万用表，种类真不少

电流电压欧姆表，后来发展为万用表，是无线电爱好者、无线电工程师以及许多从事电学测量的人必备的工具之一。
这次我会简单介绍一下这类仪表，并重点聊聊其中的两款。
文章最后还会附上一段简短的迷你评测作为彩蛋。

自从人们认识到电流是什么，就不仅需要知道有没有电流，还需要测量它的大小。
于是，从那时起，人们便开始研发这类测量仪器。
第一台采用电磁系统的测量仪器于1881年问世，也就是说，距今不过134年。
当时的仪器只能测量一种量：电流或电压。世纪初的仪器大致是这个样子：
照片里已经算是比较“先进”的款式了，生产于上世纪初，可以测量两个电压量程，分别是最高6 V和120 V。上方的导线是公共端，下方的“脚”则是对应量程的输入端。


国产第一台组合式仪表（万用表）是ТТ-1。
那时候还没人在意产品命名，所以它的名字很简单——第一台技术测试仪 :)


后来又推出了其他型号，名称也变成了更常见的字母数字组合。其中最有名的要数很多人都熟悉的Ц表，也就是Ц-20。
人们把所有指针式（有时也包括数字式）万用表都叫作Ц表，不过最初的Ц表就是这个样子，这个名称也正是由它而来。


很多人平时用不上测量仪器，但肯定还记得上学时见过的电压表和电流表。它们当然非常简单，不过很多人肯定都见过 :)


我自己用过的仪表并不算多。
1. 我最早用的是也相当有名的Ц4324。严格来说它也算Ц表，因为组合式便携测量仪表的型号都以Ц开头。
我之前的两篇评测里都提到过这款仪表，不过那已经不是我当年用的那一台了。
2. 后来我用过另一款同样有名的仪表В7-22А，不过它是台式仪表。用起来非常方便，我也是从它开始接触数字仪表的。
3. 在改革时期，我买了一台更现代的国产数字仪表——Электроника ММЦ-01。它没那么出名，虽然采用了很常见的КР572ПВ5芯片，而这款芯片又是ICL7106的兼容型号。ICL7106大概是用来制作简易万用表最常见的芯片。
4. 后来我买了非常有名的Mastech M890G。那是18年前的事，当时售价约20美元。
直到今天，它仍是我的主力仪表。俗话说，我信得过它。


这18年来，它从没掉过链子，什么情况都经历过。
看来那时候的产品做得确实比现在好一些。
不过我感觉很快就得让它光荣退休了，但说不定以后还能派上用场。

这篇评测里，我会介绍两款和我的万用表同属Mastech的“兄弟”产品。
这个品牌凭借两款“国民级”产品赢得了人气：简单又便宜的830，以及功能更强的890。
不过实际上，这家公司生产的测量仪表相当多，主要是中端产品，质量也还算不错。据我了解，这个品牌的仪表通常都能顺利通过校准，但也别忘了市面上有不少仿冒品。
有时，这个品牌的电路板会被装进其他厂商的外壳里（就像我那篇钳形表评测里的情况）；有时则是把别家的电路板装进印着Mastech字样的外壳里，后者要糟糕得多。

