机械式万用表的原理及维修

林凤云

【摘 要】机械式万用表（即指针万用表）是实验室必须具备的仪器之一，用它可以测量直流电流、交直流电压、电阻等，维修实验室里电子仪器不可缺少的测量工具。必须学会万用表的使用方法，熟知内部的工作原理，才能维修好万用表。

【关键词】万用表；测量原理；维修

【中图分类号】TH112 【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2018）31-0015-01

引言

指针系仪表分为磁电式和电磁式两种，现在的指针万用表都是以磁电式仪表为主，由于电磁式仪表灵敏度较低，所以电磁式仪表一般应用在工业用电的电压表和电流表中，磁电式仪表根据磁路不同分为，内磁，外磁，内外磁，三种，其中外磁表头的指针万用表很容易受到外磁场的干扰而引起测量不准现象，所以外磁表头的指针万用表一般会在万用表后盖板上设计一块金属屏蔽板，金属屏蔽板的作用就是屏蔽外界电磁场干扰让表头测量的更佳精准，因为外磁表头很容易引入外界电磁场干扰，而引起测量不准现象，所以通过在万用表后盖板上加装金属屏蔽板来进行外磁屏蔽，从而让外磁表头测量的更佳精准，而内磁表头一般是不会设计的，因为内磁表头不易引入外磁场干扰，内磁表头抗干扰能力强。

一、磁电式仪表的内部构成

磁电式仪表内部有两部分组成，一部分是可动部分，一部分是固定部分。固定部分：动圈，定圈，可动部分：弹簧游丝，指针，阻尼装置，这两部分组成，其中动圈和定圈的作用主要是通入电流产生磁场力，弹簧游丝的作用主要是产生反作用力矩带动表针偏转，阻尼器的作用是，当指针受到磁场力的作用而偏转时会产生一定的惯性而阻尼器的作用就是吸收这部分惯性让指针可以尽快的停止在某一点上以达到快速读数的目的。

二、磁电式仪表的工作原理

现在所有机械式万用表（即指针万用表）都是磁电式仪表，磁电式儀表根据磁路不同，分为内磁，外磁，内外磁三种，其工作原理是：当有电流通入表头内部的动圈时会产生一个磁场力也就是我们所谓的（转动力矩），这个磁场力（转动力矩）会带动表头内部的弹簧游丝，弹簧游丝会带动指针偏转，根据通入表头动圈电流大小不同，产生的磁场力强弱也不同，从而游丝带动指针偏转的幅度也不同，也就是说，通入动圈电流越大，产生的磁场力越强，所以弹簧游丝带动指针偏转的幅度也就越大说明被测信号很大，反之，通入动圈电流越小产生的磁场力越弱，所以游丝带动指针偏转的幅度也就越小说明被测信号很小，通过这个原理实现测量信号的大小。同样弹簧游丝也要产生一个力矩，那么就是反作用力矩，简单的来讲，我们知道指针偏转是受到磁场力（转动力矩），指针就是靠磁场力这个（转动力矩），才发生偏转，但是必须还有一个力矩那么就是弹簧游丝产生的反作用力矩，产生一个与转动力矩（磁场力）相反的力矩（我们称为反作用力矩），当转动力矩（磁场力）和游丝产生的反作用力矩相抵消时，指针停止，如果光有转动力矩（磁场力）没有游丝产生的反作用力矩的话，不管测量的信号有多大，指针都会偏转到头，所以说，如果游丝出现问题，就会出现一些比如，测量信号不准，指针偏转幅度较大或很大，这些故障，应该注意这点。

三、指针万用表故障维修

现在的所有指针万用表都是磁电式仪表，磁电式仪表是由：动圈，定圈，阻尼器，弹簧游丝，以及指针几部分组成，其中动圈和定圈的作用是通入电流产生磁场力，弹簧游丝的作用是产生反作用力矩带动指针偏转，阻尼器的作用是当指针受到磁场力的作用而偏转时会产生一定惯性而阻尼器的作用就是吸收这部分惯性让指针可以尽快的停止在某一点上以达到快速读数的目的。

1.表头故障维修。

故障1：指针无法偏转，首先要检查万用表保险管，防止内部输入保险管被烧断引起没有电流输入，从而导致表针无法偏转，第二步，如果保险管正常，则要试试所有档位，即直流电压挡，交流电压挡，直流电流挡，看看所有档位测量的时候指针是否都无法偏转，如果所有档位在测量时指针都无法偏转则说明故障在表头，因为保险管是好的，但是所有档位都无法用，这么说的话，万用表内部直流电压挡串联分压电阻，和交流电压挡串联分压电阻和整流器，以及电流挡的分流电阻不可能全部损坏，所以说，指针不动的原因就是由于表头有问题引起的，检查方法如下，可以通过测量表头满篇电流，当然如果觉得麻烦的话可以采取更换一个同样大小的表头。

