摘要：万用电表又称“多用电表”“复用电表”，简称“万用表”，是电工电子维修及实验人员常用的测量仪表。万用表可分为模拟指针式万用表和数字式万用表以及数字钳形万用表，都是通过档位开关（拨盘）选择相应的测量功能来实现对各种电量的粗略或精确测量。

一、模拟指针式万用表（Multimeter）

指针万用表是透过表内电阻的串并联分压分流与电磁感应原理来对模拟电学量诸如电压、电流进行测量的仪表，通过表头的电流固定在50μA（满刻度量程时通过表头的满度电流）

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模拟指针式万用表

1、构造及配件

a）游丝表头：二极管整流磁电系直流微安表，这是指针式万用表的心脏部位，目前流行的表头一般是50μA表头，可分为外磁式表头和内磁式表头，表头构造主要有表盘、磁钢、极掌、指针、游丝、可动线圈、圆柱形铁芯、平衡锤、调零螺杆和前后固定螺丝等部件构成，见图1、2

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图1 外磁式表头结构

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图2 内磁式与外磁式之区别

b）张丝表头：如图3是张丝支承表头结构，当下主要应用于高精度仪表，它的特点主要有：

①无摩擦。相比于游丝轴尖轴承表头，张丝表头由于没有轴尖摩擦，其精度更高；

②无倾斜影响。万用表有平放使用和垂直使用的方式，游丝表在倾斜时会导致误差增大，而张丝表的支承结构令其根本无倾斜影响；

③耐冲击、耐振动。游丝表中的轴尖轴承仅有15μm，受到冲击时容易断裂导致呆表，张丝由于没有轴尖轴承所以耐受外力冲击的效果更好。

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图3 张丝支承表头

无论是游丝表还是张丝表，其可动线圈都是在洛伦兹力作用下产生电磁力矩，带动指针偏转指示相应的刻度示数。

c）档位开关：也称“选择开关”“功能开关”以供各种不同电量测量功能选择，一般有交直流电压测量档、直流电流测量档和电阻测量档，同时还有一些辅助功能比如晶体管放大倍数测量、电容量测量等等，见图4

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图4 MF 47型指针万用表

d）欧姆调零旋钮：用于电阻测量档位的电调零，在使用电阻档时需要将红黑表笔短接，若指针没有指正最右的电阻零刻度线则需要调节欧姆调零旋钮，使得指针指在电阻0刻度线，接着才可以进行电阻的测量；

e）机械调零旋钮：在表蒙上有一枚一字螺丝用于表头调零，在无任何电量输入的情况下使用一字螺丝批调节指针位置，使其指在最左边的0刻度线，调零后不需要多次调零以免损坏调零螺杆造成精度下降；

f）表笔插孔：用于连接表笔与测量机构，其中的“com”公共接口(common)连接黑表笔，“+”接口连接红表笔，国产万用表还有10A大电流专用插孔和高压2500V测量专用插孔，上图4是天宇MF 47型模拟指针万用表。

g）附件：测试表笔、说明书、合格证以及辅助探头等。

2、品牌

国内：早期有星牌（上海第四电表厂）、金川（南京电表厂）、杭州电表厂等知名品牌，后期出现的有天宇、科华等现在使用最广泛的品牌，还有台湾地区宝工也是受到一些人士的追捧。

国外：日本日置HIOKI、日本三和sanwa、日本共立Kyoritsu等，其中三和指针万用表亦是国内一些专业人士的选择

3、型号

国产：MF系列，MF 500、MF 10、MF 35、MF 47等，其中MF 35精度最高，MF 47使用最广泛，后面介绍使用方法时会以MF 47型指针万用表为例。

进口：日本三和YX系列、EM系列、SP系列、TA系列、CX系列等，其中YX系列是性价比不错的一个系列。

4、使用方法

4-1 下面以MF 47型万用电表来介绍使用方法

a）直流电压测量

在已知电源大概电压的情况下测量电压应将档位开关拨至比估值略高的档位，比如9V层叠电池，应将档位拨至10V档，红表笔接正极黑表笔接负极，指针偏转至一定刻度时，视线要与表盘刻度垂直或可通过反射镜中指针的影子与指针本体重合时所指向的刻度来读数。