第一部分：Mastech MS8240D

寻找老款M890G的替代品时，我发现了更新一些的MS8240D，于是想买来试试。

万用表装在一个尺寸相当大的盒子里寄了过来，我还真没想到，原以为盒子会小一些。
运输过程中盒子有些损坏，不过里面的东西完全没受影响。


盒子里装着一台仪表，放在结实的布质收纳包中。




仪表的完整套装包括：
MS8240D万用表
USM-miniUSB线
一套表笔
说明书
附带软件的光盘
4节AA电池
布质收纳包
两条背带，一短一长。


先多说几句配件。
收纳包的做工相当不错。不过最近我很少带仪表外出，所以它多半要在柜子里长期安家了，真可惜，我还挺喜欢它的。


原装表笔质量不错，不过我大概还是会用上一台万用表的表笔。
长度约1 m，绝缘层非常柔软，还带有保护帽（我被尖锐表笔戳破过多少个包啊）。


1、2：表笔标有CAT III 1000 V 10 A。
如果相信仪表的读数，表笔的总电阻约为40 mΩ，也就是每支20 mΩ。
3：仪表可以连接电脑，因此套装里配了相应的数据线。这根线没什么特别的，就是一根普通线。
线长1.5 m，比较粗，软硬适中，还带有磁环。
4：套装里还附带了两条背带。装上短带可以当手柄，装上长带则可以挎在肩上。不过我大概不会用这个收纳包，所以背带也会跟着它一起闲置。


让我意外的是，套装里居然附送了电池。通常发货前都会把电池取出来（如果可以的话）。不过这些电池大概是最便宜的那种，主要是用来检查仪表能否正常工作，先凑合用一阵，等有机会再买好一点的。我已经用了差不多两个月。
套装里有说明书和一张附带软件的光盘。我不知道原装光盘是什么样的，但这里给的是一张普通的CD-R空白盘。
说明书介绍了仪表的功能，还附有软件工作窗口示例，不过全是英文的 :(


这里有该系列仪表的简要介绍和英文版说明书链接。
如果能提供俄文版说明书的链接，我将不胜感激。

技术参数。


终于说到仪表本身了。
机身大而硬朗，带有橡胶嵌件，外观看起来做工很精致。


和我的旧表相比，它简直像个巨人，机身容积大约是旧表的2倍。从某种角度来说，这甚至算个缺点；家用的话，还是应该找一台普通“家用”外形的仪表。


虽然测量仪表不是该按外观来评价的东西，但我个人确实喜欢它的外观 :)


遗憾的是（也可能是件好事），这台万用表既没有手电筒，也没有照度计或声压级测量功能，所以侧面只有一个孤零零的miniUSB接口。
我以前写过，相比microUSB接口，我更喜欢miniUSB。
这里厂商更进一步，接口的结构设计成插入后只能直接拔出。外壳结构能保护它免受侧向受力，也就是说，要把它弄断会非常困难，甚至根本不可能。值得点赞。


底部有一个支架，可以让仪表倾斜放置。
底部还有表笔收纳架，不过我试了好几次，还是觉得把导线绕在仪表上更顺手。可能只是习惯问题。


底部还有关于安全措施、电池类型、防护等级等的标准标识。当然，都是英文。


接下来简单说说我不满意的地方。
这台仪表的支架用起来很不方便。不仅打开后无法固定，而且仪表与桌面的夹角也太大，用起来不如我熟悉的M890顺手。
我觉得厂商有些地方设计得太复杂了，直接照着“经典款”抄就行，没必要重新发明轮子。


支架下面有两颗螺丝，拧下来就能打开电池仓和保险丝仓。
螺丝拧入熔接在塑料里的金属螺纹套管。不过，做工稍微好一点的仪表基本都这样，这样每次更换电池时就不用担心螺纹损坏。


电池安装方向的标识清晰明确，不过要是有条拉带，取电池时会方便不少。
电源使用4节AA电池，比常见的9 V方形电池实用得多，后者容量很小。此外，这台仪表可以连接电脑记录并显示测量结果，电池容量大一些也更有保障。
保险丝座旁边也标明了规格。一只（250 mA）保护低电流测量档，另一只（10 A）保护高电流档。


包装里只有两只保险丝，而且已经装好了。这种保险丝远没有常见的小型保险丝普及，最好能附送至少两只备用的。
所用保险丝的型号是HC10aR，尺寸为38×10 mm，额定电压最高1000 V。与仪表的等级相符。
安装时非常紧。


下面简单介绍一下这台仪表，更准确地说，是它的控制部件、工作模式和显示内容。
先说显示内容——
左侧一列
自动量程模式。
电池电量低
直流电压/电流
负电压
交流电压/电流
自动关机模式。注意，如果仪表处于连接电脑的工作模式，此功能会被禁用，仪表会一直工作到电池耗尽。

