萬用表(multimeter)又稱三用表、多用表、伏歐表，是一種多功能、多量程、便于攜帶的電子測量儀表。它可以用來測量直流電流、電壓，交流電流、電壓，電阻，音頻電平和晶體管直流放大倍數(shù)等物理量。部分萬用表還可以用來測量音頻電平、電容量、電感量和晶體管的β值等。
萬用表由表頭、測量線路、轉(zhuǎn)換開關(guān)、測試表筆等組成，同時包括機械部分、顯示部分和電氣部分。機械部分包括外殼、擋位開關(guān)旋鈕及碳刷等部分；顯示部分又叫表頭；電氣部分由測量線路板、電位器、電阻、二極管、電容等電子部品組成而成。
1820年出現(xiàn)的第一臺移動指針電流檢測設(shè)備（電流計），被視為萬用表的前身，目前人們常用的手持式萬用表，最早可以追溯到1977年。
萬用表可以分為模擬式和數(shù)字式萬用表。模擬式萬用表是由磁電式測量機構(gòu)作為核心，用指針來顯示被測量數(shù)值；數(shù)字式萬用表是由數(shù)字電壓表作為核心，配以不同轉(zhuǎn)換器，用液晶顯示器顯示被測量數(shù)值。在電子器件的故障診斷、維修、電力行業(yè)、實驗和教學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，并且伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)、人工智能等科技的快速發(fā)展，未來的萬用表會向小型化、智能化以及集成化的方向發(fā)展。
歷史
1820年，第一臺移動指針電流檢測設(shè)備出現(xiàn)，又稱電流計，該設(shè)備僅用于檢測電流，電流流過時使羅盤針移動，該設(shè)備由于體積龐大，不適用于現(xiàn)場作業(yè)，但在實驗室發(fā)揮著巨大作用。
1920年，英國郵政工程師Donald Macadie在電信線路上工作時，發(fā)明了一個可以測量電流、電壓和電阻的工具。這款產(chǎn)品被命名為AVO表，也就是第一臺真正的萬用表。
1955年，伴隨著模擬顯示屏的問世，工程師們就開始嘗試制造固態(tài)數(shù)字電壓表，但由于技術(shù)的限制，并沒能讓該類型的萬用表走上量產(chǎn)化的道路。
1969年，隨著半導(dǎo)體的發(fā)展，使數(shù)字萬用表設(shè)計變得可行，世界上第一臺數(shù)字萬用表便應(yīng)運而生。
1977年，第一臺手持式數(shù)字萬用表誕生。
基本原理
萬用表的基本原理是利用一只靈敏的磁電式直流電流表（微安表）做表頭。當微小電流通過表頭，就會有電流指示。但表頭不能通過大電流，所以，必須在表頭上并聯(lián)與串聯(lián)一些電阻進行分流或降壓，從而測出電路中的電流、電壓和電阻。
以指針式萬用表的工作原理為例，指針式萬用表最基本工作原理如下圖：
測電壓和電流時，外部有電流通入表頭，因此不須內(nèi)接電池。
當把擋位開關(guān)旋鈕SA撥到交流電壓擋時，通過整流管VD整流，電阻R3限流，由表頭顯示出來；當撥到直流電壓擋時不須二極管整流，僅須電阻R2限流，表頭即可顯示；撥到直流電流擋時既不須二極管整流，也不須電阻R2限流，表頭即可顯示；測電阻時將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA撥到Ω擋，這時外部沒有電流通入，因此必須使用內(nèi)部電池作為電源。設(shè)外接的被測電阻為Rx表內(nèi)的總電阻為R，形成的電流為I，由Rx、電池E、可調(diào)電位器Rp、固定電阻R1和表頭部分組成閉合電路，形成的電流I使表頭的指針偏轉(zhuǎn)。紅表與電池的負極相連，通過電池的正極與電位器Rp，及固定電阻R1相連，經(jīng)過表頭接到黑表棒與被測電阻Rx形成回路產(chǎn)生電流使表頭顯示。回路中的電流為：