在未知电压的情况下应将档位开关打到最高量程，并用红黑表笔试碰电源两极，若偏转动作幅度不大时可依次降低档位再进行测量，直至测量时指针摆动达到表盘刻度2/3或以上即可开始读数。

b）交流电压测量

与直流电压测量步骤一致，但红黑表笔不分正负。

c）直流电流测量

将某处被测电路断开，红黑表笔按电流方向跨接在断点上，在未知电流大小的情况下应使用最高档位，将红表笔插至5A大电流插孔，档位拨至500mA档，发现电流小于0.5A时可把红表笔插回“+”插口测量500毫安以下的电流，指针读数与电压档读数方法一致。需要注意的是电流档使用完毕后，红黑表笔必须分别插回“+”孔和“com”孔，档位开关拨回至交流电压最高档。

d）电阻测量

测量电阻时将档位开关拨至电阻档，然后红黑表笔短接，指针偏转至右边，若未指在最右的电阻0刻度线则需要调节欧姆调零旋钮使得指针偏转指在电阻档0刻度线处，读数时看最上方的刻度线，同样是视线要与刻度线垂直时（或反射镜影子与指针本体重合时）才可以读数，所得数值再乘以档位开关的倍率即可得到电阻值，比如指针示数5，档位X1k，则阻值为5×1kΩ。每换一个档位都应进行欧姆调零。最后测量完毕应将开关拨回交流电压档最高档。

需要注意：电阻测量时被测元件两端必须与电源断开，切不可带电测量，以免烧坏表头！

e）二极管通断测量

将档位开关拨至电阻档×1k档，红表笔接二极管阴极黑表笔接阳极，此时黑表笔为表内电池正极，红表笔为表内电池的负极，指针偏转表示二极管导通，红黑表笔反接时指针不偏转，即可知道二极管是好的。测量完毕应将旋钮拨回交流电压最高档。

f）晶体管放大倍数测量

1.确定基极B

P型管(PNP)：将开关拨至电阻档×1k档，用红表笔顶住其中任意一只引脚不动，再用黑表笔分别触碰另外两只引脚，测到两次读数都很小时即可确定红表笔所抵住的引脚为基极。

N型管(NPN)：与P型管方法一致，但相反的是黑表笔不动红表笔动，当测量两次读数都很小的时候，就可确定黑表笔顶住的是N型管的基极。

用数字万用表测量时由于红黑表笔与内部电池对应红正黑负，与上述指针万用表的黑正红负刚好相反，但只要明白三极管在强行颠倒进入饱和状态时bc结反压降比be的小，P型管基极b接负，另外两个引脚接正的时候可判别bce，N型管基极b接正，另外两个引脚接负的时候可判别bce。

2.确定集电极C（该方法仅限于带三极管测试插座的指针表）

P型管(PNP)：将开关拨至电阻档×1k档，红表笔为负电压，黑表笔为正电压，集电极C接负电压发射极E接正电压时放大倍数最大，假定一只引脚为集电极，先用红表笔接假定集电极并用手触摸基极，黑表笔接假定发射极，记住偏转读数，然后交换红黑表笔，对比两次读数，小的一次可确定红表笔所接引脚为集电极C。

N型管(NPN)：将开关拨至电阻档×1k档，红负黑正，集电极接正电压，发射极接负电压时管子的放大倍数才较大，先用黑表笔接假定集电极并用手触摸基极，红表笔接假定发射极，记住读数，交换红黑表笔再读数，对比两次读数小的一次可确定黑表笔所接引脚为集电极C。

三个引脚确定好之后使用hFE插座测量管子的放大倍数β

先将档位开关拨至ADJ档短接表笔进行欧姆调零，然后再拨至hFE档方可将三极管按对应引脚插入hFE插座

g）低频电平信号测量

负荷阻抗一定时，测量放大极的增益和线路传输损耗，单位dB（分贝）

低频电平信号与功率、电压的关系：

式中：

P2——被测功率；

V2——被测电压。

电平信号刻度系数按

传输线标准设计。

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图5 音频电平测量修正值

4-2 关于读数之入门篇

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图6 指针万用表刻度盘

①电压档测量：无论交流还是直流之电压，其读数都应使指针偏转至满刻度的三分之二再进行读数。10V档看0~10V刻度线，50V档看0~50V的，250V档看0~250V的，500V档看0~50V的同时直观读数乘以10倍即为所需读数，1000V同理看0~10V刻度线示数乘以100倍即为所测电压。

②电流档测量：通常指直流电流测量，读数与电压档测量共用刻度线，MF 47型万用表一般有0~0.05mA，0~0.5mA，0~5mA，0~50mA，0~500mA这几个基本量程，那么读数时就看与5有直接倍数关系的刻度线，所以应看0~50的刻度线，例如0~0.05量程把50看作0.05，0~0.5量程把50看作0.5，0~5量程时50看作5 ，0~50量程时50就直接是50了，同理0~500时的500就是50的10倍。

