第六节
指针式万用表与数字式万用表的比较与选用

一、指针式万用表、数字式万用表的比较

指针式万用表读取精度较差，但指针摆动的过程比较直观，其摆动速度幅度有时也能比较客观地反映被测量的大小；数字式万用表读数直观，但数字变化的过程看起来比较杂乱。

指针式万用表内一般有两块电池，一块是低电压的1.5V，另一块是高电压的9V或15V，其黑表笔相对红表笔来说是电压正端。数字式万用表则常用一块6V或9V的电池。在电阻挡，指针式万用表的表笔输出电流相对数字式万用表来说要大很多，用R×1挡可以使扬声器发出响亮的“哒”声，用R×10k挡甚至可以点亮发光二极管（LED）。

在电压挡，指针式万用表内阻相对数字式万用表来说比较小，测量精度相比较差。某些高电压微电流的场合甚至无法测准，因为其内阻会对被测电路造成影响，比如在测电视机显像管的加速极电压时，测量值会比实际值低很多。数字式万用表电压挡的内阻很大，至少在兆欧级，对被测电路影响很小。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响，在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。

总之，在相对大电流高电压的模拟电路测量中适合使用指针式万用表，比如电视机、音响功放。在低电压小电流的数字电路测量中适合使用数字式万用表，如手机、单片机电路等。

数字式万用表的显示位数一般为4～8位，若最高位不能显示0～9的所有数字，即称作“半位”，写成“1/2”位。例如，袖珍式数字式万用表共有4个显示单元，习惯上叫三位半数字式万用表。由于采用了数显技术，测量结果一目了然。

表2-12列出了数字式万用表和指针式万用表的比较，它们各有优点，应根据需要选用。对于初学者，应当使用指针式万用表；对于非初学者，可以使用两种仪表。

二、指针式万用表的选用

指针式万用表的主要特点是准确度较高、测量项目较多、操作简单、耐冲击、功能多、价格低廉、携带方便，目前仍是国内最普及、最常用的一种电测仪表。

选用指针式万用表，主要从其准确度、灵敏度、量程、阻尼性能、过载能力和外观与操作方便性等方面去选择。

1．准确度

准确度即精度，精度引用误差就是仪表的基本误差，只有基本误差才能代表仪表的精度。准确度越高，测量误差越小。根据国家标准的规定，电工仪表的精度等级分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七级。近年来随着仪表工业的迅速发展，我国已能制造0.05级的指示仪表。通常指针式万用表的精度范围为1.0～2.5级，其中1.0～1.5级为高精度指针式万用表。

国产MF-18型指针式万用表测量直流电压（DC V）、直流电流（DC A）和电阻（Ω）的准确度都是1.0级，可供实验室使用。目前仍被广泛使用的MF-47、MF-30、500型指针式万用表则属于2.5级仪表。

需要指出的是，受分压器、分流器、整流器等电路的影响，同一块指针式万用表各挡的基本误差也不尽相同。指针式万用表的基本误差有两种表示方法。对于直流和交流电压挡、电流挡，是以刻度尺工作部分上限的百分数表示的，这些挡的刻度呈线性或接近于线性。对于电阻挡，因刻度呈非线性，故改用刻度尺总弧长的百分数来表示基本误差。

2．灵敏度

灵敏度是指该仪表对被测微小变量的测量能力和显示程度。高灵敏指针式万用表适合于电子测量，而低灵敏度指针式万用表适合于电工测量。指针式万用表的灵敏度可分为电压灵敏度和表头灵敏度两个指标。

（1）电压灵敏度

指针式万用表的电压灵敏度等于电压挡的等效内阻与满量程电压的比值，其单位是Ω/V或kΩ/V，简称伏欧姆数，该数值一般标注在仪表盘上。

直流电压灵敏度是指针式万用表的主要技术指标，交流电压灵敏度受整流电路的影响，一般低于直流电压灵敏度。例如，500型指针式万用表的直流电压灵敏度为20kΩ/V，交流电压灵敏度则降低到4kΩ/V。电压灵敏度越高，指针式万用表的内阻（即仪表输入电阻）越高，可以测量内阻的信号电压就越高。选择一块直流灵敏度大于20kΩ/V、交流灵敏度大于4kΩ/V的指针式万用表，基本可以满足模拟电路测试场合。

（2）表头灵敏度

表头灵敏度表示表头的满度电流值I_g（即满度电流），I_g一般为9.2～200μA，I_g越小，说明表头灵敏度越高。高灵敏度表头一般小于10μA，中灵敏度表头通常为30～100μA，超过100μA就属于低灵敏度表头。表头灵敏度决定着整个指针式万用表的电压灵敏度，与表头灵敏度相关的两个指标分别为表头的内阻和线性度。其中表头内阻是指表针动圈和上、下两组游丝电阻值之和；线性度是指通过表头的电流强度与表针偏转幅度相互一致性的程度，可作为表盘刻度绘制的依据。

