线性指针式仪表识别方法的研究

‘壹’ 指针式万用表的使用方法

使用方法

(1)测试前，首先把万用表放置水平状态，并视其表针是否处于零点(指电流、电压刻度的零 点)，若不在，则应调整表头下方的“机械零位调整”，使指针指向零点。

(2)根据被测项，正确选择万用表上的测量项目及量程开关。

如已知被测量的数量级，则就选择与其相对应的数量级量程。如不知被测量值的数量级，则 应从选择最大量程开始测量，当指针偏转角太小而无法精确读数时，再把量程减小。一般以指针偏转角不小于最大刻度的30%为合理量程。

(3)万用表作为电流表使用

①把万用表串接在被测电路中时，应注意电流的方向。即把红表笔接电流流入的一端，黑表笔接电流流出的一端。如果不知被测电流的方向，可以在电路的一端先接好一支表笔，另一支表笔在电路的另—端轻轻地碰一下，如果指针向右摆动，说明接线正确；如果指针向左摆动(低于零点)，说明接线不正确，应把万用表的两支表笔位置调换。

②在指针偏转角大于或等于最大刻度30%时，尽量选用大量程档。因为量程愈大，分流电阻愈小，电流表的等效内阻愈小，这时被测电路引入的误差也愈小。

③在测大电流(如500mA)时，千万不要在测量过程中拨动量程选择开关，以免产生电弧，烧坏转换开关的触点。

(4)万用表作为电压表使用

①把万用表并接在被测电路上，在测量直流电压时，应注意被测点电压的极性，即把红表笔接电压高的一端，黑表笔接电压低的一端。如果不知被测电压的极性，可按前述测电流时的试探方法试一试，如指针向右偏转，则可以进行测量；如指针向左偏转，则把红、黑表笔调换位置，方可测量。

②与上述电流表一样，为了减小电压表内阻引入的误差，在指针偏转角大于或等于最大刻度的30%时，测量尽量选择大量程档。因为量程愈大，分压电阻愈大，电压表的等效内阻愈大，这对被测电路引入的误差愈小。

如果被测电路的内阻很大，就要求电压表的内阻更大，才会使测量精度高。此时需换用电压灵敏度更高(内阻更大)的万用表来进行测量。

③在测量交流电压时，不必考虑极性问题，只要将万用表并接在被测两端即可。另外，一般也不必选用大量程档或选高电压灵敏度的万用表。因为一般情况下，交流电源的内阻都比较小。值得注意的是被测交流电压只能是正弦波，其频率应小于或等于万用表的允许工作频率，否则就会产生较大误差。

④不要在测较高的电压(如220V)时拨动量程选择开关，以免产生电弧，烧坏转换开关关的触点。

⑤在测量大于或等于100V的高电压时，必须注意安全。最好先把—支表笔固定在被测电路的公共地端，然后用另一支表笔去碰触另一端测试点。

⑥在测量有感抗的电路中的电压时，必须在测量后先把万用表断开再关电源。不然会在切断电源时，因为电路中感抗元件的自感现象，会产生高压而可能把万用表烧坏。

(5)万用表作为欧姆表使用

①测量时应首先调零。即把两表笔直接相碰(短路渗衡)，调整表盘—下面的零欧调整器 使指针正确指在0欧处。这是因为内接干电池随着使用时间加长，其提供的电源电压会下降，在Rx=0时，指针就有可能达不到满偏，此时必须调整Rw，使表头的分丛碰做流电流降低，来达到满偏电流Ig的要求。

②为了提高测试的精度和保证被测对象的安全，必须正确选择合适的量程档。一般测电阻时，要求指针在全刻度的20%—80%的范围内，这样测试精度才能满足要求。

由于量程档不同，流过只Rx上的测试电流大小也不同。量程档愈小，测试电流愈大，否则相反。所以，如果用万用表的小量程欧姆档RX1，RX10去测量小电阻Rx(如毫安表的内阻)，则Rx上会流过大电流，如果该电流超过了Rx所允许通过的电流，Rx会烧毁，或把毫安表指针打弯。

