数字万用表量程的扩展

摘要：本文介绍了应用串联、并联、分压、分流、分频等简单方法，只需备几个常用元件，即可使一般数字万用表的电阻、电容、电压、电流、频率等测量档量程得以扩展，具有有一定实用价值。

关键词：量程扩展 附加装置 串并联 分频 等效电阻

数字万用表具有读数方便、精度高、功能强等特点，在电子测量中得到了广泛应用。然而在实际使用中，某些情况下，数字万用表受到其量程的限制而无法使用。以UT56型数字万用表为例，超过200MΩ的电阻无法测量，大于20μF的电容也不能读数，高于20kHz的信号频率也不能进行测量，最高只能测量1000伏以内的直流电压。如果我们利用已学过的知识，准备几个适当的元件或附加装置，可以很容易地将电阻、电容、频率的测量范围加以扩展10倍，而且测量的精度也不会受到影响。

一、扩展电阻测量范围的方法

基本原理：根据电阻在并联时，总电阻值会减小的原理，只要我们将一个已知准确阻值的100――200MΩ的电阻与高于200MΩ的待测电阻并联，数字万用表将能测量并显示出其并联后的总电阻值。然后根据相应公式，我们不难计算出这个高于200MΩ的待测电阻，从而实现大电阻的测量。根据理论分析和实测效果，量程扩展到2000MΩ，对测量的准确度几乎没有影响。

具体实施方法如下：

1、选定标准辅助元件。我们可以选择一个100――200MΩ的电阻，测量出其准确值，把它作为测量高于200MΩ电阻的辅助元件Rs。

2、需要测量高于200MΩ电阻的时候，将待测电阻Rx与辅助元件Rs并联，再用数字万用表的200MΩ电阻测量档进行测量，计下其读数R 。

3、根据公式可计算得到 Rx=R×Rs /（Rs-R）

二、扩展电容测量范围的方法

基本原理：根据电容在串联时，总电容值会减小的原理，只要我们将一个已知准确电容量的电容器，其容量在10――20μF间，将其与高于20μF的待测电容串联，数字万用表将能测量并显示出其串联后的总电容值。然后根据相应公式，我们不难计算出这个高于20μF的待测电容。根据理论分析和实测效果，量程扩展到200 μF，对测量准确度的影响都不大。

具体实施方法如下：

1、选定标准辅助元件。我们可以选择一个10――20μF的电容器，测量出其准确值，把它作为测量高于20μF电容的辅助元件Cs 。

2、需要测量大于20μF电容的时候，将待测电容Cx与辅助元件Cs串联，再用数字万用表的20μF测量档进行测量，计下其读数C 。

3、根据公式可计算得到 Cx=C×Cs /（Cs-C）

三、扩展信号频率测量范围的方法

基本原理：将待测信号进行分频，使其频率达到数字万用表能测量的范围，读出此时的频率，再乘以已知的分频系数，即可准确地得到待测信号的频率值。

具体实施方法：

1、制作测试用的附加辅助电路。电路由限幅、放大（或施密特触发器）、十进制计数器、电源（可用电池）等电路构成，将其输出做成能直接插入数字万用表测试端、输入端做成能与表棒很好相接的结构，便于在测试中操作。

2、需要测量高于20kHz的信号频率时，将数字万用表功能选择开关置于频率测量档，附加辅助装置的输出端插入到数字万用表的测试孔，测试表棒插入到附加装置的输入端，接通附加装置的电源，即可测量并读出经分频的待测信号频率值。

3、将读数乘以分频系数即可。用此方法实现频率读数扩展，在测量范围内对所测信号频率的读数准确度与表的准确度一致。如果在附加装置上使用双十进制计数器，则频率测量可以扩展至100倍，而准确度不受影响。

四、扩展交、直流电压的测量范围

数字万用表一般都有1000伏的最大直流电压量程、700伏的最大交流电压量程，通常情况下是够用的。如果临时需要测量更高一些的电压值，也可以增加简单的分压器用以扩展量程。为使测量准确，在设计分压器的阻值中，应考虑数字电压表相应的电压测量档的等效电阻值。具体实施方法和原则如下：

1、测出扩展档的等效电阻。应用两次电压法，即先直接测一个电源的电压值U1，再串联一个电阻已知电阻Rs后测出电压值U2，按公式Rg=RsU2/（U1-U2）即可测出该电压档的等效电阻。

2、确定分压比。根据测量需要，确定分压比，如分压比定为2，可扩展量程至2000伏。

3、确定分压电阻。根据待扩展的数字电压表相应档位的等效电阻Rg及分压比进行计算确定分压电阻。

4、制作分压器。电路虽然很简单，但使用时是进行高电压的测量，必须考虑安全因素。选材上要注意耐压性能，制作中要注意可靠连接、操作方便。测试表棒和插头要妥善连接。

5、测量应用。需要测量高电压时，将数字万用表置于扩展量程档（如1000伏档），将附加分压器插在数字万用表的测试孔，表棒接在分压器的插孔上，用两表棒的另一端测量待测电压，从万用表上读取分压后的电压值，再乘以分压比即可。使用中应注意测试的安全问题。

值得说明的是，扩展电压量程的方法同样适用于普通的指针式万用表。

五、扩展电流量程

数字万用表上有10A的专用量程档，一般是够用的了。若需扩展，加分流电阻即可达到目的。方法同上，需要测出扩展档的等效电阻，分流电阻应注意其功率足够大，特别应注意分流电阻不能松脱！具体细节就不赘述了。