第9节 安全仪表使用(修订中)
安全有效地使用电表可能是电子技术人员可以掌握的最有价值的技能，这既是为了他们自己的人身安全，也是为了他们的专业技能。起初使用仪表可能会让人望而生畏，因为知道您将其连接到可能含有危及生命的电压和电流水平的带电电路。
这种担忧并非没有根据，使用仪表时最好谨慎行事。与其他任何因素相比，粗心大意是导致经验丰富的技术人员发生电气事故的原因。
# 1. 万用表
注：在电力电路中，钳形电流表、钳形万用表和测电笔更好用，在安全电压、安全电流内使用普通万用表更好，本节课只是讲了用普通万用表的测量原理，安全规范。 本节课只是简单讲了万用表的测量原理，不适用于220V之类交流电路、非安全电压，特别注意！！！ 向导会就强电、非安全电压的测量再做说明，备注于本节课末尾。 记住强电维修或着处理的第一原则，断电！！！ 维修完成后再通电测试。
最常见的电气测试设备是称为_万用表_的仪表。万用表之所以如此命名，是因为它们能够测量多个变量：电压、电流、电阻 (opens new window)，通常还有许多其他变量，其中一些变量由于其复杂性而无法在此解释。
在训练有素的技术人员手中，万用表既是一种高效的工作工具，也是一种安全装置。然而，在无知和/或粗心的人手中，万用表在连接到“带电”电路时可能成为危险源。
有许多不同品牌的万用表，每个制造商生产的多种型号具有不同的功能集。下图中显示的万用表是“通用”设计，并非特定于任何制造商，但足够通用，足以教授基本使用原则：
您会注意到该仪表的显示是“数字”类型：以类似于数字时钟的方式使用四位数字显示数值。旋转选择开关（现在设置在_关闭_位置）有五个不同的测量位置可以设置：两个“V”设置，两个“A”设置，一个在中间设置一个有趣的“马蹄形”符号在它上面代表“抵抗”。
“马蹄”符号是希腊字母“欧米茄”（Ω），是欧姆为电气单位的常用符号。
在两个“V”设置和两个“A”设置中，您会注意到每一对都被划分为具有一对水平线（一个实线，一个虚线）或一条带有波浪曲线的虚线的独特标记。平行线代表“DC”，而波浪曲线代表“AC”。“V”当然代表“电压”，而“A”代表“安培数”（电流）。
仪表在内部使用不同的技术来测量直流而不是测量交流，因此它需要用户选择要测量的电压 (V) 或电流 (A) 类型。尽管我们没有在任何技术细节上讨论交流电 (AC)，但仪表设置中的这种区别是需要牢记的重要区别。
# 1.1. 万用表插座
万用表表面有三个不同的插座，我们可以将_测试线_插入其中。测试线只不过是用于将仪表连接到被测电路的专门准备的电线。
电线涂有颜色编码（黑色或红色）的柔性绝缘层，以防止用户的手接触裸露的导体 (opens new window)，并且探头的尖端是锋利、坚硬的电线：
黑色测试线_始终_插入万用表上的黑色插座：标有“COM”的插座表示“通用”。红色测试线插入标记为电压和电阻的红色插座或标记为电流的红色插座，具体取决于您打算用万用表测量的数量。
要了解它是如何工作的，让我们看几个显示正在使用的仪表的示例。首先，我们将设置仪表以测量电池的直流电压：
请注意，将两条测试线插入仪表上相应的电压插座，并且选择开关已设置为 DC“V”。现在，我们将看一个使用万用表测量家用电源插座（壁式插座）的交流电压的示例：
仪表设置的唯一区别是选择开关的位置：它现在转到 AC“V”。由于我们仍在测量电压，因此测试引线将保持插入相同的插座。
在这两个示例中，当探针尖端都与电路上各自的点接触时，_绝对_不要让它们相互接触。如果发生这种情况，将形成短路，如果电压源能够提供足够的电流，则可能会产生火花甚至是火焰球！下图说明了潜在的危险：
如果使用不当，这只是仪表可能成为危险源的一种方式。
电压测量可能是万用表最常用的功能。这当然是出于安全目的而进行的主要测量（锁定/挂牌程序的一部分），并且仪表的操作员应该很好地理解它。
由于两点之间的电压始终是相对的，因此仪表_必须_牢固地连接到电路中的两点，然后才能提供可靠的测量。这通常意味着用户必须用手抓住两个探头，并在测量时将其靠在电压源或电路的正确接触点上。