所以在测量不允许通过大电流的电阻时，万用表应置在大量程的欧姆档上。同时量程档愈大，内阻所接的干电池电压愈高，所以在测量不能承受高电压的电阻时，万用表不宜置在大量程的欧姆档上。

如测量二极管或三极管的极间电阻时，就不能把欧姆档置在Rxl0k档，不然易把管子的极间击穿。只能降低量程档，让指针指在高阻端。但前面已经指出电阻刻度是非线性的，在高阻端的刻度很密，易造成误差增大。

③用作欧姆表使用时，万用表内接干电池，对外电路而言，红表笔接干电池的负极，黑表笔接干电池的正极。

④测量较大电阻时，手不可同时接触被测电阻的两端，不然，人体电阻就会与被测电阻并联，使测量结果不正确，测试值会大大减小。

另外，要测电路上的电阻时，应将电路的电源切吵租断，不然不但测量结果不准确(相当再外接—个电压)，还会使大电流通过微安表头，把表头烧坏。同时，还应把被测电阻的一端从电路上焊开，再进行测量，不然测得的是电路在该两点的总电阻。

(6)使用完毕不要将量程开关放在欧姆挡上。为了保护微安表头，以免下次开始测量时不慎烧坏表头。测量完成后，应注意把量程开关拨在直流电压或交流电压的最大量程位置，千万不要放在欧姆档上，以防两支表笔万—短路时，将内部干电池全部耗尽。

(1)线性指针式仪表识别方法的研究扩展阅读

注意事项

万用表是比较精密的仪器，如果使用不当，不仅造成测量不准确且极易损坏。但是，只要我们掌握万用表的使用方法和注意事项，谨慎从事，那么万用表就能经久耐用。使用万用表时应注意如下事项：

(1)测量电流与电压不能旋错挡位。如果误将电阻挡或电流挡去测电压，就极易烧坏电表。万用表不用时，最好将挡位旋至交流电压最高挡，避免因使用不当而损坏。

(2)测量直流电压和直流电流时，注意“+”“-”极性，不要接错。如发现指针开反转，既应立即调换表棒，以免损坏指针及表头。

(3)如果不知道被测电压或电流的大小，应先用最高挡，而后再选用合适的档位来测试，以免表针偏转过度而损坏表头。所选用的挡位愈靠近被测值，测量的数值就愈准确。

(4)测量电阻时，不要用手触及元件的裸体的两端（或两支表棒的金属部分），以免人体电阻与被测电阻并联，使测量结果不准确。

(5)测量电阻时，如将两支表棒短接，调“零欧姆”旋钮至最大，指针仍然达不到0点，这种现象通常是由于表内电池电压不足造成的，应换上新电池方能准确测量。

(6)万用表不用时，不要旋在电阻档，因为内有电池，如不小心易使两根表棒相碰短路，不仅耗费电池，严重时甚至会损坏表头。

‘贰’ 指针式万用表的指针式万用表的基本使用方法

指针式万用表是一种可以进行多种电量测量、多量程的携带式电器仪表。其外形如图9-10所示，使用方法如下：

图9-10 指针式万用表

（1）直流电流的测量

万用表一般有1mA、10mA、100mA三个直流电流量程挡，选择量程时应根据电路中的电流大小而定。若不知道电流大小，应首先选择最高量程挡，然后逐渐减少到合适量程。

测量直流电流时，首先断开电路相应部分，再将万用表表笔接在断点两端，红表笔接在和电源正极相连的断点，黑表笔接在和电源负极相连的断点。读数时，直流电流挡应读取第二条刻度线的数值，若选用100mA挡时，可用刻度线下第三行数字，读数后乘以10即可。

