA,2.5A两个扩展量程档位。
电阻 有 × 1 × 10 × 100 × 1K × 10K五个倍率挡位。
hFE 测量三极管直流放大倍数的专用挡位。
500型万用表 —— 测量机构
万用表由测量机构（习惯上称表头）、测量电路和转换开关组成。面板上装有转换开关、电阻测量档的调零旋钮以及接线柱或插孔等。
500型万用表的外型,500型万用表的电路图。从电路图上可以看出当转换开关位于不同位置时，
组成不同的测量电路，即可测量不同的电量。转换开关多采用多刀多掷开关，左面开关Ｋ 1是二层三刀十二掷开关，共十二个档位，右面开关 K2，
是二层二刀十二掷，也有十二个掷位。下面分别介绍当开关位于不同档位时，所组成的电路形式及其特点。
500型万用表原理总图
500型万用表 — 直流电流测量电路
500型万用表 — 直流电流测量原理
采用闭路式分流器来改变电流的量程。这种分流器的特点是整个闭合电路的电阻不变，分流器电阻减少的同时，表头支路的电阻增大了。这种形式的分流器与开路式相比较，更适合于万用表。
因为万用表转换开关经常转动，接触不好，对于开路式分流器来讲就会造成分流器断开，表头损坏。而在闭路式的分流器中，接触不好只不过该档电路不通，而不会造成表头的损坏。
500型万用表 — 直流电流测量原理
当转换开关置于不同档位时，该档的电流量程，即满偏电流值可按下式计算。
式中：
I—— 电流量程表头满偏时被测电路电流；
Ic—— 表头满偏电流；
Rsh—— 该量程的分流电阻；
Rc—— 该量程的表头支路总电阻。
sh
c
sh
R RcII
R
500型万用表 — 直流电流测量原理
例如开关置于右边第二档，该档的分流器电阻Ｒ
sh=675＋ 67.5＋ 6＋ 1.5＝ 750Ω ；表头支路的总电阻为 2.25＋ 12＋ 2.5＋ 1＋ 0.25＝ 18kΩ；表头满偏电流为 40μ A；可求得该档量程为１ mＡ。计算式中 2.5kΩ为表头内阻，式中 0.25kΩ 为可调电阻动触点右端的电阻值，考虑到每一只表头的内阻都不可能完全相等，如果某一表头内阻有些相差就要调可调节电阻值，使表头支路总电阻保持为１
８ kΩ 。
500型万用表 — 直流电压测量电路
500型万用表 — 直流电压测量原理
当转换开关置于直流电压档，组成的电路如图所示，图中采用,共用式,的附加电阻。用这种方法改变量程比用图所示的,单独配用式,的附加电阻改变量程的优点是电阻总值小，若用电阻丝绕制，可以节省材料。缺点是低量程电阻如烧断，
高量程也不能使用。
500型万用表 — 直流电压测量原理
当转换开关置于不同量程的档位时，指针满偏所对应的被测电压按下式计算：
U= I'c(R'c + Rad)
式中,
I'c—— 等效表头的电路满偏值；
R'c—— 等效表头的内阻
Rad—— 附加电阻。
500型万用表 — 直流电压测量原理
所谓等效表头是指表头与分流器所组成的电路，
可以用一个等效电路表示，如图的表头部分，可等效成一个 50μA、内阻为３ kΩ的表头。
500型万用表除用转换开关获得五种不同量程的直流电压测量档之外，还另设有一个 2500Ｖ的插孔，
当电表作为 2500Ｖ高压电压表使用时，附加电阻为 10Ｍ Ω，等效表头的电流为 250μA，内阻为
２,52kΩ。
500型万用表 — 直流电压测量原理
习惯上把等效表头满偏电流 I'c的倒数称为电压灵敏度,500型万用表直流电压测量电路的电压灵敏度为（注意不要与 SU混淆）
1/I'c=1/50× 10-6=20000*Q/V
2500Ｖ量程的电压灵敏度为
1/I'c=1/250× 10-6=4000*Q/V
500型万用表 — 交流电压测量电路
500型万用表 — 交流电压测量原理
当转换开关置于交流电压档，组成的电路如上图所示。
常用整流电路有半波和全波二种,500型万用表采用两只二极管组成半波整流电路。这种电路与只有一只整流管组成的半波整流电路相比，由于负半波时 D2导通，就可以基本消除 D1上所受的反压以及通过 D1的反向漏电流。
电路中的表头和整流器部分，可以简化成如下图所示的等效电路，也就是说相当于一支 113μA内阻 2.23KΩ的电流表。
500型万用表 — 交流电压测量等效表头
500型万用表 — 交流电压测量原理
磁电系电流表测量脉动电流，其指示值等于被测电流平均值。如果串接附加电阻作为电压表使用，
可测量脉动电压平均值；
交流电压表通常按有效值刻度，但要把平均值刻度改为有效值，必须乘以波形因数，即
U=K× Ucp
Ucp—— 电压平均值；
U—— 相应电压有效值；
K—— 波形因数；
500型万用表 — 交流电压测量原理