上方一列
半导体结测试模式。
蜂鸣通断测试模式
读数保持功能
最大值/最小值显示模式。
相对测量功能。
峰值测量模式。例如，测量普通插座的电压时，仪表会显示正、负半周正弦波的峰值。

右侧一列
电脑连接模式（单向数据传输）。
被测量的功能标识。

仪表有5位显示，显示格式为22000。
底部有一条动态条形刻度，用于粗略跟踪快速变化的信号。
主测量每秒大约更新2-3次，而条形刻度的刷新频率约为其10倍。


控制部件。
按键：
上方一排
切换功能（交流/直流电流/电压、通断测试模式和自动模式）
读数保持模式。
相对测量（例如，可以将表笔短接后按下此键，之后测量时就不会计入表笔的电阻）
手动选择测量量程。

下方一排
仪表工作模式切换：电压、频率和占空比测量。
峰值测量
最大值/最小值测量
开启背光（短按）和电脑连接功能（长按）

模式旋钮
关机
直流/交流电压，量程2.2 V及以上。
直流/交流电压，量程220 mV。
电阻测量、蜂鸣通断测试和半导体结测试。
电容测量
频率/占空比测量
电流测量，最高220 µA
电流测量，最高220 mA
电流测量，最高10 A

对应的插孔分别是：10 A电流、220 mA电流、公共端、电阻/电容/电压


屏幕带背光，白色，约一分钟后自动关闭。
顺便说一下屏幕的小问题。
视角表现不太令人满意。从下方看会显出未点亮的段码，从上方看点亮的段码则会变淡。旧仪表的这个问题要轻得多。不过，只要视线大致正对屏幕，新仪表的显示效果还是更好，尽管字符高度更小。


仪表相当重，装上电池后重量超过半公斤。重量主要来自外壳。


虽然仪表个头不小，但握在手里还挺顺手，不过还是放在桌上用更合适 :)


如前所述，显示最大值为22000，但开启峰值记录后，校准完成后立即显示28000。
顺便说一句，如果缓慢升高电压，完全可以测到例如22.500 V。


在正式测试之前，我先在家里做了一些小测试。
先检查标称精度为0.1%、阻值分别为680 Ω和470 kΩ的电阻。这些电阻是晶体管测试仪套件附带的。之后我还会再说到它们。

我还测了仪器自身的寄生电阻，为150 mΩ。
按下相对测量按钮后，可以将读数“归零”，这样就不会把这部分电阻算进去（类似电子秤上的去皮按钮）。


接下来是几项辅助测试，我评测每台仪器时都会做，有时也能派上用场。

测试到此结束，接下来就是必不可少的拆机环节。

简单说说用于在电脑屏幕上显示测量结果的软件。

第二部分：Mastech MS8216

第二台仪表算是偶然来到这里的，是同一厂家的小型万用表，不过简单得多。
这是一款袖珍型Mastech MS8216万用表，价格约为12美元。
它在我家里放了挺久，从夏天起就一直没腾出手来写评测。
不过既然我已经评测了一款万用表，就决定把这篇也改成评测对比。
这一部分会比前一部分短不少，大致和万用表的尺寸成正比：）

这款万用表装在一个简单的小吸塑包装里，体积小巧，重量也轻。


整套包含：
Mastech MS8216万用表
说明书
一个小保护套
吸塑包装上的纸板，上面标有仪表参数。
套装还附带电池，已经装在仪表里了。


这款仪表的功能当然比它的大哥少一些，照片里可以看到厂家标注的技术参数。
说明书是英文的，不过仪表很简单，我觉得没什么必要看说明书，虽然我也找到了俄文版。
倒是这个小保护套可能派得上用场。不过它现在还是新的，套起来非常紧，我想用一段时间后会稍微松一些，正好合适。


外观整洁，尺寸不大，放在口袋里很方便，也适合作为一份小礼物送人。


表笔不可拆卸，盖子也不能取下（至少不能自行取下）。


表笔线很细，表笔本身也比较简陋。
缺点是收回去很不方便，勉强才能塞进去，还容易把盖子弄坏，或者把盖子撑开。
建议把导线稍微剪短一些，这样更容易收纳，至少剪掉10-15厘米。


