直流电压档的试验 - 我的万用表-某空军高级工程师的40年心得

　　直流电压档的试验要比直流电流档的试验简单。直流电流设计了五个档位:0.5mA;5mA;50mA;250mA;500mA,每个档位的试验都要用一个标准三用表串联在电路中，每校验一个档位，都要改变负载电阻。

　　如果我有一个可变电源多好，从0——30伏可调。只要有一个10欧姆的电阻，在2.5V的时候可以得到250mA的电流;在5V时,可以得到500mA的电流。

　　真是“心比天高”。在几乎都是电子管的时代，要找一只半导体二极管不知要花多大的力气。一台晶体管直流稳压电源的价格比我十年的津贴还要多。可调稳压电源更是天价。想得到可调稳压电源，简直就是白天做梦。

　　没有可调稳压电源，校验电流挡就麻烦很多。左思右想，我萌发了用电池做可变电源的想法。电池，是从航材股就可以领到的消耗品。如果用4节电池串联，就可以产生6V电压。在每一只电池中抽一个头，就可以得到1.5V、3V、4.5V和6V等4种电压。这不就是可变电源吗?对，我必须做一个电池盒，这样，我就有一个级变式的稳压电源了。

　　“用香蕉水泡有机玻璃和乒乓球可以变成一种粘合力特强的胶，用它来粘合板或是有机玻璃，可以做成一个体积小、容积大、轻盈、漂亮、牢固的电池盒。”老九告诉我。

　　在需要的驱动下，空余时间变得越来越少。俱乐部才会有打坏的乒乓球，修理厂才会有香蕉水，卫生队才能找到大口的玻璃瓶。还要紧密联系那些台灯的制作者，在他们那里可以得到足够的有机玻璃碎末。勤，在落实需要的行动中起着决定性的作用。小时候，也曾有些乡亲夸奖过我聪明伶俐。如今看来，那只是乡亲的一片好意。与老九相比，既不聪明也不伶俐。老九告诉我，千万不要恭维自己，只有勤劳的人、善于思考的人才会变得聪明伶俐。

　　在有见地的人身边生活，是我的幸运。老九一针见血的话、入木三分的话、充满激情、富有哲理的话，经常在我的耳边回响。在我的脑海里，他们都是洞明世理的圣人。在他们身边，经常有灰色的幽默和爽朗的笑声。连队，由80%以上的乡下青年组成。很多人参军前，没有看过火车，没有听过收音机，还有不少人没有用过电，更谈不上用过自来水了。为了改变部队的知识结构，上级领导决定将65届北京航空学院的大学生分配到连队，让他们接受我们的再教育。历史，就这样开了个玩笑。将首都来的大学生与乡下来的农村青年杂交在一起。还要由乡下青年来改造这些城市大学生。相信，在他们刚来的几天，确实受到了震撼。没有球场、没有单、双杠，没有鞍马，更没有吊环;没有人晨练，也没有个人爱好。人人都习惯了这种平静。非常符合农村的习惯。我相信，许多乡下青年，对这些大学生的到来，都可能有与我相同的看法。他们都是有钱人家的子弟，否则怎么能读上大学?他们都是斯文的人，读书太多，都带眼镜;他们都是弱不禁风的人，经不起早出晚归、日晒雨淋的煎熬;他们都是能说会道、却不会干任何实际工作的人;他们都是来镀金的人，再教育后，再来改造我们。由于彼此之间，存在着自然分界线，再加上我的无线电专业没有大学生，较长一段时间内，我与大学生们没有接触。日子长了，关于大学生们的故事也多了，某些具有鲜明个性的大学生，很快就改造好了，被乡下青年认可了。郭玉山，就是其中一个。

　　这个具有鲜明个性的老九，难忍乡下般的寂寞。在他的鼓动下，许多本来就不喜欢劳动的人，自觉地拿起锄头，拉起板车，将那块长满野草、凹凸不平的荒地整成24X12米的排球场地。简易的单、双杠搞起来了，举重的钢铃也诞生了。沉默的连队，在老九们到来后不久，活跃起来了。过去，飞机是我们共同的平台，只有飞行准备的时候，我们在平台上共同建立彼此的联系。每当飞行结束，平台就消失了，饭堂成了我们的平台，无论连队领导三番五次强调不要说话，说话的声音仍然无法扼制。如今，又多了球场、运动场的平台，不同专业、不同性格的人都可以汇聚在一起，在爱好中建立彼此的友情。我发现，老九们受我们的教育太少了，恰恰相反，是他们教育了我。我从他们的生活中领悟到，他们才是人，是一个活得有质量的人。从此,老九们在我们眼中的地位改变了。我们已经不分彼此，融为一体了。