（2）交流电流的测量

通常万用表仅设置1～2挡交流电流测试挡位，同时只适合于测量电源内阻较大或被测电路自身阻抗较高、频率为3kHz以下的低频电流。为了不影响被测电路的波形和工作状态，万用表的交流电流挡必须采用对称的全波整流方式。

测量时，在被测电路中串入一只低阻值的精密取样电阻器，再将万用表的交流电压挡并接于在该取样电阻的两端，通过读出电阻两端交流电压的方法换算成被测电路的电流。

（3）电压的测量

测量交、直流电压时，应分别使用交流电压挡和直流电压挡，其量程的选择与测量电流相同。测量时，将万用表与被测电路以并联的形式连接上，红表笔接被测电路和电源正极，黑表笔接被测电路和电源负极，读出其电压值。

注意：直流电压挡刻度线是第二条刻度线，用10挡时，可用刻度线下第三行数字直接读出被测电压值。

（4）电阻的测量

万用表一般有R×1、R×10、R×100、R×1k、R×10k五个量程。测量前，先将两表笔短接，同时调节“欧姆调零旋钮”，使指针刚好指到欧姆刻度线右边的位置。为了保证测量准确，每换一次倍率挡，都需进行一次欧姆调零。

测量时，将两表笔与被测电阻器的两端接触，观察表头的读数乘以倍率，即为所测电阻器的电阻值。

‘叁’ 指针式显示仪表和指针式记录仪表的区别

指针式显示仪表仅仅是以仪表所得到的测量值，通过指针的移动来显示，它的种类较多，弹簧管压力表，双金属温度计，温包温度计，动圈式指示仪等等，这些都是指针式仪表。指针式仪表族禅仅仅是指示被测慎正量的值，它没有对指示的值有记忆功能。指针式记录仪不仅能指示被测的值，而且还有记录功能，可以记录下被测量的变化情况。指针式显示仪表，如弹簧管压力表是根据被测压力的大小来改变弹簧管的张力，由此驱动指针转动，达到指示的作用；双金属温度计是靠不同金属对温度变化而引起的不同张力的扭转来达到驱动指针指示温度值，温包温度计是靠其中的气体受温度的变化而改变其体积来驱动指针指示温度；动圈式指示仪是根据被测参数的电流大小，在恒磁场中产生扭力来驱动指针指示被测值。指针式记录仪则是根据被测参数的值与其中划线电阻的值进行比较，当两者有差异时，差异信号产生脉冲信号去驱动伺服电机，有伺服电机带动指针移动，使两者的差异变小，当差异为零时宽穗悔就记录下被测值。

‘肆’ 利用图像识别技术实现指针式仪表数据的自动采集

指针仪表识别技术方案

针对采集的仪表图像,一般采用先采用 Gaussian Filtering 进行图形降噪处理,针对预处理的图

像采用 Canny Edge Detection 的方法做边缘检测,通过精确过滤各种非关键目标,找到仪表和

面板的轮廓.通过Hough变换做仪表刻度和仪表指针检测,也可以通过Hough变换做液位的检乎慧

测。对图像中需要做 image classfition 的目标,采用深度衫枝学习的方法,如数字识别,仪表样式识别

还有自然场景下的文本位置检测等的。模型采用深度学习的中卷积神经网络模型 CNN,根据

图片的特征搭建不同的网岁塌答络模型. 指针式仪表识别是主要针对指针式仪表，这是一个通过视频图像对工业仪表识别进行自动识别. 识别的流程是：采用一些特殊的方法来完成有效区域筛选以及仪表的指针定位，根据表盘中心到指针回转中心的连线与子表盘 0 刻度线的夹角等特征，计算出子表盘 0 刻度线与指针指向线段的夹角，进一步识别并判读出指针读数。DAQ-IOT君实验结果表明，该定位及识别算法计算简单，具有较高的准确率，克服了表盘随机角度倾斜对读数识别算法的影响。