從上式可知I和被測電阻Rx不成線性關(guān)系，所以表盤上電阻標度尺的刻度是不均勻的。當電阻越小時，回路中的電流越大，指針的擺動越大，因此電阻擋的標度尺刻度是反向分度。
當萬用表紅黑兩表棒直接連接時，相當于外接電阻最小 Rx=0，則：
此時通過表頭的電流最大，表頭擺動最大，因此指針指向滿刻度處,向右偏轉(zhuǎn)最大，顯示阻值為0Ω。反之，當萬用表紅黑兩表棒開路時，相當于外接電阻可以忽略不計，則：
此時通過表頭的電流最小，因此指針指向0刻度處，顯示阻值為∞。
結(jié)構(gòu)
萬用表主要由機械部分、顯示部分、電氣部分3大部分組成。機械部分包括外殼、擋位開關(guān)旋鈕及碳刷等部分；顯示部分又叫表頭；電氣部分由測量線路板、電位器、電阻、二極管、電容等電子部品組成而成。
機械部分
萬用表機械部分主要包括外殼、擋位開關(guān)旋鈕、電刷表筆等部分。萬用表的型號不同，擋位開關(guān)旋鈕也不同，有功能開關(guān)與量程開關(guān)合用一只開關(guān)型、功能開關(guān)與量程開關(guān)分離型、功能開關(guān)與量程開關(guān)交互使用型等。表筆主要用于夾住被測電器元件或門的連接點，有些萬用表還設(shè)有專用插座與功能轉(zhuǎn)換開關(guān)配合使用，以完成某些專項測量。
顯示部分
顯示部分又叫表頭，由數(shù)字顯示器、指針指示器或LED燈組成的。數(shù)字顯示器用來顯示被測電壓、電流和電阻等電學(xué)量的數(shù)值，指針指示器主要用于測量直流電壓和直流電流等模擬信號的數(shù)值，LED燈則用于提示是否發(fā)生電流過載等信息。
表頭把過渡電量轉(zhuǎn)換為儀表指針的機械偏轉(zhuǎn)角或者數(shù)字顯示，在其表盤刻度或者顯示器上指示出被測電量的大小。
電氣部分
電氣部分是萬用表的核心部分，電氣部分主要由測量線路板、芯片、電位器、電阻、二極管、電容等電子部品組成而成。芯片起到萬用表的測量處理器的作用，它對輸入的電學(xué)信號進行處理并輸出數(shù)值，電路板則負責將芯片處理后的信號傳遞給顯示器或指針指示器等顯示元件，各種被測量的線路，被萬用表轉(zhuǎn)換到適合表頭測量的微小直流電流的電路，電阻、半導(dǎo)體元件及電池組成了測量的線路。經(jīng)分流、整流、分壓等的處理，將送入表頭進行測量的電流統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成了一定量限的微小直流電流。
分類
數(shù)字萬用表
第一臺數(shù)字萬用表出現(xiàn)在1969年。
數(shù)字萬用表是采用集成電路模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換器和液晶顯示器，將被測量的數(shù)值直接以數(shù)字形式顯示出來的一種電子測量儀表。
數(shù)字萬用表的主要特點是數(shù)字顯示，直觀準確，無視覺誤差，并只有極性自動顯示功能，測量精度和分辨率都很高。輸入阻抗高，對被測電路影響小，電路的集成度高，便于組裝和維修，使數(shù)字萬用表的使用更為可靠和耐久，測試功能齊全。保護功能齊全，有過壓、過流保護，過載保護和超輸入顯示功能，功耗低，抗干擾能力強，在磁場環(huán)境下能正常工作，便于攜帶，使用方便。
