万用表有数字量和模拟量两种，各有特点。在模拟量万用表中型号繁多，但其工作原理基本相同，即都是采用磁电系测量机构作表头，配合一个或两个转换开关和测量线路，以实现不同功能和不同量限的转换。下面以MF47型万用表为例分析其原理和使用方法。其外形见图1-25。

图1-25　MF47型万用表外形图

（一） 万用表的组成

万用表在结构上主要由表头 （指示部分）、测量电路、转换装置三部分组成。

1.表头

万用表的表头一般都采用灵敏度高、准确度好的磁电式直流微安表。它是万用表的关键部件，万用表性能如何，很大程度上取决于表头的性能。表头的基本参数包括表头内阻、灵敏度和直线性，这是表头的三项重要技术指标。表头内阻是指动圈所绕漆包线的直流电阻，严格讲还应包括上下两盘游丝的直流电阻。内阻高的万用表性能好。多数万用表表头内阻在几千欧姆左右。表头灵敏度是指表头指针达到满刻度偏转时的电流值，这个电流数值越小，说明表头灵敏度越高，这样的表头特性就越好。通电测试前表针必须准确地指向零位。通常表头灵敏度只有几微安到几百微安。表头直线性，是指表针偏转幅度与通过表头电流强度幅度是相互一致的。

图1-26　万用表刻度盘

万用表表头的刻度盘上备有对应于不同测量对象的多条标尺，如图1-26所示，每一条标尺上都标明着被测量的标志符号。测量值的大小应根据被测量及量限，在相应的标尺上读出指针指示的数值。同时，刻度盘上其余部分还刻有测量所需的符号，其符号及意义见表1-3所示。

表1-3　万用表表盘常用符号及其意义

2.测量电路

测量电路是万用表的重要部分。正因为有了测量电路才使万用表成了多量程电流表、电压表、欧姆表的组合体。万用表测量电路主要有电阻、电容、转换开关和表头等部件组成。在测量交流电量的电路中，使用了整流器件，将交流电变换成为脉动直流电，从而实现对交流电量的测量。

（1）直流电路的测量电路。

万用表的直流电流测量电路实际上是一个多量程的直流电流表。由于表头的满偏电流很小，所以采用分流电阻来扩大量程，一般万用表采用闭路抽头式环形分流电路，如图1-27所示。这种电路的分流回路始终是闭合的。转换开关换接到不同位置，就可改变直流电流的量程，这和电流表并联分流电阻扩大量程的原理是一样的。

（2）直流电压的测量电路。

万用表测量直流电压的电路是一个多量程的直流电压表，如图1-28所示。它是由转换开关换接电路中与表头串联的不同的附加电阻，来实现不同电压量程的转换。这和电压表串联分压电阻扩大量程的原理是一样的。

图1-27　多量程直流电流表原理图

图1-28　多量程直流电压表原理图

（3）交流电压的测量电路。

磁电式微安表不能直接用来测量交流电，必须配以整流电路，把交流变为直流，才能加以测量。测量交流电压的电路是一种整流系电压表。整流电路有半波整流和全波整流电路两种。整流电流是脉动直流，流经表头形成的转矩大小是随时变化的。由于表头指针的惯性，它来不及随电流及其产生的转矩而变化，指针的偏转角将正比于转矩或整流电流在一个周期内的平均值。流过表头的电流平均值I0与被测正弦交流电流有效值I的关系为：

由以上两式可知，表头指针偏转角与被测交流电流的有效值也是正比关系。整流系仪表的标尺是按正弦量有效值来刻度的，万用表测交流电压时，其读数是正弦交流电压的有效值，它只能用来测量正弦交流电，如测量非正弦交流电，会产生很大的误差。图1-29和图1-30，为测量交流电压的电路。

图1-29　半波整流多量程交流电压表原理图

图1-30　全波整流多量程交流电压表原理图

（4）直流电阻的测量电路。

在电压不变的情况下，若回路电阻增加一倍，则电流减为一半，根据这个原理，就可制作一只欧姆表。万用表的直流电阻测量电路，就是一个多量程的欧姆表。其原理图如图1-31所示。

