正文 第18章(3 / 3)

模擬萬用表

萬用表的型號很多,按其讀數方式可分為模擬式萬用表和數字式萬用表兩大類。模擬式萬用表通過指針在表盤上擺動的大小來指示被測數據,因此也稱為機械指針式萬用表,其優點是價格便宜、使用方便、量程多、功能全等。

萬用表的組成結構

萬用表主要由表頭、轉換裝置和測量電路組成。各種型號的萬用表麵板結構不完全一樣,但都有帶有標度尺的標度盤、轉換開關的旋鈕、測量電阻時實現零歐姆調節的旋鈕及供測量接線用的接線柱等。

1)表頭

萬用表表頭采用高靈敏度的磁電係測量機構。磁電係測量機構隻能用來測量直流量,它由固定的磁路係統和可動線圈兩部分組成。固定部分由永久磁鐵、極掌及圓柱形鐵心構成;可動部分包括鋁框架及繞在鋁框架上的可動線圈、前後兩根半軸、遊絲和指針等。框架的兩端分別固定著半軸,半軸的另一端通過軸尖支承於軸承中。指針安裝在前半軸上,兩個彈簧遊絲也安裝在半軸上。

永久磁鐵產生的磁場,在極掌和圓柱形鐵心之間的氣隙中呈均勻的輻射狀態分布。當被測電流通過遊絲引入到線圈中,在均勻磁場作用下,載流導體(線圈)受力,產生的電磁轉矩M為:

M=KiI

式中:I——流入線圈的被測電流值;Ki——與結構有關的常係數,即:產生的電磁轉矩與線圈通過的電流成正比。

在電磁轉矩作用下,線圈和指針一起偏轉。當活動部分偏轉時,彈簧遊絲將產生反作用力矩。反作用力矩Mα與偏轉角α成正比,即:

Mα=Dα

式中:D——遊絲的反作用係數,其大小與遊絲的材料和尺寸有關。

當電磁轉矩與反作用力矩平衡時

Mα=M

即:Dα=KiI

於是α=KiI/D=KI

式中:K=Ki/D——常係數。這時活動部分就停留在這一平衡位置,偏轉角α與被測電流I成正比,儀表指針便指出被測電流的大小。

表頭的電路符號。

表頭的基本參數包括表頭內阻、靈敏度和直線性,這是表頭的三項重要技術指標。表頭內阻Rg是指動圈所繞漆包線的直流電阻,嚴格講還應包括上下兩盤遊絲的直流電阻。內阻高的萬用表性能好。萬用表表頭內阻一般在幾千歐姆左右。表頭靈敏度Ig是指表頭指針達到滿刻度偏轉時的電流值,亦稱滿度電流。這個值越小,說明表頭靈敏度越高,表頭性能越好。通常表頭靈敏度隻有幾微安到幾百微安。表頭直線性是指表針偏轉幅度與通過表頭電流強度幅度是相互一致的。

根據磁電係測量機構的工作原理,其指針的偏轉角α與被測電流I的大小成正比,因此儀表的刻度是均勻分布的,這樣給準確讀數帶來了方便。

2)轉換開關

轉換開關是用來選擇測量項目和量程的。轉換開關由多個固定觸點和活動觸點組成。當固定觸點與活動觸點接觸時就可以接通電路。活動觸點一般稱為“刀”,固定觸點一般稱為“擲”。萬用表中采用的轉換開關通常為多刀多擲,且各刀之間是聯動的。當轉換開關轉到某一位置時,可動觸點就和某個固定觸點接觸,從而接通相應的測量電路。因此,要求轉換開關必須觸點緊密可靠,導電良好,定位準確,旋轉時輕鬆、具有彈力和手感舒適。

3)測量電路

測量電路是用來把各種被測量轉換到適合表頭測量的微小直流電流的電路,它由電阻、半導體元件及電池組成。它能將各種不同的被測量、不同的量程,經過一係列的處理統一變成一定量限的微小直流電流送入表頭進行測量。