故障2：指针偏转幅度较大，如果测试中发现，所有档位测量信号的时候，指针偏转幅度都很大，超过测量中的实际值，排除，保险管有问题，排除万用表内部电池有问题，在排除内部分压分流电阻有短路或开路现象，则要检查表头，重点检查对象，指针连接的平衡锤，弹簧游丝，弹簧游丝是重点检查的对象，因为我们知道游丝的作用是产生反作用力矩带动指针偏转，而让指针偏转的是磁场力，磁场力又称为转动力矩，光有转动力矩的话没有游丝产生的反作用力矩的话，不管测量的信号有多大指针始终偏转到头，我曾经讲过，如果游丝损坏就会出现测量信号的时候指针偏转幅度较大，就是由于游丝损坏，或游丝变软引起的故障。可以采取更换游丝，或换掉表头排除故障。

故障3：指针偏转幅度很小，如果出现测量信号的时候指针几乎不偏转，排除保险管问题，排除万用表内部电池，以及万用表内部电路中分压分流电阻损坏，这些全部要排除掉，再去检查表头，指针偏转的幅度比较小的故障，一般在与表头内部动圈失磁引起的该故障发生，由于将指针万用表长时间放在离磁场干扰能力强的地方，磁电式仪表的表头内部动圈失磁，引起该故障发生，可用充磁机给表头充磁，当然也可以采用更换表头，淘宝网上我记得MF-47表头是5块钱。

故障4：指针偏转的时候左右乱晃，这个故障其实很简单，故障出现在表头，是由于磁电式仪表内部的指针阻尼装置，就是阻尼器损坏或阻尼器性能不良引起的该故障，可以采用更换新表头来维修。表头维修很简单就这么几个东西。

指针偏转幅度大的话，多数就是出现在游丝，指针偏转幅度小的话，多数就出现在动圈失磁而指针无法偏转多数出现在，动圈，以及表头线圈被烧断，或者就是游丝损坏指针偏转左右乱晃多数就是阻尼器损坏引起。

2.电路故障维修。

故障1：输入保险管250V/0.5A被烧断引起没有电流输入，所有档位无法使用的故障，这个故障算是在修表中最简单的了，由于使用失误，用电流挡去测量电压，或用电阻挡去测量电压，引起的将输入保险管被烧断引起没有电流输入故障，维修方法很简单将万用表拆开测下输入保险管发现已经被烧断换掉一个同型号同规格保险管故障修復47型表 保险管规格为250V/0.5A。

故障2：交流电压挡中整流器中半波整流电路中的两只整流二极管有击穿或开路现象，我们知道指针万用表交流电压挡测量原理：通过内部电阻串联分压来扩大测量量程在走半波整流电路将交流信号整流变为直流信号流过表头来测量，因为指针万用表的表头是一个直流电流表表头无法流过交流信号所以必须要在交流电压挡中加上一个半波整流电路做整流器将交流信号整流变为直流信号流过表头来测量，所以说测量一次交流电就要经过整流二极管整流一次，如果长时间测量交流电的话，整流二极管经常会被交流信号冲击就会遇到开路或短路的情况这点是无法避免的，所以说如果遇到指针万用表交流电压挡无法使用的故障，上来先检查保险管，因为保险管被烧断会引起没有电流输入表针肯定不会动，如果保险管正常交流电压挡还是无法使用，则应该先检查交流电压挡中的分压电阻，看看分压电阻有无阻值变大或变小现象，如果有先换掉，排除分压电阻有损坏以后，交流电压挡还是无法使用，则应该重点检查交流电压挡中半波整流电路中的两只整流二极管的正反向电阻值防止整流二极管击穿或开路引起交流电压挡无法使用的故障，如果遇到管子有击穿或开路现象急时更换同型号管子来修复故障。

故障3：电阻挡测量不准以及电阻挡无法使用的故障，由于9V电池和1.5V电池电压偏低引起测量不准现象换电池修复，电阻挡无法测量由于9V电池和1.5V电池接线有断线或虚焊现象，检查修复故障，电阻挡标准电阻有开路，引起电阻挡无法使用的故障。

故障4：电刷与电路板接触松动，引起某个档位或其它档位无法测量，指针无法偏转，维修方法很简单，将万用表拆掉，从新安装电刷，安装电刷之前清理电路板。这个故障很简单，由于电刷与电路板接触不良引起。

故障5：电流挡中分流电阻烧掉，我们知道电流挡中分流电阻阻值都是比较小的，在几百欧姆或几十欧姆，如果使用失误用电流挡去测量电压，相当于短路电源，产生短路电流直接将分流电阻烧掉，这点应该注意。

故障6：电阻挡调零不准，检查电池电压是否偏低电池正常，检查接线，接线正常，以后电阻挡调零不准，检查标准电阻，标准电阻正常以后，调零还不准的话，通过测量表头偏转电流调节电位器，如果还是无法进行调零则是欧姆调零电路故障，首先检查电位器，电位器正常的话，检查电位器接线，接线正常的话，最后检查与电位器连接的可调电阻，可能由于可调电阻阻值变大或变小引起该故障发生，检查出来以后换掉修复。

四、结束语

本文重点介绍了指针万用表的原理及故障维修，对维修方法及思路进行说明，给出了较为系统的排故解决方案，以便提高实验室人员解决故障分析能力和维修调试能力，对学生顺利完成实验有极大作用。本文介绍的是指针万用表的基本故障分析及维修方法，对于一些较为特殊的故障情况还需要在今后的教学实践中进一步总结归纳整理成文。

参考文献

[1]孙彩兰.MF47型指针式万用表疑难故障维修一例[N].电子报，2009年.