數(shù)字萬用表是在直流數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上擴展而成的。為了能測量交流電壓、電流、電阻、電容、二極管正向壓降、晶體管放大系數(shù)等電量，必須增加相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器，將被測電量轉(zhuǎn)換成直流電壓信號，再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并以數(shù)字形式顯示出來。數(shù)字萬用表的基本結(jié)構(gòu)如下圖，由功能轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、LCD顯示器(液晶顯示器)、電源和功能，量程轉(zhuǎn)換開關(guān)等構(gòu)成。
數(shù)字萬用表組成與指針式類似，主要由機械部分、顯示部分和電氣部分組成，按照其用途還可以進一步分為以下幾種：
手持數(shù)字萬用表
手持數(shù)字萬用表是一種緊湊、輕便的萬用表，適合進行一些簡單的實驗或現(xiàn)場測量。其特點是體積小、小巧玲瓏，便于攜帶，通常擁有基本的測量功能，如檢測電路中的電壓、電流和電阻等。
臺式數(shù)字萬用表
臺式數(shù)字萬用表是一種桌面式的數(shù)字測試儀器，更加專業(yè)化，在功能、精度、穩(wěn)定性和防護性方面都比手持數(shù)字萬用表更好。通常也可以具備多種測試功能如檢測電感、電容、頻率、溫度等，并可以在PC等計算機上進行數(shù)據(jù)傳輸和分析。
自動數(shù)字萬用表
自動數(shù)字萬用表是一種精度和功能更加高級的數(shù)字測試儀器，能夠自動選擇量程、校準及數(shù)據(jù)記憶等功能。因為其各種測試功能比較豐富，操作難度較大，所以需要有專業(yè)的工程師來操作。它通常被用于研究和開發(fā)領(lǐng)域。
指針萬用表
指針式萬用電表亦稱模擬式萬用表，它是一種多量程、多功能、便于攜帶的電工用表。
指針式萬用表主要由機械部分、顯示部分和電氣部分組成，它的各測量電路的原理基礎(chǔ)就是歐姆定律和電阻串并聯(lián)規(guī)律，它的電壓測量原理是根據(jù)歐姆定律，將已知的電阻和電流作為電路中的測量設(shè)備來測量未知電壓，通過安裝在傳感器上的移動指針或微調(diào)電位器實現(xiàn)測量。電流測量原理是通過安裝在傳感器上的移動指針測量電路中的電流。電阻測量原理通過測量被測電阻兩端的電壓和電流，計算出電阻值。
指針萬用表是通過指針在表盤上擺動的大小來指示被測量的數(shù)值，因此，也稱其為機械指針式萬用表。由于它價格便宜、使用方便、量程多、功能全等優(yōu)點深受使用者的歡迎。
指針萬用表根據(jù)形式和應(yīng)用領(lǐng)域還可以進一步分類：
橋式指針萬用表
主要用于測量電感或電容的值，通常它由至少4個電阻和一個測量電極組成，其中2個電阻連接在一起，形成一個稱為“懸線電阻”的組件，其余2個電阻則分別被放置在待測電路的不同位置。
當一個固有電動勢（如電池）連接到懸線電阻的兩端時，電路便會產(chǎn)生一個平衡點。如果懸線電阻與待測電路中的電感或電容成比例關(guān)系，那么電路就會保持平衡狀態(tài)。然后，通過小調(diào)節(jié)電位器控制電路，使電路重新達到平衡狀態(tài)。在平衡狀態(tài)下，可以通過指針指示器讀取電橋的電阻或電流，再通過運算得到待測電感或電容的值。
高阻指針萬用表
主要用于測量高阻值的電路。如晶體管、場效應(yīng)管和光敏電阻等等。其有很高的內(nèi)部輸入電阻，可以用來測量高阻值電阻，能夠測量幾千兆歐或更高阻值的電路，還可以測試晶體管和場效應(yīng)管的基本參數(shù)，包括放大倍數(shù)、拐點電壓和開路電導(dǎo)等。