仪表的操作很直观，只有几个按钮可能让人摸不着头脑，我来解释一下它们的用途。
REL——相对测量模式。
H/D——频率/占空比测量模式
D-H——读数保持模式（Hold）。
仪表只有自动量程选择功能，支持蜂鸣通断测试和半导体测试，并且闲置15分钟后会自动关机。
模式选择旋钮不太好用。为了让仪表尽可能薄，厂家把旋钮做得几乎没有方便手指拨动的凸起。


和上一款万用表一样，背面标有注意事项以及仪表的安全等级CAT II 600.V。
背面还标明了所用电池的型号，这款需要2节LR44。这个选择不算理想，但偶尔使用的话完全够用。


这台仪表比上一款轻得多，只有85克。


一些初步的调情测试。

测试结果让我有些意外，于是决定把仪表拆开看看。
不过我多半无论如何都会拆开它，这样倒是更有意思:)


第三部分：补充内容——基准电压源

大约两个月前，在基准电压源的评测中，我写道会买一块这样的电路板，带它去计量机构测一测，看看它实际能做到什么程度。
9月16日我在这里下了单，当时售价为$ 5.88（现在也还是这个价）。卖家后来把价格涨到了9美元，不过很快又降回原价。当时这是最便宜的一块板。
到了10月2日，我已经拿到板子了（用了两个多星期）。
包裹没有物流追踪号，用一个很普通的塑料信封寄来，不过完好无损。


总之，我说过会去，那就说到做到。希望这一趟没白跑：）

电路板的包装和之前评测中的一样，还贴了一张标签，标明测得的电压。唯一的区别是，之前用的是Agilent 3458A万用表，而我这次用的是HP 3458A，不过两者其实是同一款。


套装里还附了用于连接电池的焊片，不过还是不知道该怎么把它们装上去。
尺寸很小，我想要是愿意的话，甚至可以拿火柴盒当外壳：）


从上面看，电路板做工相当整齐，基材是黄色的玻纤板。


电路板上装有用于连接测量仪器的接线端子。缺点是，质量好的表笔通常比较粗，采用香蕉插头，因此插不进板子上的这种接口。
电路板上还标有商店和开发者的信息。


不过从底下看，真是让人不忍直视，满满的忧伤 :(
焊得歪歪扭扭，助焊剂也没清洗。


再来几张近照。其实倒也没什么，洗掉就行了，但这是精密基准电压源（ION）的电路板，理论上哪怕是助焊剂也可能影响读数，所以清洗之后，输出结果可能会有所不同。


从标记来看，这颗芯片似乎是92年初生产的。我没查它是什么时候设计出来的，不过直觉告诉我应该是92年之后，当然也可能是我记错了，这颗芯片确实就是那个年代的。
芯片封装上有个不大但很明显的凹痕，显然是用过的。
这是芯片的K版，另外还有L版，精度明显更高，最好选L版。
至少这个也不会差。整个系列基准电压源的ad584数据手册，里面列出了三个版本。之前我找到的数据手册只介绍了两个版本，K版是其中最好的，所以我就订了它。没想到还有更好的版本。


测试之前先岔开说几句。
在计量领域，时间过得比普通日常生活慢得多。
仪器能用很多年，但这并不是因为大家都在省钱，而是因为精密仪器的研发周期很长，而且从事这类研发的厂商寥寥无几。
大约在90年代初，精密测量使用的是Agilent 3458A，当时它是世界上精度最高的万用表。
没错，它确实是万用表，只不过价格昂贵、精度极高。当然还有更精密的仪器，但它们只在一种测量项目上精度很高，比如电压表或电流表；而在万用表中，它当时是精度最高的。


