數(shù)字萬用表與交流電流表使用區(qū)別

我的老友馬克斯寫了一篇文章，“最好的旅行工具是什么”，這讓我想到了自己曾經(jīng)擁有、現(xiàn)在擁有、以及未來想要擁有的萬用表。這些萬用表從簡單便宜的模擬儀表到質(zhì)量不錯(cuò)的Flukes，一應(yīng)俱全。在數(shù)字萬用表中，尤其是手持式萬用表中，F(xiàn)luke無疑聲名顯赫，當(dāng)然也有許多其他不錯(cuò)的品牌。我還是希望擁有質(zhì)量上乘的HP/Agilent34410A6?數(shù)字儀表。

當(dāng)一個(gè)人開始對(duì)電子產(chǎn)品產(chǎn)生興趣時(shí)，萬用表可能是他購買的第一部測試設(shè)備（或者跟我一樣是得到），并且可能是最難忘的測試設(shè)備之一。我屋子里有不少萬用表，有一些是別人給我的。

在寫這篇文章時(shí)，我清點(diǎn)了一下我所有的萬用表寶貝，發(fā)現(xiàn)至少有15個(gè)。最近一個(gè)供應(yīng)商因?yàn)檗D(zhuǎn)行清倉，又給了我7個(gè)萬用表，其中大部分的價(jià)格都低于10元。我賣掉了幾個(gè)，送了幾個(gè)給別人，還留了2、3個(gè)，因?yàn)槲艺谥谱饕粋€(gè)面包板系統(tǒng)，沒準(zhǔn)用得著哩。

我將這些萬用表分享給讀者朋友，希望勾起工程師朋友們對(duì)自己曾經(jīng)心儀的萬用表的美好回憶。

記憶中那些忘不了的萬用表

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我的第一個(gè)萬用表是日本的Sanwa。那是一種小型模擬儀表，是在我大概13歲的時(shí)候，一個(gè)同樣是電子愛好者的小伙伴送給我的。我費(fèi)了好大勁才讓它工作——我猜這就是為什么我的小伙伴要把它送給我了。這個(gè)萬用表早就不見了，但是在我開始對(duì)電子學(xué)產(chǎn)生興趣的頭幾年里，它幫了我很大的忙。這一切太久遠(yuǎn)了，我已經(jīng)忘記它的確切樣子了，似乎很像這樣。當(dāng)時(shí)弄不清奇怪的dB范圍是什么這事我倒是記憶猶新……

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我的第二個(gè)萬用表是Kyoritsu（KEW）K-1400，是我爸到南非出差時(shí)我讓他買的。我至今還記得從盒子里取出萬用表時(shí)的巨大喜悅。這是一個(gè)相當(dāng)專業(yè)的20KΩ/V鏡面刻度萬用表。上圖是鷹牌萬用表，我那個(gè)看上去是一樣的。當(dāng)我2002年從津巴布韋移居到澳大利亞時(shí)，我沒帶走這個(gè)萬用表，現(xiàn)在不見了，每今及此我就很傷感。

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多年前當(dāng)我進(jìn)入當(dāng)時(shí)的羅得西亞名頭很響的英屬南非警察局無線電部門工作時(shí)，每人發(fā)了一個(gè)Avometer。AVO（以Amps-Volts-Ohms的首字母命名）是一家大型的英國儀表制造商。Avometer非常堅(jiān)固耐用，幾乎堅(jiān)不可摧，一直到2008年還在生產(chǎn)。對(duì)于現(xiàn)場作業(yè)來說，它們又大又重，而在工作臺(tái)上，讀數(shù)又比較困難，所以無論哪種情況，我都不會(huì)用它。但是就像Landrovers一樣，雖然不是最好的汽車，但用過的人都會(huì)懷念。很多年長的工程師干脆把萬用表簡稱為“Avo”，這種情況很常見。AVO現(xiàn)在已被Megger集團(tuán)收購，許多人將測試絕緣電阻的所有儀器統(tǒng)稱為“Megger”，而不管它到底是哪里來的。瞧我跑題了……

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這是我曾經(jīng)擁有的第一臺(tái)Keithley 130A數(shù)字萬用表，我記得是在1970年代末買的，現(xiàn)在狀態(tài)仍然很好。我把它留在津巴布韋沒帶走，在我偶爾去那里的時(shí)候還可以用。我當(dāng)時(shí)工作的無線電部門有一個(gè)叫Keith Lee的同事，我記得曾給他看過：“嘿，Keith Lee，快來看我的Keithley！”Keithley現(xiàn)在是Tektronix的一部分，還在繼續(xù)制造高質(zhì)量的萬用表。