由于手对手的冲击电流路径是最危险的，因此以这种方式将仪表探头放在高压电路中的两个点上始终存在_潜在_危险。如果探头上的保护绝缘层磨损或破裂，则在测试过程中，用户的手指可能会接触到探头导体，造成不良冲击。如果可以只用一只手抓住探头，那是一个更安全的选择。
有时可以只用一只手将一个探针尖端“锁定”到电路测试点上，这样就可以松开它，而将另一个探针固定到位。可以连接特殊的探头尖端附件，例如弹簧夹，以帮助实现这一点。
请记住，仪表测试线是整个设备包的一部分，应该像对待仪表本身一样小心和尊重它们。如果您的测试引线需要特殊配件，例如弹簧夹或其他特殊探头尖端，请查阅仪表制造商或其他测试设备制造商的产品目录。
_不要_尝试有创意并制作自己的测试探针，因为下次在带电电路上使用它们时，您最终可能会将自己置于危险之中。
此外，必须记住，数字万用表通常可以很好地区分 AC 和 DC 测量值，因为它们在检查电压或电流时设置为一个或另一个。
正如我们之前所见，交流和直流电压和电流都可能是致命的，因此当使用万用表作为安全检查设备时，您应该始终检查交流和直流是否存在，即使您不希望同时发现两者！此外，在检查是否存在危险电压时，您应该确保检查_所有_有问题的点对。
例如，假设您打开一个电气接线柜，找到三个为负载提供交流电的大导体。为这些电线供电的断路器（据说）已被关闭、锁定和标记。您通过按负载的“开始”按钮仔细检查了是否没有电源。什么也没发生，所以现在您进入安全检查的第三阶段：电压表测试。
首先，您在已知的电压源上检查您的仪表，以查看它是否正常工作。任何附近的电源插座都应为测试提供方便的交流电压源。您这样做并发现仪表按应有的指示指示。接下来，您需要检查机柜中这三根电线之间的电压。但是电压是在两点之间测量的，那么你在哪里检查呢？
答案是检查这三点的所有组合。如您所见，图中的点标记为“A”、“B”和“C”，因此您需要拿起万用表（设置为电压表模式）并检查点 A & B、B & C 和 A 和 C。
如果您发现这些对中的任何一对之间存在电压，则电路未处于零能量状态。可是等等！请记住，万用表在交流电压模式下不会记录直流电压，反之亦然，因此您需要在_每种模式下_检查这三对点，总共进行六次电压检查才能完成！
但是，即使进行了所有检查，我们仍然没有涵盖所有可能性。请记住，危险电压可能出现在电力系统中的单根电线和接地之间（在这种情况下，机柜的金属框架将是一个很好的接地参考点）。
所以，为了绝对安全，我们不仅要检查 A&B、B&C 和 A&C（在 AC 和 DC 模式下），还必须检查 A&ground、B&ground 之间，和 C 和接地（在交流和直流模式下）！对于这个看似简单的只有三根电线的场景，总共需要进行十二次电压检查。然后，当然，在我们完成所有这些检查之后，我们需要拿起万用表并针对已知的电压源（例如电源插座）重新测试它，以确保它仍然处于良好的工作状态。
# 2. 使用万用表检查电阻
使用万用表检查电阻是一项简单得多的任务。测试线将始终插入与电压检查相同的插座中，但需要转动选择开关，直到它指向“马蹄形”电阻符号。用探针接触要测量电阻的设备，仪表应正确显示以欧姆为单位的电阻：
关于测量电阻要记住的一件非常重要的事情是，它只能在断电的组件上进行测量！当仪表处于“电阻”模式时，它使用一个小的内部电池产生一个微小的电流通过被测元件。
通过感测使该电流流过组件的难度，可以确定并显示该组件的电阻。如果仪表-引线-元件-引线-仪表回路中有一个额外的电压源来帮助或反对仪表产生的电阻测量电流，则会导致错误的读数。在更坏的情况下，仪表甚至可能被外部电压损坏。
# 3. 万用表的“电阻”模式
万用表的“电阻”模式在确定导线连续性以及精确测量电阻方面非常有用。当探针尖端之间存在良好、牢固的连接时（通过将它们接触在一起来模拟），仪表显示几乎为零 Ω。如果测试引线中没有电阻，则读数正好为零：
如果引线没有相互接触或接触断线的两端，仪表将指示无限电阻（通常显示虚线或代表“开环”的缩写“OL”）：
# 4. 用万用表测量电流
到目前为止，万用表最危险和最复杂的应用是电流测量。原因很简单：为了让仪表测量电流，必须强制要测量的电流_通过_仪表。
