指针式万用表的工作原理图解（附指针式万用表的结构和电路图）

阿瑞 • 2022年11月15日 15:53:09 • 投稿 • 阅读 3530

指针式万用表是一种较为古老的测试工具，在如今几乎是数字表一统天下的时候，凭借它的一些独到之处，仍被很多人在继续使用。

为帮助大家更好的了解和使用指针式万用表，下面分两方面將有关常识作一简单介绍:

一.机械结构

指针式万用表的机械部分主要由表头、表壳和功能开关三部分组成。在这当中最核心的部分当属表头。它一般情况下是由滿度电流几十μA的动圈式表头来充当

动圈式表头是利用电磁原理来工作的。当有电流通过线圈时会产生磁场，由于线圈本身已置身于磁场之中，所以两个磁场会发生相互作用，使动圈带动指针发生偏转。这个偏转又会受到游絲的制约，当两个力达到平衡时，指针就会停下来。我们通常会把驱动指针到达滿度所需的电流称为表头的灵敏度，比如MF10型9.3μA、MF47型46.5μA等。一般来说表头灵敏度越高，仪表的各项指标越好。

表头的灵敏度主要由三个因素决定:即动圈的圈数、游絲硬度和磁场强度。当然提高灵敏度也是有限度的。动圈的圈数过多会加大自身重量影响轴尖的运转精度，游絲过软也同样会影响精度。对于磁场强度来说，当然是间隙越小越好。但过小的间隙又会限制动圈的圈数。所以在设计时这三者都是要经反复权衡的。

指针式表头的另一个重要指标就是线性。所谓线性好坏就是指表针的偏转幅度能否严格的正比于通过动圈电流的大小。

为获得良好的线性会采用两项措施:一是上下两个游絲实施反装，即上面游絲收紧时，下游絲则处于松驰方向，以使其合力始终保持均匀。二是在外磁式表头的磁场中心放置一个柱形软铁，让磁力线均匀分布。

表头还有另外三项指标也很重要，那就是“防震、平衡和阻尼”。轴承罗絲的内部会装有微形弹簧，使宝石轴承能很好的吸收来自外界的振动，保护轴尖不会受损。而平衡则是要保证仪表处于仼何姿态，指针所指位置都不会发生变化。它是通过调整十字或Y型平衡装置上的配重来实现的。至于阻尼，则大都采用铝合金来制作动圈的⻣架。当动圈发生偏转时，铝合金框架中会产生电流，由这个电流生成的磁场会阻碍动圈的偏转，从而起到阻尼作用。当然也有采用无骨架的“脱胎”式线圈的，那就只能靠分流电阻来实现阻尼了。

万用表的功能转换开关是实现“万用”的关键环节。它一般分为两种形式:一是采用专门设计的转换开关。它具有可靠性高、寿命长并且可以充当其它元件支架的特点。但成本高，生产制作相对复杂。为降低生产成本，现在大都采用PC板来制作，既简捷美观又能提高生产效率。

二.电路部分

下面是MF47型万用表的原理图

之所以被称为“万用表”是因为它综合了电流、电压和欧姆表的全部电路，并通过转换开关来实现灵活切换。为便于理解我把几种不同功能的电路简化为下面4个原理图

左起第一个为电流表，它是通过改变分流电阻大小来实现对不同电流测量的，电阻越小，所测电流越大。第二和第三分别是直、交流电压表，通过转换开关改变分压电阻即可测量不同电压。显然，表头灵敏度越高，测同样电压时可选更大的分压电阻，这就大大减小了测量时的附加误差。第四个是测电阻的原理图。通过改变倍律电阻可分别实现从Rⅹ1～Rx10K的转换。而倍律电阻和其它所有电阻串并连的总阻值，就是欧姆档的中心刻度。这个中心刻度很重要，它是计萛、绘制欧姆档刻度的基础和依据。

万用表在电阻的选用上也是很讲究的。为减小因阻值及温度变化引起的误差，过去的万用表会把1KΩ以下的电阻采用合金电阻絲绕制的方式来生产。为了消除线绕引起的测试误差，有的还采用双线并绕的工艺来抵消电感、提高精度。

那时之所以要采用这样的工艺主要原因有两个，一是受材料和技术水平限制，当时难以批量生产高精度的金属膜（或碳膜）电阻，二是那时的万用表属于仪器设备类售价很高。比如MF10型的售价已超过百元，相当于普通工人三个月的工资，因此有足够的成本空间来容纳这些高价格的元器件。而現在的万用表已基本归属工具类，售价也是一降再降，再加上高精度金属膜电阻生产工艺的成熟，所以这种线绕电阻已难觅综影了。

在保证仪表安全方面，指针式万用表主要采取了两项措施:一是在输入端串接了保险絲，二是在表头上正反各并联一个二极管，利用二极管的钳位作用，把加在表头的最高电压限制在0.6～0.7ⅴ以下。而表头的滿度电压一般都在0.1～0.2V之间，此时二极管还处于截止状态，因此不会对表头工作造成影响。

上面我为大家简要介绍了指针式万用表的结构和原理，了解这些对于正硧、合理的使用仪表以及对简单故障的判断和处理，是会有很大帮助的。