机械工程学院
一、引言
通过设计熟练掌握万用表的组成结构、原理，明确组成万用表的各种电路的优缺点，能根据给定的技术参数，主要是表头灵敏度、内阻、波段开关结构、各档量程要求等，选择合适的电路设计万用表线路。提高学生结合实际综合考虑间题的能力，要求能看懂各种万用表电路图，做到触类旁通，进一步提高学生识图、绘图和计算电路的能力。 二、试验目的
1.了解简单的万用表的简单电路.
组装.
3. 对成功组装的万用表的准确度，电压
提提热灵敏度等性能指标进行测试.
三、MF30型指针万用表的简易实验电路
图1是简易万用表的实验电路。
是微安表头。电流，电阻，电压等
被测信号经过输入电路和变换电路
后，变成微安级电流，再流经表头，
使指针偏转，从而指示出被测量值。
该万用表有四种功能、八个档
级。档级的转换靠单级多位开关中单
级触点位置的改变来实现。B（-）点，接表头负极，是所有测量档的公共接点，通常接黑表笔。A（+）通常接红表笔，改变多位开关中单极的位置，可以选择所需的测量功能档。
四、万用表的几个重要参数
1.准确度
万用表示值与被测量真值的一致程度称为万用表的准确度。它反映了测量结果的基本误差的大小。同一块万用表，不同功能档的准确度也不尽相同。
2.表头灵敏度
万用表所用表头的满量程值g I 称为表头灵敏度。g I 一般为2.9—
A μ200。值越小，灵敏度越高，万用表的性能也越好。
3. 表头内阻
表头内线圈及上下两层盘丝的直流电阻之和称为表头内阻。万用表表头内阻多在几百到几千欧之间。一般来说，灵敏度越高，内阻越大。但灵敏度相同的表头，内阻也不尽相同。这是因为，在制造相同表头时，所选用的线圈和盘丝的阻值很难做到完全一致。
4. 直流电压灵敏度
直流电压档的内阻V R 与该档满量程电压m U 的比值称为直流电压灵敏度，用V S 表示。可写成
m
V V U R S = （1） 电压灵敏度单位是V Ω或V k Ω，简称每伏欧姆数。电压灵敏度越高，万用表的性能也越好。
5. 直流电流档的内阻
电流表内阻的大小决定于表头内阻及分流电阻的大小。对同一块万用表而言，不同档级的电流表，其
分流电阻不同，所以内阻也不相同。电流表的内阻越小，质量越好。测电流时，将电流表串联在被测电路中，对被测电路会造成两方面的影响：一是它的阻流作用会改变原电路的工作状态；二是增加了被测电路的功耗。为了减少这两方面的影响，内阻越小越好。
6. 欧姆档的中值电阻
欧姆档的内阻称为该档的中值电阻。已知中值电阻K R 的大小可以确定该档的测量范围。若中值电阻为K R ，则该档的测量范围是41
K R —4K R 之间。
交流汇流箱7. 交流电压灵敏度
交流电压档内阻与该档量程之比称为交流电压灵敏度
m
V V U R S ~~= (2) 单位是V k Ω。对同一块万用表来说交流电压各档的电压灵敏度的量值是
相同的。只要已知V S ~，则任何测量档的内阻都可以求出。（1）式中的m U 是
直流电压值，（2）式中的m U ~是交流电压的有效值。可以证明二者比例关
系为:
44
.01~=m m U U 代入（2），得
m
V V U R S ⨯=44.0~ 再与式（1）比较得
V k S S V V
/4.444.0~Ω=⨯= （3） 五、 实验原理
如何自制纳米胶1. 将一个表头改装成为一只电流表，其实就是将表头与一个阻值较小的定值电阻R
并联（如下图）以达到分流的目的，设
改装后的电流表的量程为m I ，则几个
参量满足以下关系式：
⎪⎩⎪⎨⎧+==R g m
R g g I I I I R I R 0 由这个关系式可以得出：
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧-=+=g m m
g g m m I I R I R I R R I 00)1( 由此可根据需要求出m I 或0R ，在后续的计算中可以发现，基本原理都是这个关系式。只是其中的参量是用其它参量表示的。
2. 将一个表头改装成为一只电压表，其实就是将表头与一个阻值较大的定值电阻R
串联（如下图）以达到分压的目的，
设改装后的电流表的量程为m U ，则几个参量满足以下关系式：
m g g m U I R I R =+0 由此式可以得出：⎪⎩
⎪⎨⎧-=+=m g m g m m R I U R I R R U 00)( 同理，根据此式可以依据需要求出m U 或0R 。
钾霞石3. 较之电流、电压档，电阻档的设计比
较特殊，其原理图如下，其中的几个
参量满足下面的关系:
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧+==x k x k g R R E I R E I 可见，当x R 增大时，指针偏转减小，当∞→x R 时，指针不偏转，即电阻档的刻度是反向的，并且是非线性关系，当被测电阻x R 很大时，刻度会变得很“密”，使得相对误差变得很大，当被测电阻x R 特别大时，测量数据甚至没有意义。因此，为了增加测量范围，欧姆表通常分为许多档级，每两相邻档级的中值电阻k R 是10倍的关系。如果中值电阻的大小已知，则测量范围即已确定，如中值电阻为k R ，则测量范围是
k k R R 44
1-。这就要求我们测量电阻时要选择正确的档位，以减小误差。
六、 电阻的计算
1. 电流档的设计（计算1R 和2R ）
将直流电流5mA 和50mA 档的电路从图1中分离出来，如图4。1R 是50mA 档的分流电阻，21R R +是5mA 档的分流电阻。所有分流电阻与表头串联成一闭合回路。50mA 挡的电路中，总电流m I 在1R 和2R 的连接处分成两路，一路经2R →3R →T R →表头回到B 点，电流为g I ，另一路经1R 回到B 点，电流为（g m I I -），因为这两个并联电路的电压降相等，所以有
1
32)()(R I I R R R R I g m m T g -=+++
又
132R R R R R S T -=++
代入上式得
11)()(R I I R R R I g m m S g -=+-
经整理得
)(1S m g m R R I R I += （4）窄叶火棘
（4）式说明，在闭路式分流电流表中，其电流量程与该量程分流电阻的乘积是一常数，其值等于表头灵敏度与闭合回路总电阻之积。根据这一结论，5mA 量程的分流电阻21R R +也可以求出。
Ω=7.61R Ω=602R
2. 直流电压档的设计（计算4R 和5R ）
直流电压6V 档和60V 档电路从
图1中分离出来，如图5。DB 间
电压量程为60V ， B A '间电压
量程为6V ，而CB 间可以看成更
小量程的电压档，其量程为
0.15V 。它的电压灵敏度
V K S V /10Ω=。据此，可分别
求出这两档的内阻。内阻求出之后，可求出4R 和5R 分别为：
4R =ΩK 58 5R =ΩK 540
3. 电阻档的设计（计算T R 、6R 、7R 和3R ）
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