③电阻档测量：通常指直流电阻测量，读数时看表盘最上方的刻度线，电阻档的读数刚好和电压电流读数相反，偏转越大表明阻值越小，反之则越大。转换不同档位测量前都需要短接表笔进行欧姆调零，即指针指在最右边电阻0刻度线处，此后方可开始测量电阻，示数需要乘以档位开关所指的倍率，例如表盘刻度示数为16.5，开关打在×1档即1倍16.5Ω，×1k即1000倍16.5kΩ。

④示数估读：指针指在某刻度正上方时可直接读数，若指在两刻度之间比如2和3之间，足一半时读2.5，不足一半时读2.1~2.4的靠近值，超过一半但未至3时读2.6~2.9之间的靠近值，凭借视觉对刻度等分，后期熟练之后就好掌握了，估读最高境界就是几乎与数字万用表小数点后两位一样。

二、数字万用表（Digital Multimeter）

常用数字表有3½位表（三位半），2000字显示1999，精度0.5％，4000字显示3999，精度0.25％,6000字显示5999，精度0.17%等；4½位表（四位半），20000字显示19999，精度0.05%,40000字显示39999，精度0.025%等。

数字万用表测量电压、电流和电阻功能是通过A/D转换电路部分实现的，而电流、电阻的测量也都是基于电压的测量，也就是说数字万用表是在数字直流电压表的基础上扩展而成的。基本过程：采样电阻（压降）→运放（积分电路波形转换等）→A/D转换（模拟量转数字量）→集成主控IC（逻辑控制器、寄存器等）→译码器→数字液晶显示。在时钟作用下完成指令功能。

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图7 数字万用表

1、构造及配件

a）数字直流电压表与A/D转换器：是数字万用表的核心部分，由单片机原理设计而成。采样电阻上产生的压降模拟信号经处理后送至A/D转换器得到的原始数字量再经过芯片中的寄存器和控制器处理得到对应测量功能的数字量（二进制），最后由译码驱动部分让LCD显示数值。

b）集成主控IC：（数字测量芯片总成）通过编程指令设计的数字电压表和芯片中集成的A/D转换器、寄存器（包含计数器）、逻辑控制器、译码器等单元来实现不同的功能，从而对各种常规电量参数进行测量。

c）液晶显示屏：通过IC中的逻辑电路与译码器来驱动LCD屏，译码驱动器发出脉冲电压改变液晶分子的电位控制其方向来显示对应数值。

d）选择开关：与指针表的档位开关一样，通过此开关选择不同的功能量程以实现测量各种电量。

e）测试插座：一般有常规输入“VΩ”口，公共端口“COM”，小电流输入“mA”口，大电流专用输入“A”口，对于表笔线表体一体式的万用表，将这些功能整合到“+”“-”端的万用表只需通过旋转选择开关选择对应功能及量程即可，无需插拔表笔线。

f）hFE插座：用以对晶体管放大倍数进行测量，对于晶体管引脚的判别在指针表已经介绍过（主流数字万用表无此插座）

g）附件：测试表笔、合格证、备用保险管以及功能扩展探头等

2、品牌

国内：

胜利（VICTOR）

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优利德（UNI-T）

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华谊仪表（PEAKMETER）

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华仪仪表（MASTECH）

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华盛昌（CEM）

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宝工（Pro'sKit）

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其中胜利仪器是国内销量较大，性价比较高的品牌，华谊仪表、华仪仪表都是国内不错的牌子。

国外：

福禄克（FLUKE）

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是德（KEYSIGHT）

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德图（testo）

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菲力尔（FLIR）

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日置（HIOKI）

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三和（sanwa）

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共立（KYORITSU）

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其中福禄克在手持数字万用表业内以其高效测量、安全可靠著称，电子电气专业人士的测试利器。优利德的手持表在维修行业中使用也比较广泛。

3、型号

数字万用表的型号各异但是测量功能大体相同，使用者可根据自身需求来选择型号，比如辅助功能较多的，温度、功率、频率、占空比的测量是一些行业所需的，功能越多精度越高则价格越贵，所谓一分钱一分货莫过于此。值得注意的是精度越高的手持表越要减少电磁辐射，设备对电磁兼容性的要求也更高，比如0.025级或更高精度的手持表一般适合在实验室等辐射受控场所使用。

4、使用方法

数字万用表的使用方法与指针式万用表的基本相同，但无需机械调零和欧姆调零，而需要注意的是在电阻测量时应在当前档位短接表笔，得到表笔自阻数值作为校正数值之后再去测量电阻元件，显示数值-表笔自阻=实际阻值（高阻测量可忽略表笔阻值）。