此外，根據(jù)萬用表的安全等級還可以分為下表幾類：
性能指標
測量范圍
萬用表的測量范圍可以是電壓、電流、電阻、電容、頻率、溫度等，具體范圍取決于不同型號的萬用表。比如，萬用表電壓測量范圍從毫伏到數(shù)千伏不等，萬用表的電流測量范圍通常從毫安到數(shù)百安不等、電阻量程通常從歐姆到數(shù)百兆歐姆不等、電容量程的選擇取決于萬用表的型號和使用要求，一般從皮法到數(shù)百微法不等，此外還有部分可以測量溫度的萬用表溫度范圍通常從-40攝氏度到1200攝氏度不等。
精度
萬用表的精度是指測量結(jié)果與待測量真實值之間的誤差，精度越高則誤差越小。萬用表的精度與其測量范圍、測試點和儀器本身的質(zhì)量有關(guān)，通常用“百分比”或“個位數(shù)”的形式來表示。
萬用表的精度通常包括兩個參數(shù)：準確度和分辨率。準確度是指萬用表測量結(jié)果與真實值之間的誤差，通常表示為“±X%”或“±X數(shù)字”；分辨率是指萬用表所能測量的最小量級，也稱為最小測量分度值。如果萬用表的最小測量分度是0.01V，則它的分辨率為0.01V。
常見的萬用表的準確度從0.1%到1%，分辨率從0.1mV到1mV不等。
分辨率
分辨率是儀器可以分辨的最小電量變化。比如，一個萬用表的分辨率是0.1伏特，如果使用該萬用表測量100.0伏特和100.1伏特的電壓，儀器會顯示兩個不同的值，即100.0伏特和100.1伏特。
輸入阻抗
輸入阻抗指萬用表對電路的干擾程度。萬用表的輸入阻抗越大，它對被測電路的影響就越小。相反，如果輸入阻抗較小，它將吸收被測電器的電流，從而產(chǎn)生誤差，導(dǎo)致測量結(jié)果不準確。
優(yōu)秀的萬用表的輸入阻抗可以達到幾百萬歐姆或更高，這意味著即使在高電壓、高電阻或高電容測量時，其影響也會非常小。
功耗
萬用表功耗越低，使用起來越省電，比如部分用9V電池的萬用表，其待機以及工作功耗越低，使用的時間就越長，也就意味著更換電池的周期也越長，功耗是一個重要的指標。
萬用表通常是通過測量電源上的電壓來進行工作的，因此它的工作電流通常非常小。但是，隨著萬用表的各項功能和性能不斷增加，其所需的功耗也可能越來越大。
在實際應(yīng)用中，如果萬用表的功耗較高，這將會影響到其使用時間和測量精度。如果電池壽命太短，可能需要經(jīng)常更換電池，影響了使用體驗。另外，高功耗還會導(dǎo)致因過熱而使萬用表本身產(chǎn)生錯誤測量，這將會影響到測量精度。
安全性
由于萬用表通常用于測試電路各種參數(shù)，如果測試時采用不當、萬用表本身性能不好等原因會帶來安全隱患。
安全性的指標主要由以下3個方面：
靈敏度
萬用表的靈敏度描述了它能夠測量到的最小分辨率和最小可測量的電信號大小。靈敏度越高的萬用表能夠更加精確地感應(yīng)并測量輸入電信號。
靈敏度通常以測量電阻為例衡量，通常以歐姆為單位。比如說，如果一個萬用表的靈敏度為1000歐姆，則表示它能夠測量到一千分之一歐姆的電阻值，非常精確和靈敏。
負載電壓（壓降）
萬用表在測量電路時所產(chǎn)生的電壓降，也叫內(nèi)電阻。萬用表的內(nèi)電阻通常較高，因此它會將一部分電壓用于自身的工作和讀數(shù)顯示。這就會導(dǎo)致在使用萬用表時，電路通常會產(chǎn)生一些電壓降，從而影響測量的準確性。
為了減小這種影響，通常需要使用具有較高內(nèi)阻，在測量電路時對電路的影響較小的萬用表。同樣，對于需要測量精度較高的電路，可以考慮使用具有極高內(nèi)阻的精密萬用表，如數(shù)顯電表等。