指针式万用表大多选用磁电式表头。过去的表头属于外磁式，并且靠轴尖支撑动圈，体积较大，抗振性差。某些新型指针式万用表的表头已改成内磁式张丝结构，其优点是磁能利用率高，能减小表头的体积，而用张丝代替轴尖和游丝，还可消除摩擦误差，提高抗冲击、抗振性，能使表头使用寿命超过100万次。

3．量程

一般来说，指针式万用表测量的项目越多，量程范围越大，指针式万用表越好。对量程的要求很简单，多多益善。电阻挡至少要有R×1、R×10、R×100三挡，交直流电压、直流电流挡是必需的，其他一些功能可根据实际情况选择。例如，KF-1型、KF-4型指针式万用表就很适合业余使用和普通使用。

4．阻尼性能

仪表进行测量时，指针在偏转过程中会由于惯性的影响，而不能迅速停止在指示位置上，指针在指示位置左右摆动会给测量带来影响。这就要求仪表可动部分在测量中能迅速停止在稳定的偏转位置上，且所要求的时间越短越好，即阻尼性能要好。

5．过载能力

外加电压、电流的数值超过仪表的额定数值时，称为仪表的过载。除某些特殊仪表外，一般仪表都应具有承受瞬时过载的能力。新型指针式万用表采用了多种保护措施，除用熔断器做线路保护之外，还增加了表头过载保护电路，能大大减少因误操作引起的事故。

6．外观与操作方便性

指针式万用表的外观设计也很重要。目前常见的指针式万用表有便携式、袖珍式、超薄袖珍式、折叠式、指针/数字双显示等多种类型。

选择大刻度盘的万用表，有助于减小读数误差。有些指针式万用表的刻度盘上带反射镜，能减少视差。新型指针式万用表的表笔和插口都增加了防触电保护措施，插口改成隐埋式，表面无金属裸露部分。

从使用角度看，所有的开关、旋钮均应转动灵活、接触良好，操作力求简便。大多数指针式万用表只用一只转换开关，操作比较方便。也有些指针式万用表将功能开关与量程开关分别设置，或把两者组合设置，通过适当的配合来选择测量项目及量程。有些指针式万用表增加了正、负极性转换开关，在测量负电压时可避免出现指针反打现象。

三、数字式万用表的选用

数字式万用表采用了大规模集成电路，具有数字化显示功能。由A/D转换器、显示逻辑电路和显示屏三块独立的逻辑组件，代替了普通指针式万用表的简单表头。其电压挡内阻比普通万用表高得多，且具有精度高、用途广、功耗小、重量轻、使用简单方便等优点，是近年来一种大量出现的先进的测量仪表。

国产数字式万用表有近百种型号，选购时应根据自己的需要来确定型号。若专门用于电压、电流、电阻测量，可选一般的3.5位低档表；要进行高精度测量时，可选用4.5位的数字表。

人们在选用数字式万用表进行测量时往往忽略以下问题：一是由于仪表的精度、分辨率不够，凭估测判断，往往导致人为的误差增大；二是由于各种数字式万用表测试方法不尽相同，在不同信号和非正弦波标准信号测试中数字式万用表往往会导致误差；三是操作上的安全性、可靠性和保护性考虑不足，由于数字式万用表本身的保护性较差，实际测试中测试人员不能有丝毫马虎，必须采取一定的安全措施，以防发生意外事故。当欲购的型号确定后，在挑选时首先用手拨动量程开关，不应有紧涩感，且轻轻摇动数字式万用表时无任何响声。再将电池装入表内，接通开关后数字显示应为“l”，旋转量程开关至电阻挡时，将两支表笔短路，数字显示应为“000”。然后根据说明书，检查仪表的过载显示、报警等。排除以上几个方面的问题后，一般应主要考虑以下几个方面。

1．功能

不同型号的数字式万用表，生产厂家都会设计不同的功能。一般来讲，普通的数字式万用表都能测试交、直流电压，交、直流电流，电阻、线路通断等，但是有的数字式万用表为了降低成本，不设置交流电流测试功能。在此基础上，有的数字式万用表考虑使用方便，增加了一些其他功能。例如二极管测试挡，晶体三极管放大倍数（h_FE）测试挡，电容、频率、温度测试挡等。现在由于电子技术的发展，有些厂家在传统参数和元器件测试的基础上，增加了更先进的功能，例如占空比测试，dBm值测试，最大、最小值记录保持功能等。总之，数字式万用表的功能将随着测试的需要，生产厂家将会创造更多、更优越的功能，使用时应根据具体要求选用。

2．范围和量程

我们在追求数字式万用表功能的基础上，也不能忽视其测量范围。很多数字式万用表有自动量程功能，不用手动调节量程。另外，还有很多数字式万用表有过量程能力，在测量值超过该量程但还未达到最大显示时可不用换量程，从而提高了准确度和分辨力。