这款万用表采用了当时的简单逻辑电路，配备VFD显示屏（显示效果很漂亮），但可靠性和精度都非常高，至今仍在使用，也深受计量人员尊重。基准电压源随附说明单上的数值，正是用这些万用表测出来的。
不过大约在21世纪初，Fluke公司立志开发一款性能更好的仪器，于是Fluke 8508A问世，最精密万用表的桂冠也就此易主。


按我对这套“层级体系”的理解，精密测量、校准等环节大致如下图所示。
基准——电压、电流、电阻、电容等量的基本基准。
据我理解，没有比它们更精确的了。
它们也需要检定，但检定方法与常见方法截然不同。
副基准——副基准实际上有很多种，主要作用是作为主基准的复制品。标准万用表可以充当副基准。
校准器——用于产生各种电压、电流、电容等量，以检定其他仪器的设备。校准器有很多种，但通常依据副基准进行检定，总不能每次都把这一大堆设备运到主基准那里去吧。
被检仪器——其余所有需要在计量实验室进行检定的仪器。


检查买来的基准电压源时，我用一台经过检定的标准万用表测量了它，结果见照片。


现在来和随附说明单上标注的数值比较一下。
可以看到，电压越高，最低电压与其他电压之间的差值就越大。不过值得一提的是，所有情况下电压都非常稳定，连最后一位数字都没有变化。



现在来总结一下。
每台仪表都有自己的优缺点，我试着提炼一下关键点，以及每台仪表的优缺点。
Mastech MS8240D
优点。
结构扎实可靠
配备5位显示屏
大多数量程的测量精度不错。
TrueRMS测量
可以连接电脑。
测量模式相当丰富
背光
附带电池（不过这到底算优点还是缺点还真不好说），电池类型也不错。
配件齐全

缺点
两个量程的精度存在问题。不过第二个问题（使用第二台校准器测量）目前还不能确定，我会继续查清楚。
电脑通信板的固定结构考虑不周，必须进行改造。

Mastech MS8216
优点
精度出色
体积小巧
带保护套

缺点
最高量程测量电容时有问题。
表笔很难收纳到专用位置，机壳设计也不太合理。

至于基准电压源电路板，我就不多说了，简评里已经讲得很清楚。

我的看法是：俗话说，仪表各有各的用处，各有各的重要性 :) 这次评测表明，即使是小巧便宜的万用表，也完全可以有很高的测量精度。
位数多并不总能提高测量的绝对精度，但无疑有助于观察缓慢变化的过程，或者用于看重相对精度的场合。
大万用表的接口板固定方式竟然没处理好，这让我有点意外，真不知道怎么会犯这种错。
测试小万用表后，我的总体印象还是偏正面，只是机壳结构拖了后腿；至于大万用表，就很难说了。
总体还不错，有几项我感兴趣的功能让人惊喜，但测量精度令人失望，我原本期待更高。
很可能是调校人员一开始设定基准电压时稍有偏差，之后又以这个基准为准调整了其他部分。这个问题可以修正，不过目前这样我也能接受。
基准电压源模块的精度相当不错，尤其考虑到它的价格；但装配质量不高，令人失望。即便如此，我觉得它对业余无线电爱好者乃至专业人士仍然有用。我打算稍微扩展一下它的功能，把它改成稳定电流源。或许会专门写篇评测，因为这东西和基准电压源一样有用。
这次去计量实验室也让我意识到自己的准备相当不足。下次我会先制定好自己的仪表测试计划，然后照着计划测试。不过另一方面，我现在知道了哪些项目可以测、该怎么测，接下来只需要把测试方法本身再掌握扎实些。
比如这次测试，本该测一下大万用表的220µA和10A量程，也应该多关注True RMS测试。小万用表则应该在接近4000的量程测试，而不是1000。以后会改进，吃一堑长一智 :)
不过我也算小有收获，还见到了一台我确实很想要的仪表，只是300-600美元的价格目前还是让我有点望而却步 :(

希望这篇评测对大家有用，也读起来有意思。我尽量删减了一些内容，但文章不知不觉还是越写越长。
欢迎大家提出建议和问题，一如既往，评论区见。


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