交流電流表

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我不知道大多數(shù)工程師是否將其歸類為萬用表，因?yàn)樗鼘?shí)際上測量的是交流電流（帶鉗–非接觸式）和電壓，所以我把它也算上了。當(dāng)年巴黎的Tandy也有這種電流表，特價(jià)20法郎一個(gè)，也就是幾美元，幾年前我買了4個(gè)，回津巴布韋后轉(zhuǎn)手賣了3個(gè)，賺了不少錢，我給自己留了一個(gè)，現(xiàn)在還在津巴布韋，比圖片中這個(gè)干凈多了！幾年后我成為了一名電工，這就是我的當(dāng)家儀表——在處理市電時(shí)，電壓和電流通常是你唯一感興趣的參數(shù)。這個(gè)電流表也不帶電池！

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這一款開始有點(diǎn)現(xiàn)代感了，不過到現(xiàn)在也已經(jīng)有20多年了。它已經(jīng)無法正常工作，所以我想把它扔掉。打開外殼后，我發(fā)現(xiàn)里面有一顆DVM芯片、一顆LM324四通道運(yùn)算放大器和其它一些組件。我換掉LM324后，萬用表恢復(fù)了工作，但我還需要對(duì)它進(jìn)行一些調(diào)節(jié)，因?yàn)樗鼰o法正確歸零。對(duì)于這么古老的產(chǎn)品，Hioki竟然還能給我提供服務(wù)手冊(cè)，這引起了我對(duì)這家公司的濃厚興趣。這類儀表的現(xiàn)代版本完全就是數(shù)字萬用表了，其中許多可以完成與非鉗式萬用表同樣的測量。不過，它們需要電池！

老式學(xué)生模擬萬用表

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在我們那個(gè)年代，萬用表通常是模擬的，其一大優(yōu)點(diǎn)是，在測量電壓和電流時(shí)不需要電池。測量電阻雖然需要電池，但即使電池快沒電了，通常也可以通過調(diào)整“零”旋鈕和/或一點(diǎn)插補(bǔ)和校正來得到相當(dāng)準(zhǔn)確的測量結(jié)果。我還有幾個(gè)便宜的小模擬萬用表，不需要電池就能正常工作，所以是工具包的理想選擇。工具包很少會(huì)用到，所以精度不高也不是什么大事。我在倫敦的市場上花差不多幾美元買了幾個(gè)。圖上這一款有電池測試標(biāo)記和鏡面刻度！但是只有2KΩ/V……

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另一個(gè)模擬萬用表比我的舊Sanwa大一些，質(zhì)量好一點(diǎn)。這一臺(tái)萬用表雖然工作很正常，但是我?guī)缀鯊膩聿挥盟?，然而又不忍心把它扔掉。不錯(cuò)的量程，20KΩ/V，鏡面刻度，并且便于攜帶。順便說一句，你是否想過為什么這款儀表在開關(guān)處有一個(gè)“Off”位置？它可以適當(dāng)緩沖儀表的移動(dòng)，降低因掉落或擊打而造成電擊損壞。

價(jià)格便宜的數(shù)字萬用表

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再回來說數(shù)字萬用表。這一款是10元及以下萬用表的代表。合適的精度，通常還提供二極管和晶體管測試，幸運(yùn)的話，還提供10A的電流量程（這款就有）、電容測試量程（這款沒有）和連續(xù)蜂鳴功能（這款也沒有）。但這種數(shù)字萬用表一旦壞了，你通常會(huì)把它們?nèi)拥?。有一些我修好了，一般是由于電池漏液造成?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/82/" target="_blank">PCB走線損壞，或跌落造成的破裂，但如果是LCD損壞或量程開關(guān)損壞，就沒有必要修了，首先是不好修，就算修好也不劃算。

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這是一款數(shù)字萬用表的背面（外殼已經(jīng)打開了）。注意，這個(gè)PCB是為無處不在的ICL7106型IC設(shè)計(jì)的，不過它在一個(gè)薄的PCB上使用了裸片而不是IC，這無疑節(jié)省了幾美分的成本。還要注意左下方的10A分流器，以及用于校準(zhǔn)的幾個(gè)刻痕。雖然看著不咋樣，但質(zhì)量還不錯(cuò)，而且價(jià)格便宜，物超所值。

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這款萬用表相當(dāng)不錯(cuò)，現(xiàn)在也已經(jīng)被淘汰了，我不知道是為什么。顯示屏相當(dāng)好，數(shù)字和條形圖指示器很大，還有電容、晶體管和二極管測試量程。我留著著它，是想等老了以后（好吧……等我更老的時(shí)候），眼睛看不清了……再用。圖中顯示它正在測量一個(gè)小電容。

