本刊第10期的附加光盘《数字万用表使用·选购·制作》介绍了数字万用表的基本使用方法,引起了广大读者的关注,同时也提出了一些深一层的问题。为此我们选择了几个带有普遍性的问题介绍如下。
分辨力用来表示测量机构的技术性能和各挡的技术性能。数字万用表在最低电压量程上末位1个字所对应的电压值,称作仪表的最高的分辨力。表1列出了5位以下的一些数字万用表的最高分辨力。
随着量程的变换,分辨力也作相应的变化。同一块表,同一测量功能条件下,量程越小,分辨力越高。如3\(\frac{2}{1}\)位数字万用表,在直流电压200mV挡的分辨力为100μV,而1000V挡的分辨力是1V(因3盰/1最大显示数为1999)。
对于不同位数的万用表,测量同一功能数值时,其分辨力也有所不同。比如用321位的万用表测量220V的交流电压,因为3\(\frac{2}{1}\)位的交流电压挡一般只设200V和750V两挡,如果选200V挡,分辨力可达0.1V,但因被测电压为220V,超过了200V挡的测量范围,因此只能选750V挡,即用四位(1999)来显示被测数值,因此分辨力就降到了1V。而3\(\frac{4}{3}\)位的万用表次高交流电压挡设计为400V,所以就可以用四位(3999)来显示三位数,显然分辨力可达到0.1V。
因数字式万用表不同型号的电阻挡,其开路电压、短路电流都不完全相同,但都比指针式万用表偏小。表2列出了DT840D型数字万用表各电阻挡的开路电压和短路电流值。
鉴于数字式万用表电阻挡所提供的测试电流很小,测量晶体管正向电阻时,要比用指针万用表的电阻挡(如MF47×100挡的电流为1mA左右)的测量值高出几倍,甚至几十倍。例如:用MF47指针式万用表测量9012型晶体三极管时(红表笔接基极),E、B极间的正向电阻为1.8kΩ,C、B间的正向电阻为1.6kΩ。而用DT930F型数字万用表200kΩ挡(开路电压0.7V)测9012三极管时(黑表笔接基极),E、B间的正向电阻为45.8kΩ,C、B间的正向电阻为45.4kΩ。
当用VT60E型数字万用表电阻挡测9012三极管时,因电阻挡的开路电压只有0.45V,所以测出的正向电阻极大,E、B间正向电阻为35.1MΩ,C、B间正向电阻为30.4MΩ。
从以上测量结果可以看出,用数字式万用表电阻挡测量晶体三极管的正向电阻是不太合适的,因此改用二极管挡测量PN结的正向压降的方法去判断晶体三极管的E、B、C比较合适。我们曾选用了不同挡次和型号的数字万用表,如DT830B、DT930F、VT60E等数字万用表;用二极管挡去测试晶体三极管的E、B、C都取得了准确的测试结果。
另外用数字万用表二极管挡测发光二极管的正向压降,判断发光二极管的好坏并判别正负极时,开路电压大于2V的数字式万用表是适用的,如DT830B、DT930F等表的二极管挡开路电压为2.8V的数字表是适用的。但若用二极管挡的开路电压小于2V的数字万用表,如VT60E(二极管挡开路电压为1.48V)就不能直接测出发光二极管的好坏(因一般发光二极管的导通电压都大于1.6V)。
数字万用表测量交流电压时,读出数值的处理有两种方式,一种是利用平均值响应的AC/DC转换器,实际反映的是正弦电压的平均值,然后根据平均值与有效值之间的确定关系,通过调整线性整流放大器的输出电压幅度,来使仪表直接显示出交流电压的有效值。但这种处理方法,当被测正弦电压的失真度超过5%时,测量误差将明显增大。而且利用平均值响应的数字万用表不能直接测量方波、三角波、锯齿波等非正弦电压。
第二种测量交流电压的处理方式就是利用真有效值AC/DC转换器,直接测出交流电的有效值。因测量原理符合有效值电压的定义式,故称之为真有效值(True RMS)。其读数比平均值AC/DC转换式数字万用表更准确,也更客观,可不必考虑被测波形的参数变化。因此真有效值的数字万用表在测量交流电压时优于平均值响应的数字万用表。