把欧姆表“+”、“-”表短接，调节限流电阻RC使表针指到满偏转位置，在对应的电阻刻度线上，该点的读数为零。此时电流为

式中 RZ——欧姆表的综合内阻。

图1-31　欧姆表测量电阻原理

式中 RC——限流电阻；

RA——表头内阻；

RB——分流电阻；

r0——干电池内阻。

去掉短路，在 “+”、“-”间接上被测电阻，则电流下降为I′，此时

由上可知，I′的大小即反映了RX的大小，两者的关系是非线性的，欧姆标度为不等分的倒标度。当被测电阻等于欧姆表综合内阻时 （即RX=RZ），指针指在表盘中心位置。所以RZ的数值又叫做中心阻值，称为欧姆中心值。由于欧姆表的分度是不均匀的，在靠近欧姆中心值的一段范围内，分度较细，读数较正确，当RX的值与RZ较接近时，被测电阻值的相对误差较小。对于不同阻值的RX值，应选择不同量程，使RX与RZ值相接近。

欧姆测量电路量程的变换，实际上就是RZ和电流I的变换。一般万用表中的欧姆量程有R×1、R×10、R×100、R×1k、R×10k等，其中R×1量程的RX值，可以从欧姆标度上直接读得。

在多量程欧姆测量电路中，当量程改变时，保持电源电压E不变，改变测量电路的分流电阻，虽然被测电阻RX变大了，而通过表头的电流仍保持不变，同一指针位置所表示的电阻值相应变大。被测电阻的阻值应等于标度尺上的读数，乘以所用电阻量程的倍率，如图1-32所示。

电源干电池E在使用中，其内阻和电压都会发生变化，并使RZ值和I改变。I值与电源电压成正比。为弥补电源电压变化引起的测量误差，在电路中设置调节电位器RP。在使用欧姆量程时，应先将表笔短接，调节电位器RP，使指针满偏，指示在电阻的零位。即进行“调零”后，再测量电阻值。

图1-32　多量程欧姆表原理图

图1-33　提高电源电压测量高阻值电阻

在R×10k量程上，由于RZ很大，I很小，当I小于微安表的本身额定值，就无法进行测量。因此在R×10k量程，一般采用提高电源电压的方法来实现扩大其量程，如图1-33所示。

（二） 正确使用方法

万用表的类型较多，面板上的旋钮、开关的布局也有所不同。所以在使用万用表之前必须仔细了解和熟悉各部件的作用，认真分清表盘上各条标度所对应的量，详细阅读使用说明书。万用表的正确使用应注意以下几点：

（1）万用表在使用之前应检查表针是否在零位，若不在零位上，可用小螺丝刀调节表盖上的调零器，进行“机械调零”，使表针指在零位。

（2）万用表面板上的插孔都有极性标记，注意正负极性。用欧姆挡判别二极管极性时，注意“+”插孔是接表内电池的负极，而 “-”插孔（也有标为“*”插孔）是接表内电池正极。

（3）量程转换开关必须拨在需测挡位置，不能拨错。如在测量电压时，误拨在电流或电阻挡，将会损坏表头。

（4）在测量电流或电压时，如果无法估算被测电流、电压的大小，应先拨到最大量程上试测，防止表针打坏。然后再拨到合适量程上测量，以减小测量误差。注意不可带电转换量程开关。

（5）在测量直流电压、电流时，正负端应与被测的电压、电流的正负端相接。测电流时，要把电路断开，将表串接在电路中。

（6）测量高压或大电流时，要注意人身安全。测试表笔要插在相应的插孔里，量程开关拨到相应的量程位置上。测量前还要将万用表架在绝缘支架上，被测电路切断电源，电路中有大电容的应将电容短路放电，将表笔固定接好在被测电路上，然后再接通电源测量。注意不能带电拨动转换开关。