对于正弦波，半波整流后的波形因数 K=2.22；
正弦波全波整流后的波形因数 K=1.11；
500型万用表 — 电阻测量电路
500型万用表 — 电阻测量原理
当转换开关置于直流电阻档，组成的电路如上图所示,× 1K,× 10K档简化、等效电路如下图，
图中 1.9k的零点调节电阻；
从图中可知，当外电路短接时,Rx＝０，指针应在满偏位置。当外电路断开，即 Rx＝ ∞ 指针应停在机械零点位置。外电路电阻不同，通过表头的电流值也不同，即
1
c
cx
EI
RR
500型万用表 — 电阻测量简化电路
500型万用表 — 电阻测量原理
式中：
Rx—— 被测电阻；
RC—— 等效表头的等效内阻；
E1—— 电源电压；
从式中可见,Rx愈大,Ic愈小，所以 Rx的刻度与电流刻度方向相反，如图所示。
当Ｒ x＝ Rc时，表头指针恰位于满偏值一半的位置，
所以把Ｒ x=Rc称为欧姆中心值。一般测量电阻在
0.1～ 10倍的欧姆中心值范围内读数才比较准确，
为此测量电阻值时，应选择欧姆中心值与被测电阻值相近的档位进行测量。
用模拟万用表的欧姆档检测二极管的极性：
将万用表置于欧姆档的 R× 100或 R× 1k档,用两支表笔以两个方向分别与二极管两个电极相接；
两次测量得到两个阻值，若二极管质量良好,一次阻值应在 10k左右,另一次为无穷大,否则二极管损坏。
用万用表检测二极管
0∞
+
测得阻值为 ∞左右，黑表笔接的是负极。
在阻值测得较大的一次，黑表笔接的是二极管的负极。
模拟万用表在电阻档时，黑表笔连接内部电池的正极，红表笔连接负极。
返回基本电子元器件的识别与使用
0∞
+
测得阻值为 10k左右，黑表笔接的是正极。 测得阻值较小的一次，黑表笔接触的是二极管的正极。
返回基本电子元器件的识别与使用红表笔接负极，黑表笔接正极，显示的是,1.”。
当红色表笔接二极管的正极，黑色表笔接负极时，若二极管是好的,表上显示值是二极管的正向直流压降，锗管
0.2～ 0.3V，硅管 0.6～ 0.7V。
用数字万用表的二极管检测档检测二极管的极性返回基本电子元器件的识别与使用数字万用表的红表笔连接内部电池的正极，黑表笔连接负极。
0.65
+
二极管导通电压，单位 V
1.
+
返回基本电子元器件的识别与使用如何借助万用表检测可控硅
可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种，都是三个电极。单向可控硅有阴极（ K）、阳极（ A）、
控制极（ G）。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连，其引出端称 T2极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称 T2极，剩下则为控制极（ G）。
如何借助万用表检测可控硅
1、单、双向可控硅的判别：先任测两个极，若正、反测指针均不动（ R× 1挡），可能是 A,K或 G,A极（对单向可控硅）也可能是 T2,T1或 T2,G极（对双向可控硅）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅。且红笔所接为 K极，黑笔接的为 G极，剩下即为 A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅。再将旋钮拨至 R× 1或 R× 10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为 G极，黑笔所接为 T1极，余下是 T2极。
如何借助万用表检测可控硅
对于 1~6A双向可控硅，红笔接 T1极，黑笔同时接 G,T2
极，在保证黑笔不脱离 T2极的前提下断开 G极，指针应指示为几十至一百多欧（视可控硅电流大小、厂家不同而异）。然后将两笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明可控硅良好，且触发电压（或电流）小。
若保持接通 A极或 T2极时断开 G极，指针立即退回 ∞ 位置，
则说明可控硅触发电流太大或损坏。可按图 2方法进一步测量，对于单向可控硅，闭合开关 K，灯应发亮，断开 K
灯仍不息灭，否则说明可控硅损坏。
如何借助万用表检测可控硅
对于双向可控硅，闭合开关 K，灯应发亮，断开 K，
灯应不息灭。然后将电池反接，重复上述步骤，
均应是同一结果，才说明是好的。否则说明该器件已损坏。
指针表和数字表的选用
指针表和数字表的选用：