應(yīng)用
直流電流
萬用表可以用于測量電路中的直流電流大小，在測量直流電流前，需要將電路斷開或關(guān)閉，確認測量電路是穩(wěn)定的，選擇正確的測量范圍，選擇相應(yīng)的測量范圍。將萬用表的電流擋位選擇好，再將測量引線的萬用表紅筆和黑筆串聯(lián)到電路的中，這樣萬用表就可以測量到電路上的直流電流了，上述操作完成后，等待數(shù)秒鐘，萬用表上的數(shù)值就是電路上的直流電流值了。對于手動選擇擋位的萬用表，需要手動記錄讀數(shù)，而自動選擋的萬用表會自動顯示出電流值。
直流電壓
萬用表可以用于測量電路中的直流電壓大小，比如測量電池的電壓，可以將萬用表的電壓擋位選擇好（直流擋），再將測量引線的萬用表紅筆和黑筆施加在電池兩端中，這樣萬用表就可以測量到它的直流電壓了，上述操作完成后，等待數(shù)秒鐘，萬用表上的數(shù)值就是直流電壓值。
交流電流
萬用表測量交流電流主要是用鉗型表筆進行測量，利用電磁感應(yīng)的原理，將表筆夾在電線中，選擇合適的擋位，即可測量。
交流電壓
同測量直流電壓類似，可以將萬用表的電壓擋位選擇好（交流擋），再將測量引線的萬用表紅筆和黑筆施加在待測電路中，這樣萬用表就可以測量到電路上的交流電壓了，上述操作完成后，等待數(shù)秒鐘，萬用表上的數(shù)值就是電路上的交流電壓值了。
電阻
在對電阻進行檢測時，首先要將萬用表中的量程開關(guān)調(diào)置最為適合的位置中，并且同樣將將紅色插頭插入V孔，而將黑色插頭插入到COM孔中。測量電阻時，先將表棒短接，調(diào)整"Ω"調(diào)零旋鈕，使指針指到0。將表棒分別接觸被測電阻兩端，讀出指針在歐姆刻度線上的讀數(shù)，再乘以該檔標的數(shù)字。每次換檔，都應(yīng)重新將表棒短接，調(diào)整指針到零位。如果在測量過程中發(fā)現(xiàn)實際的電阻值參數(shù)超出了所設(shè)定的電阻值時，萬用表會提示"1"字樣，此時則必須將萬用表測量調(diào)置到更高的位置中，以確保電阻測量的準確性。另外，在測量電阻值時，要將紅筆與電氣設(shè)備插孔的正極連接，而黑色筆則與電氣設(shè)備插孔的負極連接即可。
通斷
用R×1Ω檔，任一表筆接一端，另一表筆點觸另一端，正常時會發(fā)出清脆響亮的“噠”聲。如果不響，則是線圈斷了，進一步用萬用表的R×1K或R×100電阻檔測量會發(fā)現(xiàn)其阻值是∞。
電容和電感
將萬用表接在電容或者電感兩端兩端，連接正負極，旋轉(zhuǎn)開關(guān)選擇正確的擋位，此時測量界面上就是電容或者電感的讀數(shù)。
未來發(fā)展
小型化
隨著電子產(chǎn)品尺寸的逐漸減小，萬用表也趨向于更加小型化，方便攜帶和使用，萬用表將融入更多智能化技術(shù)，如基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程監(jiān)控技術(shù)等，以更加方便和準確地進行電氣量的測量。
智能化
伴隨著人工智慧、AI等的發(fā)展，萬用表未來將與機器學(xué)習(xí)、人工智能等領(lǐng)域的技術(shù)融合，包括數(shù)字化、通信技術(shù)、云技術(shù)等，可以通過手機App、云存儲等方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析和處理，以更好地適應(yīng)未來電子科技的快速發(fā)展。
集成化
萬用表上將會有更多的傳感器集成，比如溫度傳感器、光電傳感器甚至是生物傳感器等，萬用表會為使用者提供更加全面和實用的測量功能。
主要廠家
參考資料 >