普通的321位、4\(\frac{2}{1}\)位袖珍式数字万用表在规定准确度指标内,只能测量40~400Hz(或45~500Hz,少数可超过1kHz的低频信号)。造成数字万用表使用频率不能过高的原因主要有两点:第一,数字万用表的输入电容(包括表笔引线的分布电容)较大,一般为十几皮法至一百多皮法,这与仪表型号和所选交流电压挡有关。第二,数字万用表中的AC/DC转换器的频率范围较窄(一般为几十赫至几千赫)。
如果想用数字万用表测量高频信号电压,可按图1所示电路,用自制的高频探头代替AC/DC转换器。应当注意的是高频探头输出的是直流电压,要将数字万用表拨至直流电压挡才能与高频探头相匹配。使用高频探头测量高频信号其工作频率可达几十兆赫以上。
有些数字万用表,如DT950、DT960、VT60E,设置了相对值测量键(RELΔ),按下此键后首次测量值即被存储下来,以后再测量的结果自动减去初始值,在显示器上只显示二者的差值。比如第一次测了一个100kΩ的电阻,按下了RELΔ键,第二次再测一个102kΩ的电阻,就只显示002.0kΩ(其差值为2kΩ),如第三次再测量一个99kΩ的电阻,就只显示-001.0kΩ。利用相对值测量键可进行电阻配对,元器件筛选,探头阻值的自动补偿,还可测量电压、电流、温度等的相对值。
数字万用表的大电流挡(10A或20A)一般都是用锰铜丝作分流电阻的。如果测量时间超长,分流电阻(锰铜丝)就会因过热后改变阻值,造成附加温度误差。另外,一般大电流挡都未加保护装置,一旦电流超过允许值就有可能烧毁仪表。因此在测量大电流时(安培级),测量时间不宜超过10s。
给没有测温功能的数字万用表增加测温功能是很容易的,可按图2电路附加一个温度传感头即可,只要把温度传感器LM35D的输出端②脚和③脚接至数字万用表的直流2V挡,即可读出分辨力为0.1℃的温度读数,如表上读数为375mV,即温度为37.5℃。
LM35D的测温范围为4~100℃,输出电压直接与摄氏温度成比例,灵敏度为10mV/℃。输出电压与温度的线性关系精确度好,其精度典型值为±1℃。电源电压为4~20V。
八、UT60E型数字万用表可通过串行口与电脑相连进行联机测量,并记录下测量的数据(见图3),但只能在测量软件中显示上一次保存的测量数据,既无法打印,也无法把具体数值复制到其他文字处理软件(如WORD)中,怎么办?

数据区的数据保存在接口软件安装目录下的文件“Ut70bdb.DB”中(默认安装目录为“C:\Program Files\UT60E Interface Program”),该文件是一个Paradox格式数据库的表格文件。
我们可以用Access、Foxpro、Delphi等数据库软件来阅读其中的数据。由于微软公司的Office软件中已包含Access组件,其使用较为广泛,我们就以Access为例介绍怎样阅读该数据表文件并把它转变成WORD等文字处理软件可以打开的格式,其它软件可参照相应方法操作:
首先点击开始→程序→Microsoft Ac-cess运行该软件,程序会提示用户选择是打开已有文件还是新建一个数据库,见图4。由于Access不能直接打开Paradox格式的数据库文件,我们选择新建一个空数据库。
设置好数据库的文件名和保存位置后操作界面出现一个空数据库,见图5。
点击文件菜单下“获取外部数据”中的“导入”,见图6。在弹出的导入对话窗口中选中前面提到的文件“Ut70bdb.DB”。注意文件类型应选择“Paradox (9鄢.db)”,见图7。
点击导入按钮后,数据库中会出现一个新的数据表:Ut70bdb。见图8。
双击该数据表即可看到类似接口软件中显示的数据,见图9。
此时可直接把数据打印出来或利用文件菜单中的“导出”功能把数据保存为TXT纯文本文件、Excel文件或其他格式的数据库文件,见图10。

(沈长生)