指针表读取精度较差，但指针摆动的过程比较直观，其摆动速度幅度有时也能比较客观地反映了被测量的大小（比如测电视机数据总线（ SDL）在传送数据时的轻微抖动）；
数字表读数直观，但数字变化的过程看起来很杂乱，不太容易观看。
指针表和数字表的选用
指针表内一般有两块电池，一块低电压的
1.5V，一块是高电压的 9V或 15V，在电阻档时其黑表笔相对红表笔来说是正端。
数字表一般用 9V的电池。在电阻档，表笔极性不变，
指针表的表笔输出电流相对数字表来说要大很多，用 R× 1Ω档可以使扬声器发出响亮的,哒,声，用 R× 10kΩ档甚至可以点亮发光二极管（ LED）。
指针表和数字表的选用
在电压档，指针表内阻相对数字表来说比较小，
测量精度相比较差。某些高电压微电流的场合甚至无法测准，因为其内阻会对被测电路造成影响
（比如在测电视机显像管的加速级电压时测量值会比实际值低很多）。
数字表电压档的内阻很大，至少在兆欧级，对被测电路影响很小。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。
测量技巧
测电阻：重要的是要选好量程，当指针指示于 1/3～ 2/3满量程时测量精度最高，读数最准确；
要注意的是，在用 R× 10k电阻档测兆欧级的大阻值电阻时，不可将手指捏在电阻两端，这样人体电阻会使测量结果偏小。
测量技巧
测电容：用电阻档，根据电容容量选择适当的量程，并注意测量时对于电解电容黑表笔要接电容正极。
①、估测微波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× 10kΩ档，
但只能测到 1000pF以上的电容。对 1000pF或稍大一点的电容，只要表针稍有摆动，即可认为容量够了。
测量技巧
③,测电容是否漏电：对一千微法以上的电容，可先用 R× 10Ω档将其快速充电，并初步估测电容容量，然后改到 R× 1kΩ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，否则就是有漏电现象。
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× 1kΩ档充完电后再改用
R× 10kΩ档继续测量，同样表针应停在 ∞
处而不应回返。
测量技巧
对高压（ 50V以上）或大容量电容，测量前应先行方电，避免损坏仪表；
测二极管、三极管、稳压管好坏：，可以用万用表的 R× 10Ω或 R× 1Ω档来在路测量 PN结的好坏。
测量时，用 R× 10Ω档测 PN结应有较明显的正反向特性（如果正反向电阻相差不太明显，可改用
R× 1Ω档来测），一般正向电阻在 R× 10Ω档测时表针应指示在 200Ω左右，在 R× 1Ω档测时表针应指示在 30Ω左右（根据不同表型可能略有出入）。如果测量结果正向阻值太大或反向阻值太小，都说明这个 PN结有问题，这个管子也就有问题了。
测量技巧
用数字表 PN节测量硅 PN节 0.5-0.7V；锗 PN节 0.2-0.4V
发光管 0.9V以上三极管 Vbe略大于 Vbc
万用表的使用
万用表测量电量的种类和量程都很多，而且，结构形式各异。因此使用中必须谨慎小心，避免造成不应有的损失。
使用前必须熟悉转换开关、旅钮和插孔的作用，
了解标度盘上每条刻度线所对应的被测量；
检查表笔所接的位置是否正确。此外还应明确要测什么和怎样测量在此路基础上，将转换开关转到相应的测量种类和量程档位；，
被测量的大小有时无法预先估计，这时应先用高量程试测，然后再以试测结果将量程减小到合适的位置。读数时也应根据被测量选取对应的读数标尺。
万用表的使用
测量直流电流、电压时应注意正负极性以免仪表指针反偏、碰弯；
测电流时万用表笔应串入被测电路中；测电压时万用表的表笔与被测电路并联；
测量较高电压 (如 220V)或较大电流 (如
0.5A)时不应带电转动开关和旋钮，以免产生电弧，烧坏开关触点；
由于整流元件的非线性影响，指针式仪表不适宜测量毫伏级交流信电这时应。
万用表的使用
万用表交流挡实际测出的是正弦波整流后的半波或全波的平均值，而标尺以其有效值分度．若被测电压为非正弦波，平均值与有效值的 0.9倍关系不再成立，因此，不能直接读数；
严禁在被测电路带电的情况下测量电阻。因为这样测量既使测量结果不正确，又极易损坏仪表。
万用表的使用
测量结束后，应将转换开关旋至最高电压档或空档。
测量含有感抗的电路中的电压时，应在切断电源之前先断开万用表，以防自感现象产生的高压损坏万用表。
长期不用的万用表应将电池取出，
避免电池存放过久而变质，漏出电解液腐蚀电路。
