1.6 玩转数字示波万用表

数字示波万用表就是带有示波功能的数字万用表,是数字万用表中最新的一代产品,它可以像示波器一样将测量对象的波形直观地显示出来,大大扩展了测量中获取的信息量。下面以VC301型数字示波万用表为例进行介绍。

1.6.1 数字示波万用表的特点与功能

VC301型数字示波万用表如图1-87所示。与普通数字万用表最大的不同是VC301有一个分辨率为128×64的点阵式LCD显示屏,用来显示测量结果、信号波形、操作参数和存储数据等信息。显示屏下面有8个功能键,用以控制和操作万用表。功能键下面是测量选择开关,用以选择测量对象和量程。最下面是4个输入插孔。

图1-87 VC301型数字示波万用表

VC301型数字示波万用表的主要功能如下。

(1)测量交直流电压

交直流电压测量范围为0~600V,分为5挡,输入阻抗为10MΩ,最小分辨率为0.2mV。对于交流电压还可以显示其频率和波形。

(2)测量交直流电流

交直流电流测量范围为0~10A,分为4挡,最小分辨率为2μA。对于交流电流还可以显示其频率和波形。

(3)测量电阻

电阻测量范围为0~30MΩ,分为6挡,最小分辨率为0.2Ω。

(4)测量电容

电容测量范围为0~300μF,分为5挡,最小分辨率为20pF。该表还配有专用测试架,供测量小电容时使用,如图1-88所示,可以避免手持被测电容和表笔引线带来的测量误差。

图1-88 电容测试架

(5)测量温度

温度测量范围为-10~+120℃,最小分辨率为0.1℃。测量时应使用专配的半导体温度传感器,如图1-89所示。

图1-89 温度传感器

(6)数据保持与存储

具有数据保持与存储功能,可以存储100组测量数据,实现无纸记录。

(7)显示模式

具有数值显示、模拟指针及百分比显示、波形显示、存储数据读出显示4种显示模式。

1.6.2 数字示波万用表的工作原理

数字示波万用表是在普通数字万用表基础上开发而成,增加了波形显示、数据存储等功能,由CPU进行控制。

(1)电路原理

数字示波万用表电路原理如图1-90所示。电路具有4个测量表笔插孔,它们是电压、电阻、通断测量输入插孔“VΩ”,电流、电容、温度测量输入插孔“mACX℃”,>300mA电流测量输入插孔“10A”,公共端插孔“COM”。

图1-90 数字示波万用表电路原理

被测信号由相应的输入插孔输入,经测量选择开关选定的测量类别和量程后,由取样电路取样送入CPU进行处理,处理后由点阵式LCD显示屏显示测量结果。

(2)功能控制

8个功能键对CPU和整机进行功能控制。

键为数字显示、模拟指针及百分比显示、波形显示、存储数据读出显示模式选择键。

键为菜单选项和调节键。

键为电源开关。

键为直流/交流/频率测量转换键。

键为相对值测量键。

键为数据保持与存储/最大值记录键。

1.6.3 数字示波万用表的使用方法

数字示波万用表首先是一块高品质的数字万用表,其测量电压、电流、电阻、电容等的基本使用方法与通常的数字万用表相似,不再赘述。下面重点介绍数字示波万用表特有功能的使用方法。

(1)频率测量

在交流电压或电流挡,按键可转换为频率测量,测量范围为1~20000Hz,由显示屏直接显示出来。如图1-91所示,显示被测交流电频率为50Hz。

图1-91 显示频率

(2)相对值测量

相对值测量显示的结果是两次测量结果之差,运用此功能可以消除引线电阻、杂散电容或干扰信号对测量结果的有害影响。以测量小电阻为例,如表笔短接时显示不为“0”,可按键,显示屏显示“000”和“▲”符号,表示已启用相对值测量功能。再按键则取消此功能。

(3)模拟指针显示

测量中,按 键进入模拟指针显示状态,如图1-92所示。水平轴的最左边为0,最右边为所选量程的满度值(图1-92中为300V),模拟指针自左向右移动的距离与被测信号的大小成正比,同时显示屏的右侧显示被测信号对应满度值的百分比。例如,图1-92中测量结果为300V×72%=216V。模拟指针可以动态地显示被测信号的变化过程。

图1-92 模拟指针显示状态

(4)波形显示

在电压或电流挡,按键进入波形显示状态,如图1-93所示。x轴为时间轴,取决于扫描时间。y轴为幅值轴,取决于被测信号。

图1-93 波形显示

波形图右侧为坐标参数,从上往下依次为:a.显示幅值设定,图1-93中为每小格15V。b.扫描时间设定,图1-93中为每小格400μs。c.同步触发方式设定,图1-93中为过零触发。

如不能完整稳定地显示波形,可通过调节坐标参数来改善。调节时,先按键选择项目(图1-93中选定了幅值设定项目),再按键改变参数。

(5)数据存储和读出

在数字显示状态下,按键即可将测量结果存储起来,在显示屏下边同时显示出此数据在存储器中的存储位置编号。如图1-94所示,表示该数据的存储位置是“002”。在测量过程中,每按一次 键则存储一次测量结果。

图1-94 存储显示

需要读出存储的数据时,按键进入存储数据读出状态,每屏显示8组数据,如图1-95所示。

图1-95 存储数据读出

(6)相线判别

VC301型数字示波万用表电压挡具有高达10MΩ的输入阻抗,可以很方便地判别市电的相线与零线。判别方法是选择交流电压300V或600V挡,一手紧握黑表笔线,用红表笔去接触被测点,如图1-96所示。如显示数值大于30V并有高压符号“”,说明红表笔所接触的是相线。

图1-96 判别相线