这意味着仪表必须成为电路电流路径的一部分，而不是像测量电压时那样仅仅连接到某处。为了使仪表成为电路电流路径的一部分，必须将原始电路“断开”，并将仪表连接在断开的两点之间。要为此设置仪表，选择开关必须指向交流或直流“A”，并且红色测试线必须插入标有“A”的红色插座。
下图显示了准备好测量电流的仪表和要测试的电路：
现在，电路已断开，准备连接仪表：
下一步是将仪表与电路串联，方法是将两个探头尖端连接到电路的断端，黑色探头连接到 9 伏电池的负极 (-) 端子，红色探头连接到通向灯的松散线端：
这个例子展示了一个非常安全的电路。9 伏几乎不构成电击危险，因此无需担心断开该电路（赤手空拳，同样如此！）并将仪表与电流串联连接。然而，对于更高功率的电路，这确实可能是一项危险的尝试。
即使电路电压很低，正常电流也可能足够高，以至于在建立最后一个仪表探头连接时会产生有害火花。
在电流测量（“电流表”）模式下使用万用表的另一个潜在危险是在用万用表测量电压之前未能正确地将其重新设置为电压测量配置。其原因是特定于电流表的设计和操作。当通过将仪表直接放置在电流路径中来测量电路电流时，最好让仪表对电流流动提供很小的阻力或不提供阻力。
否则，额外的电阻会改变电路的运行。因此，万用表设计为当红色探头插入红色“A”（电流测量）插座时，测试探头尖端之间的电阻几乎为零。在电压测量模式下（红色引线插入红色“V”插座），测试探针尖端之间有许多兆欧的电阻，因为电压表被设计为具有接近无限的电阻（因此它们_不会_从被测电路中汲取任何可观的电流）。
当万用表从电流测量模式切换到电压测量模式时，很容易将选择开关从“A”旋转到“V”位置，而忘记将红色表笔插头的位置从“A”切换到“五”。结果——如果仪表随后连接到一个大电压源——将是一个通过仪表的短路！
为了帮助防止这种情况，大多数万用表都有一个警告功能，如果有一个引线插入“A”插座并且选择开关设置为“V”，它们就会发出蜂鸣声。尽管这些功能很方便，但在使用万用表时，它们仍然无法替代清晰的思维和谨慎。
所有优质万用表内部都包含保险丝，这些保险丝经过精心设计，可在电流过大时“熔断”，例如上图所示的情况。与所有过流保护装置一样，这些保险丝的主要设计目的是_保护设备_（在这种情况下是仪表本身）免受过度损坏，其次是保护用户免受伤害。
万用表可用于检查自己的电流保险丝，方法是将选择开关设置到电阻位置并在两个红色插座之间建立连接，如下所示：
一个好的保险丝将指示非常小的电阻，而一个熔断的保险丝将始终显示“OL”（或万用表型号用来指示无连续性的任何指示）。一个好的保险丝显示的实际欧姆数无关紧要，只要它是一个任意低的数字。
既然我们已经了解了如何使用万用表来测量电压、电阻和电流，那么还有什么需要了解的呢？很多！随着您对使用它的技能和熟悉程度的提高，这种多功能测试仪器的价值和功能将变得更加明显。
使用这些复杂的仪器进行常规练习是无可替代的，因此请随意在安全的电池供电电路上进行试验。
# 5. 总结
- 能够检查电压、电流和电阻的仪表称为万用表。
- 由于两点之间的电压始终是相对的，因此必须将电压测量表（“电压表”）连接到电路中的两点，以获得良好的读数。测量电压时注意不要将裸露的探头尖端接触在一起，因为这会造成短路！
- 使用万用表检查电路上是否存在危险电压时，请记住始终检查交流和直流电压。确保检查所有导体对组合之间的电压，包括单个导体和接地之间的电压！
- 在电压测量（“电压表”）模式下，万用表在其引线之间具有非常高的电阻。
- 切勿尝试用万用表在通电的电路上读取电阻或连续性。最好的情况是，您从仪表获得的电阻读数不准确，最坏的情况是仪表可能损坏，您可能会受伤。
- 电流测量表（“电流表”）始终连接在电路中，因此电子必须流过仪表。
- 在电流测量（“电流表”）模式下，万用表的引线之间几乎没有电阻。这是为了让电子以尽可能小的难度流过仪表。如果不是这种情况，仪表会在电路中增加额外的电阻，从而影响电流。
相关练习：
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