相比于指针式万用表，数字万用表可直接对电压、电流、电阻、电容、电感、二极管、三极管、温度、频率和占空比等进行直接或间接测量，略有不同的是在电阻档和测量二极管通断时红表笔对应内部电池正极，黑表笔对应负极。测量非独立源的元件都应开路测量，在测量完毕后应将选择开关旋至“OFF”或交流电压最高档，测试表笔应插回“VΩ”和“COM”口，以免下次使用时误测烧表，切不可认为防烧数字表就能随意接入电压量，尤其是价格较高的数字表更应注意操作，以免因小失大。

小结

指针式万用表注重操作性与过程性，不易受到干扰，在一些故障判断中有着不可替代的作用；数字式万用表则讲求效率和高精度，测量读数直观易懂精度高，但在电磁干扰较大的情况下会影响其工作性能。在我们实际应用中一般是指针表与数字表配合使用。

三、钳形表（Clamp meter）

1、基本介绍

全称“钳形电流表”，在钳形表发展历程中多作为间接测量大电流的主要工具。早期的钳形表仅作测电流之用，体积大且携带不便，现今的钳形表可有数字型钳形电流表、钳形万用表，其中钳形万用表最具实用价值，因为它集合了钳形电流表与万用表的基本功能，从而达到一表多用的效果。下图是钳形电流表基本测量原理

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图8 钳形电流表测量的基本原理

利用电流互感器（Current Transformer，CT）原理，被测线路作为一次线圈，二次线圈与测量执行部分的整流磁电系电流表连接，根据变比关系指示电流的大小，有如

，式中ix为被测的载流导线电流，ia为电流表示数，n为穿过钳口的匝数，导体直穿时算1匝，每卷绕一次就增加一匝。

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图9 钳形表结构图

早期的钳形电流表尺寸较大，甚至换量程的时候还需要换表头，一整套钳表就包括一个大钳把和若干个不同量程的表头。下图就是早期的指针式钳形电流表。

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图10 指针式钳形电流表

图10中是利用电流互感器的原理制成的钳形表，该原理需要变化的磁通才能在二次线圈感应出变化的电流，而测量直流电流是不会在二次线圈中感应出电流的，这就需要用到一种半导体材料制成的磁电效应元件——霍尔元件，利用磁场对电子流的洛伦兹力作用使得该半导体产生偏置电流，这种原理实现的前提是必须要有外加恒流源，下图11是霍尔元件在交直流钳表里的作用

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图11 霍尔元件的作用

由此，钳形表进入了多功能化发展的阶段，市面上带有交直流电流测量的钳表价格都要比一般的交流钳表要贵，正是多了一个霍尔传感器的缘故。只要是数字式测量工具其核心部分还是数字直流电压表，整体电子硬件部分多由测试钳口互感器、霍尔元件、运放电路、A/D转换器、集成主控芯片以及用于显示部分的译码器等等，都与数字万用表相类似。结构硬件部分可有扳手、选择开关、功能按键、表笔插座以及电池仓等。

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图12 交直流多用钳形表

和万用表一样，如今的钳形表已经发展成钳表+万用表于一体的多用钳形表，可测量基本的电学量，比如：电流、电压、电阻，甚至在利用了集成主控IC的数字钳形表中增加了电容、温度、二极管测试、通断蜂鸣等等，这些本是数字万用表的功能也都集中展现在数字钳表上。对于电力、暖通、机电设备等行业来说，拥有一款多用钳形表必将大大提高工作效率，由此观之无非是与社会高速发展相适应的。

2、使用方法

主要介绍一般的数字钳形表，按动扳手使钳口打开，将被测载流导体置入钳口内，松开扳手钳口闭合，铁芯内部即可产生磁通变化，理论上导体在钳口中心时测试最准确，实际要求并没那么严格，可观看下面短片

数字多用钳形表

3、注意事项：

1）测量前应预判测量值的大小后选择合适量程再开展工作，若无法预判则应将档位调到最高，显示数值很小的话可逐级降档测量，直到显示最靠近的数值；

2）测量过程中禁止换挡操作，尤其是插入表笔来测量时；

3）钳口部分应当根据导体截面大小情况来夹持，过大的导体不应强行夹持以免损坏钳口；

4）测量电压较高时应穿戴绝缘防护手套。

结语：

测量仪表家族种类繁多，只有事先了解并掌握其操作规程才能使命必达，上述介绍了最常用的电工电子仪表仪器，涵盖了多个行业的使用场合，按照工作性质和工作强度来选择合适的工具尤为必要。手持式数字万用表的精度选择：电工电子维修三位半~四位半20000字以下是最合适的，科研工作可选择具有数据记录存储功能的四位半40000字以上显示的数字表，手持式数字钳形表的选择可以根据工作需求来进行选择，比如同时具有电压电流以及功率和功率因数测量的钳表。

万用表种类型号及其使用方法