（7）测量交流电压、电流时，注意必须是正弦交流电压、电流。其频率也不能超过说明书上的规定。

（8）测量电阻时，首先要选择适当的倍率挡，然后将表笔短路，调节 “调零”旋钮，使表针指零，以确保测量的准确性。如 “调零”电位器不能将表针调到零位，说明电池电压不足，需更换新电池，或者内部接触不良需修理。不能带电测电阻，以免使坏万用表。在测大阻值电阻时，不要用双手分别接触电阻两端，防止人体电阻并联上去造成测量误差。每换一次量程，都要重新调零。不能用欧姆挡直接测量微安表表头、检流计、标准电池等仪器、仪表的内阻。

（9）在表盘上有多条标度尺，要根据不同的被测量去读数。测量直流量时，读 “DC”或 “—”标度尺，测交流量时读“AC”或 “～”标度尺，标有 “Ω”的标尺为测量电阻时使用。

（10）每次测量完毕，将转换开关拨到交流电压最高挡，防止他人误用而损坏万用表。也可防止转换开关误拨在欧姆挡时，表笔短接使表内电池长期耗电。

万用表长期不用时，应取出电池，防止电池漏液腐蚀和损坏万用表内零件。

（三） 使用实例

1.交流电源相线的寻找

在检修220V交流电源时，经常需要寻找出电源的相线和零线。如果身边无测电笔的话，利用一块万用表也可迅速、准确、安全地找到。具体方法如下：

（1）测量法。

将万用表拨到交流250V或500V挡，第一支表笔接电源的一端，第二支表笔接大地。如果接地良好（例如直接连到水管、暖气片、机床等上面，或者接到比较潮湿的地面上），那么当万用表读数为220V左右时，第一支表笔接的就是电源的相线。如果仪表指针不动，说明第一支表笔接的是零线。即使接地表笔对地的接触电阻较大，当用另一支表笔接相线时，指针也会有明显的偏转，据此也能确定相线端。

（2）非接触法。

非接触法也叫感应法，万用表仍拨到交流250V或500V挡。将第一支表笔接电源的任意一端，假定它是接到相线上，将第二支表笔悬空放置在桌子上，人体靠近并用一只手握住第二支表笔的绝缘棒（注意手不能接触导电部分）。这时从电源相线→第一支表笔→万用表交流电压挡内阻→第二支表笔的绝缘棒→人体电阻→大地构成了回路，所以有微弱的电流通过表头，表头指针一般可偏转2～10格。万用表的灵敏度越高，偏转愈明显，但当测到零线时表头指针就不会动。

此法的优点是测量迅速、安全，且适用于任何型号的万用表，缺点是表头指针的偏转太小。(www.daowen.com)

（3）接触法。

接触法与非接触法的区别仅在于，接触法需要用一只手直接接触第二支表笔的带电部分，第一支表笔仍接到电源侧。当测到的是相线时，万用表指针必有明显的偏转，若表头指针不动，说明检查到的是地线端。

此法的优点是判断准确、迅速，但必须注意人身安全。为此规定3条适用范围，如下：

1）万用表交流电压挡必须拨到500V挡，由于该挡内阻较高，测量时通过的人体电流很小，比较安全。

2）万用表的交流电压灵敏度必须在2kΩ/V以上，而且此值愈大，500V挡内阻愈高，使用也愈安全。

3）此法不得用于测量高压（400V以上）。

注意事项：

1）用接触法寻找相线时，应单手操作。预先将第一支表笔插到电源插座里，或搭在电源引出线上，然后再用手接触第二支表笔头。

2）若第一支表笔碰触任何一根导线，指针都有偏转，其中一次偏转较大，另一次偏转较小，则可判定是零线接地不良，或对地已开路，并且偏转较大的一次碰的是相线。一般零线紧挨着相线排列，在零线上也可感应出几十伏的电压。如果用试电笔检查，会看到两根电源线都“带火”，其中较亮的一根是相线。

