1.2　指针式万用表的测量原理

电流、电压、电阻是电子技术领域最基本的三大物理量，万用表就具有测量这三大物理量的功能。电流表、电压表、欧姆表是万用表的三种基本形态，通过测量选择开关进行转换。

1.2.1　直流电流表

测量直流电流时，通过测量选择开关的转换，电路构成电流表，如图1-19所示。表头PA与分流器R并联，被测电流I由A端进、B端出。

（1）量程转换原理

I分为通过表头的电流IP和通过分流器的电流IR两个支路，分配比例由表头内阻R0与分流器R的阻值比的倒数决定。表头PA按比例指示电流的大小。

在并联电路中，支路电流的大小与支路电阻的大小成反比。因此，改变IP和IR两支路阻值的大小，即可改变电流分配比例，实现量程的转换，如图1-20所示。

当被测电流I1从A①端输入时，IP支路电阻为R0，IR支路电阻为R1+R2+R3。而当被测电流I3从A③端输入时，IP支路电阻为R2+R1+R0，IR支路电阻为R3。可见，当表头指示相同（IP相同）时，I3>I1，扩大了量程。

（2）读数方法

电流表指示的读数方法是，满度值（刻度线最右边）等于所选量程挡位数，根据表针指示位置折算出测量结果。

在图1-21示例中，当测量选择开关位于“0.05mA”挡时，指示值为35μA。当测量选择开关位于“5mA”挡时，指示值为3.5mA。当测量选择开关位于“500mA”挡时，指示值为350mA，以此类推。

1.2.2　直流电压表

测量直流电压时，通过测量选择开关的转换，电路构成直流电压表，如图1-22所示。表头PA与分压器R串联，被测电压U加在A、B两端间，A端为正，B端为负。

（1）量程转换原理

U等于分压器压降UR与表头压降UP之和，分配比例由表头内阻R0与分压器R的阻值比决定。表头PA按比例指示电压的大小。

在串联电路中，某部分电压降的大小与其阻值成正比。因此，改变UP和UR两部分阻值的大小，即可改变电压分配比例，实现量程的转换，如图1-23所示。

当被测电压U3接于A③端与B端之间时，UP=URo，UR=UR3。而当被测电压U1接于A①端与B端之间时，UP=URo，UR=UR1+UR2+UR3。可见，当表头指示相同（UP相同）时，U1>U3，扩大了量程。

（2）读数方法

电压表指示的读数方法是，满度值（刻度线最右边）等于所选量程挡位数，根据表针指示位置折算出测量结果。

在图1-24示例中，当测量选择开关位于“10V”挡时，指示值为7V。当测量选择开关位于“50V”挡时，指示值为35V。当测量选择开关位于“250V”挡时，指示值为175V，以此类推。

1.2.3　交流电压表

测量交流电压时，通过测量选择开关的转换，电路构成交流电压表，如图1-25所示。分压器经过半波整流器VD1、VD2与表头PA串联，交流电正半周时经VD1整流后通过表头，VD2为负半周续流二极管。测量原理、量程转换原理和读数方法均与测量直流电压时相同。

1.2.4　欧姆表

测量电阻时，通过测量选择开关的转换，电路构成欧姆表，如图1-26所示。欧姆表电路由表头PA、分流器R1、调零电位器RP和电池等组成。

（1）测量原理

当A、B两端（正、负表笔）短接时，1.5V电池回路包括表头PA和分流器R1两个电流支路，调节RP可使表头指针满度，即为“0Ω”。回路电阻等于表头支路电阻（R0+RP左边）与分流器电阻（R1+RP右边）的并联值。

当在A、B两端间接入被测电阻Rx时（Rx串入了回路），回路电流减小。Rx越大，回路电流越小。当Rx=时，回路电流减小为原来的一半，这时的Rx值称为中心阻值。所以，电流值间接反映了被测电阻Rx的阻值，而欧姆表的刻度线则直接按欧姆值标示。

（2）量程转换原理

欧姆表量程转换原理如图1-27所示，实际上就是通过改变分流器的阻值来改变回路电阻，从而改变了中心阻值，也就改变了量程。

例如，当欧姆表置于“×1k”挡时，分流器的阻值为R1。而置于“×100”挡时，R2与R1并联，使 减小为原来的 ，中心阻值相应地也减小为原来的。

当欧姆表置于“×10k”挡时，表内换用15V高压电池，如图1-28所示。由于回路电压提高了10倍，与“×1k”挡相比，在保持回路电流不变的情况下（表针指示不变），被测电阻Rx必须增大10倍，即量程扩大了10倍。

（3）读数方法

欧姆表刻度线的特点是，刻度线最右边为“0Ω”，最左边为“∞”，且为非线性刻度。欧姆表指示的读数方法是，表针所指数值乘以量程挡位，即为被测电阻的阻值。

在图1-29示例中，当测量选择开关位于“×1”挡时，指示值为20Ω。当测量选择开关位于“×10”挡时，指示值为200Ω。当测量选择开关位于“×1k”挡时，指示值为20kΩ，以此类推。