玲瓏小巧、功能強(qiáng)大的萬用表

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這些年來，萬用表越來越小巧、越來越漂亮。如果有人拿來一個(gè)手表萬用表，我一點(diǎn)兒都不驚訝，我自己卻沒有那么小的萬用表（將探頭放在哪里？）。圖中萬用表的尺寸為94×46×26毫米（3.7×1.8×1英寸）——1英寸的厚度還算不得袖珍，它也沒有用來固定測試線的保護(hù)套。但這個(gè)小萬用表功能齊全，直流電流量程高達(dá)10A，提供二極管和晶體管測試，最重要的是有全尺寸4mm香蕉插頭，很容易購買或制作一套鱷魚夾測試線跟它配合使用。將它與上面的第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字萬用表進(jìn)行比較，這一款標(biāo)有QM1502，上一款標(biāo)有QM1500，它們的量程完全相同，因此可能來自同一家制造商。

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有幾家制造商提供“信用卡式”的萬用表，我這個(gè)是Tenma制造的。它很小，不過比信用卡還是要大一些（4-1/4×2-1/4英寸，?英寸厚），所以只能放在襯衫口袋中。它還配有保護(hù)套和測試線/探針支架。Amprobe DM78C的大小也差不多。這兩個(gè)萬用表都只能測量電壓和電阻，不能測電流，功能有限，但是這個(gè)萬用表還可以測頻率和占空比，還有保持和相對(duì)值按鈕。我曾經(jīng)有一個(gè)萬用表比這個(gè)還小，比信用卡都小，功能也很有限，很快就壞了。這些小型萬用表的測試線是直接穿進(jìn)來的，所以肯定會(huì)出故障，只是早晚而已。

還有這些和那些……

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文章開頭提到一個(gè)供應(yīng)商給了我7個(gè)萬用表，這是其中最好的一個(gè)。它是一款汽車測試儀，應(yīng)配備一個(gè)測試探針（供應(yīng)商沒有給我，但是需要的時(shí)候我可以自己制作一個(gè)），該探針接到汽車的一根火花塞導(dǎo)線上，提供RPM讀數(shù)。它還可以測量閉合角、占空比和低頻，并具有K型熱電偶插座測量溫度。嘿，看！我有一個(gè)溫度計(jì)。

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這個(gè)萬用表的軟件和PC連接線是我在一次清倉處理中花5美元買來的。然后我在E-bay上找到了相配的萬用表，花了60美元，現(xiàn)在我有一個(gè)數(shù)據(jù)記錄儀了。這仍然是一款非常經(jīng)典的萬用表，提供多種不常見的測量——頻率和占空比、電容、溫度（通過所示的熱電偶適配器，如圖所示），甚至4~20mA的量程，還具有以下功能：保持，相對(duì)值，記錄最小、最大和平均讀數(shù)（儀表內(nèi)的軟件會(huì)進(jìn)行完整記錄），峰值讀數(shù)，背光，還有一個(gè)磁性夾將其固定在任何鋼材質(zhì)的物體上。這款萬用表可與Labview配合作用，為此我還專門下載了VI。

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這并不是一款真正的萬用表，但其外觀和工作原理都與萬用表相似，而且它非常實(shí)用，所以我把它也包括在內(nèi)了。這是一個(gè)LCR表，才50美元，是幾年前我過生日時(shí)，我妻子送給我的生日禮物。它不像專業(yè)的LCR表那樣好，比如說，無法設(shè)置測試頻率，但是當(dāng)需要對(duì)組件進(jìn)行快速測試時(shí)，它非常有用，而且還可以用它來估計(jì)變壓比。圖中顯示它正在測量一個(gè)音頻變壓器的電感，還有與之配套使用的鑷子探頭——真的很適合SMD組件，只要幾美元。

我的驕傲，我快樂的源泉

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這是我的Fluke 8050A，是我的驕傲，它讓我快樂。這是我在80年代初買的一個(gè)新產(chǎn)品，最近在清潔它時(shí)，不小心把375美元的價(jià)格標(biāo)簽弄掉了。我還保留著最初的軟外殼，頂部有一個(gè)托盤，可以用來放測試線等，還有手冊(cè)，甚至包裝箱都還在。我只換過一次顯示屏，現(xiàn)在狀況仍然很好。4-1/2位數(shù)字，除常見的電壓、電流和電阻外，它還具有dB和電導(dǎo)量程。它還有一個(gè)“相對(duì)值”按鈕，按下該按鈕就可以相對(duì)于按下瞬間進(jìn)行測量。在測試低值電阻器（使測試引線的電阻為零）或檢查NiCd電池組的電池單元時(shí)，此功能非常有用。測量第一個(gè)，然后點(diǎn)“REL”按鈕，然后只需移動(dòng)正極探針來測量第二個(gè)。開關(guān)REL進(jìn)行每次測量，可以快速測完整個(gè)電池組。或者也可以從一堆電阻中找出幾個(gè)匹配的電阻——測量第一個(gè)電阻，按REL，只保留與第一個(gè)電阻的差值很小的電阻。這款儀表唯一的不足是沒有連續(xù)蜂鳴器，當(dāng)然，這絲毫不影響它成為一款優(yōu)秀的萬用表。