2.判断变压器的同名端

测量电路如图1-34所示，合上开关S一瞬间，观察电流表A指针偏转方向，如果指针向右偏转，则a、b为同名端；如果指针向左偏转，则a、b为异名端。

3.电平的测量

万用表只适用测量音频电平。其电平测量刻度是利用交流10V挡，并按600Ω负载设计的。这是因为我国通信线路普遍是采用特性阻抗为600Ω的架空明线，通信终端设备及测量仪表的输入、输出阻抗也是按600Ω设计的。零电平表示在600Ω 阻抗上产生1m W的电功率，它所对应的电压为0.775V。电平的测量与测交流电压的原理相同。如果被测的负载Z不等于600Ω，应按下式进行修正。

图1-34　判断变压器同名端

4.判定电解电容的正负极

电解电容器属于有极性元件，在电路中不允许反接，否则容易击穿损坏。对于无标记的电解电容器，可以根据该器件的正向漏电电阻大于反向漏电电阻的特点，来判断正负极。万用表拨到R×1k挡，用交换表笔的办法分别测正、反向漏电阻。最后以漏电电阻较大的一次为准，此时负表笔接的是电解电容正极，正表笔接的是负极。

注意事项：

（1）若被测电解电容器的容量较大，在交换表笔进行第二次测量时极易打表，应先将电容短路一下，以便把第一次测量过程中所充电的电荷泄放掉。注意，测大容量电解电容时的充电电流也较大，可能出现表针打表的现象，但不会损坏表。

（2）对于刚使用不久的电解电容器，必须把两极短路后再测，避免电容器内积存的电荷经万用表放电，烧毁表头。

（3）不能用此法判定正向漏电严重的电解电容器的极性，因测出的正、反向电阻相差甚微。这种电容应废弃不用。

5.判定电动机定子绕组的始端与未端

三相异步电机的定子绕组为三相对称绕组，通常有星形和三角形接法，见图1-35。为了确定定子绕组引出线的连接方式，需要找出定子绕组的始端与未端。

图1-35　定子绕组的两种接法

（a）星形接法；（b）三角形接法

先按判断变压器同名端方法找出哪两端为同极性端，然后再参照图1-36 （a）的电路，利用万用表50μA挡判定定子绕组的始、未端。在合上S的一瞬间，若表针的摆动幅度较大，说明绕组②和绕组③是始端与未端相接的（即首尾相接），因此感应电动势相加，见图1-36 （b）。若表针几乎不动，说明绕组②和绕组③是始端与始端相接，产生的感应电动势彼此抵消了，见图1-36 （c）。

图1-36　判定定子绕组的始、未端

6.检查发光二极管的好坏

发光二极管也具有单向导电的特性，使用R×1k挡可测出其正、反向电阻，但不能检查其能否正常发光。一般发光二极管的正向压降UF为1.5～2.3V，而万用表的R×1或R×10挡使用1.5V电池，所以不能使管子正向导通发光。R×10k挡的电池电压虽然较高，但内阻太大，提供的工作电流太小，管子也不会发光。

采用双表法可以检查发光二极管的发光情况。最好选用同一种型号的两块万用表，均拨到R×1或R×10挡，按图1-37 （a）所示串联使用，以提供较高的正向电压。等效电路见图1-37 （b）。图中VD表示发光二极管。

图1-37　利用双表法检查发光二极管

假定两块万用表均采用MF30型，并且均拨到R×1挡。因为一块表的电池电压E=1.5V，欧姆中心值R0=25Ω，所以总电压和总电阻分别是

如果看成一块新表，就得到图1-37 （c）。新表的满度电流是

可见满度电流值并未改变。

发光二极管在工作时应加限流电阻R，使工作电流IF在10～30m A，最大不超过50m A，否则功耗太高，会损坏管子。一般典型工作电流可选10m A。IF的计算公式为

图1-37 （c）中，R0起限流电阻作用，故不必另加限流电阻。磷砷化镓发光二极管的正向压降最低，为1.5V左右。将E′=3V，R′0=50Ω代入上式，可求出用双表法测量时的工作电流为

因此对管子没有危险。电路接通后，管子能发出红光。