3．显示位数和准确度

显示位数和准确度是数字式万用表的两个最基本也是最重要的指标。两者之间关系紧密，一般来讲数字式万用表显示位数越高其准确度也就越高，反之相反。显示位数有两种方式，即计数显示和位数显示。计数显示是数字式万用表显示位数范围的实际表达，只不过由于人们习惯与传统叫法上的方便，一般用位数显示表达。例如，3000位计数显示，表示数字式万用表最高显示值可到3999，而1000位计数显示只能到1999，在测量220V交流电压时，可明显看到3000位显示比1000位后多1个小数位显示，这样在分辨率上高一个数量级。在测量、调试高灵敏的微小电信号中，高灵敏度的数字式万用表将会发挥更大的作用。

数字式万用表根据显示数字位数的不同分为三位半（3.5）、四位半（4.5）、五位半（5.5）、六位半（6.5）、七位半（7.5）和八位半（8.5）数字式万用表。所谓三位半（或3.5位），是指最多同时出现4个数字，最前面的一个数只能是“0”或“1”（0也可消隐，即不显示）。同理，四位半数字式万用表最多同时出现5个数字，最前面的一个数只能是“0”或“1”。仪表的准确度等级越高，测量结果就越准确，其价格就越贵。因此，选用数字式万用表时，应根据测量精度的要求，选用准确度合适的数字式万用表，以保证测量误差限定在允许的范围之内。

4．测量方法和交流频响

数字式万用表的测量方法主要对交流信号测量而言，我们知道交流信号有很多种类和各种复杂情况，并且伴随交流信号频率的改变，会出现各种频率响应，影响数字式万用表的测量。数字式万用表对交流信号的测量，一般有两种方法，即平均值和真有效值测量。平均值测量一般是对纯正弦波而言，它采用估算平均的方法测量交流信号，而对非正弦波信号将会出现较大的误差，同时，如果正弦波信号出现谐波干扰时，其测量误差也会有很大改变。而真有效值测量是用波形的瞬时峰值再乘以0.707来计算电流与电压，保证在失真和噪声系统中的精确读数。这样如果需要检测普通的数字数据信号，用平均值数字式万用表测量就不会到达真实的测量效果。同时交流信号的频响也至关需要，有的可高达100kHz，数字式万用表的响应时间越短越好。

5．输入电阻和零电流

数字式万用表的输入电阻过低和零电流过高均会引起测量误差，关键要看信号源的内阻值大小。当信号源阻抗高时，应选择高输入阻抗、低零电流的仪器。

6．交流电压转换形式

一般来讲，数字式万用表的交流电压测量分平均值转换、峰值转换和有效值转换三种。当波形失真较大时，平均值转换和峰值转换不准确，而有效值转换可不受波形的影响，使测量结果更加准确。

7．稳定性和安全性

和大多数仪器一样，数字式万用表自身也有测量稳定性，其测量结果的准确性与其使用时间，环境温、湿度等相关。如果数字式万用表的稳定性差，在使用一段时间后，有时就会出现测量同一信号时，其结果自相矛盾，即测量结果不一致的现象。

数字式万用表的安全性非常重要，有些数字式万用表设置了比较完善的保护功能，如插错表笔线时，会自动产生蜂鸣报警、短路保护等。所以对于数字式万用表的选购，不要盲目贪图便宜，要实用、好用才行。

8．根据需要选用多功能的数字式万用表

很多数字式万用表增加了如下更实用的功能：

①温度测量。在电子维修时，检验电子元器件的发热程度，如焊接拔取元器件时，测量温度可防止损伤元器件。

②同时测量交流和直流分量。我们所碰到的信号并非是很纯的交流或直流信号，需要观测波形的总真有效值（包括交流和直流），以便分析电路的功耗量，检查被损坏的元器件。

③dBm和毫伏值测量。所谓dBm值测量，即低电平测量。dB一般用公式dB=20lg（U_测/U_参）来表达。如果改变参考电压，通过测试比较，我们可以测量相对值；可用来分析电压放大器的电压增益。

④尖峰保持。利用数字式万用表真有效值可以测量宽度大于0.25ms、非规则交流信号的瞬时峰值电压，并且自动保持，有利于寻找元器件和设备破坏的原因。

⑤相对值测定。利用此功能，可以进行相对值测定，即我们测试电压或电流与参考电压或电流的差值，电压相对模式可以清除读数中的杂散电容产生的影响。

总之，在选择数字式万用表时，要根据实际工作需要出发，在保证测量准确度、测量范围满足要求的前提下，尽可能有较多的功能，以便今后可以扩展使用。另外数字式万用表的保护性也是值得注意的，不经意中表笔线插错或测试挡错误，会导致数字式万用表不必要的损害，影响工作。因此，数字式万用表的安全性非常重要，有些好的数字式万用表自我保护性很好，像有些数字式万用表插错表笔线时，会自动产生蜂鸣报警，这些功能是很实用的。