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Fluke手冊(cè)中有一個(gè)簡單的晶體管測試儀附件的圖，該測試儀在電導(dǎo)量程內(nèi)工作，可提供Hfe讀數(shù)（只需將小數(shù)點(diǎn)右移3位即可）。我按圖做了一個(gè)測試儀，后來經(jīng)常使用。圖中顯示它正在測量Hfe為373.8的NPN晶體管（BC 548）。如果測量PNP，則可以換個(gè)方向插入。你可以使用圖中這樣的夾子，也可以使用插座，在我的右側(cè)邊，圖中看不到。

Fluke是另一家能對(duì)很老的產(chǎn)品提供良好技術(shù)支持的公司。我還保留著8050A的原始手冊(cè)，有人給了我一個(gè)它的小兄弟3-1/2位8010A，我從網(wǎng)上下載了其服務(wù)手冊(cè)。這兩個(gè)萬用表的LCD都?jí)牧耍覔Q了新的。網(wǎng)上也有講怎樣用7段LED顯示器替換LCD。這兩個(gè)數(shù)字萬用表一直放在我的工作臺(tái)上，我不時(shí)地用到它們。

購買萬用表時(shí)要注意什么？

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結(jié)束本文之前，我還想提醒朋友們?cè)谫徺I萬用表時(shí)要考慮的一些問題。萬用表有四個(gè)等級(jí)：1、2、3、4，這是國際電工委員會(huì)（IEC）定義的。Cat1基本上用于低電子設(shè)備，實(shí)際上沒什么用。從理論上講，Cat2型萬用表可使用墻壁上的市電插座進(jìn)行測量，但是所有測量人員實(shí)際上都應(yīng)該使用Cat3（建筑配電）或Cat4級(jí)（公用設(shè)施連接）額定萬用表。上面提到的外形小巧或價(jià)格便宜的數(shù)字萬用表大多只能滿足CAT2規(guī)格，但是上圖這款紅色的MetermanXR38則具有Cat3和Cat4額定值。在市電電壓下進(jìn)行任何操作都必須確保萬用表是Cat3或Cat4。通常只有從安捷倫或Fluke等質(zhì)量更高的制造商那里才能買到這種符合要求的產(chǎn)品，當(dāng)然，價(jià)格肯定會(huì)更高。Cat3或Cat4額定值表示在測量時(shí)，如果市電出現(xiàn)電壓尖峰，不會(huì)在萬用表或測試線上產(chǎn)生電弧，從而避免操作者受到電擊。

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如上圖所示，許多人對(duì)模擬萬用表上的“X歐姆/伏”額定值感到困惑。這只是對(duì)加載到被測電路的負(fù)載的簡單度量。如果萬用表量程為50mA，則在1伏時(shí)獲得50mA電流所需的電阻為20KΩ。因此，如果拿這個(gè)萬用表測量2V，則總電阻（萬用表電阻加上“倍增”電阻）將為40KΩ。因此指定為20KΩ/V。如果測量100V，則電阻將為100×20KΩ=2MΩ。這是一種快速計(jì)算某量程內(nèi)萬用表負(fù)載的簡便方法。在管/閥時(shí)代，阻抗通常比晶體管電路高，這顯得尤為重要。我曾見過一個(gè)50KΩ/V的模擬萬用表，20KΩ/V通常都認(rèn)為比較好了，而那些便宜的小萬用表可能低至1000Ω/V。前面提到的迷你模擬萬用表為2000Ω/V。數(shù)字萬用表沒有這種限制，輸入電阻通常達(dá)到10MΩ。

可測量二極管（通常用二極管符號(hào)表示）的萬用表應(yīng)在量程內(nèi)進(jìn)行測試，否則探頭兩端的電壓可能不足以正向偏置二極管。讀數(shù)表明了二極管的類型——硅大約為0.6至0.7，肖特基為0.18至0.4，鍺為0.2至0.3，但小數(shù)點(diǎn)位置可能會(huì)有所不同。

如果在空間受限的地方進(jìn)行測量，則“保持”功能非常有用，它可以將測量保持住，直到能看見為止?，F(xiàn)在一些制造商提供了無線顯示器，可以從萬用表上卸下來，在這種情況下也非常有用。如今幾乎所有的數(shù)字萬用表都有連續(xù)“蜂鳴器”，用于測試電纜中的電線而不必一直盯著表。

我是一個(gè)英國人，一直生活在英國前殖民地，從未有過（因此未提到）美國工程師和技術(shù)服務(wù)人員鐘愛的Triplett和Simpson萬用表。每個(gè)人都收藏著自己的寶貝，工程師朋友們，我很期待聽到你與自己所鐘愛的萬用表的故事！
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