　　生活，改变着我们，同时也改变着老九。有些本来就不那么讲究的大学生，在接受我们再教育的过程中变得更不讲究了。

　　“郭玉山，几天没洗脚?”夏军微带讽刺地问。

　　“管他几天，一三五干擦擦，二四六不管他，星期天休息，按既定方针办。” 郭玉山的回答，总是理论性很强，胸有成竹。他那种逆来顺受的德性，完全没有知识分子阳春白雪的味道。因为他不讲究，很快成为我们心目中改造得最好的典型。

　　在球场的欢呼声中，泡着有机玻璃的香蕉水变色了。早已锯好的板料，就欠东风了。

　　如果有夹具，我的电池盒一定会做得方方正正;如果有角尺，我的板料一定裁得更加垂直和水平。如果不是做，我不会关心1号电池的直径和长度;如果不是做，我不可能懂得用香蕉水泡有机玻璃和乒乓球就能成胶。

　　做，激发想象，激发需要。

　　做，教人明白。

　　一天过去，乳白色的乒乓胶干了。电池盒在沙纸的打磨下，全身光滑。在修理厂专做喷漆工作的老乡的帮助下，样子丑陋的电池盒，改变了衣着，变得端庄整洁，令人看着不觉得难受了。在飞机旁边工作，有很多方便。只要你想做，几乎什么都有。我曾为如何分别引出各种电压而苦恼。旁观者说，用电缆头的插孔就成。选一个孔径大一点的作“正”极，孔径小一点的作“负”极，用红、黑导线作“正负”线，分别焊在大小不同的两个插针上，再接上鳄鱼夹，这样，就能正负有别、大小防错、使用方便了。

　　实践证明，这是非常有效的方法。电缆头的插针、插孔，插拔过无数次，始终保持接触良好。

　　级变式稳压电源制成了。在白手起家的征途中，我又多了一件宝贝。我突然想起，我国流传的许多民间故事，都与他们使用的宝贝有关。悟空的金釜棒;108好汉随身携带的刀、斧、枪、锏……它们都是擒妖降魔、征服艰难险阻、开辟坦途的宝贝。希望拥有自己的宝贝，是老祖宗对未来人的寄托。儒家思想统治中国数千年，当我们的国土被八国联军手持先进的宝贝瓜分时，我们才醒悟过来。120年后，出生于民间的领导，记住了老祖宗的愿望，研制出自己的原子弹、氢弹、在太空唱起了“东方红”，我们有了自己的宝贝，才找回了属于大国的尊严。以砖瓦防御的时代已经过去，万里长城的巩固，必须使用更新、更超前的材料。

　　基础有了以后，三用表的校验就变得异常简单。

　　我的三用表基础电流为125微安。它是测量所有电压、电流和电阻的基础。必须校验准确。若用3V电池，串联一只24KΩ的电阻，在忽略表头内阻的情况下，刚好是125微安，表针指示满度。要知道，125这样的数值在标准表上不是整数，不好判读。若取电流为10、20、30、40、50、或它们的整倍数，在标准的刻度上都很好读数。经过计算，我选择100KΩ的电阻，在3V电池的作用下，可以得到接近30微安的电流。

　　电池、标准表、被试表、电阻在鳄鱼夹的咬合下，一个紧跟一个，在最后一个咬合点将要接通之前，我还是再次检查了标准表和被试表的量程和极性。在确认无误的前提下，将最后一点接通。只见两表针温柔地向右转动，在标准表刻度为25微安处稳定地停下。被试表真实值为24微安。

　　结果是否准确是次要的，安全了是头等大事。我松了一口气。

　　实际上，因为两个表都有内阻，在电池的两端，总电阻已大于100KΩ，在这种情况下，只要两个表的指示所代表的数量一致就OK了。

　　最小电流挡校验的结果几乎精确无误。这是至关重要的。但是，500毫安挡误差有30多毫安。这是预料的，因为500毫安挡的分流电阻非常小，只要有零点几欧姆的误差，就会导致电流值数十毫安的误差。

　　电流挡的校验，有得有失。我庆幸小电流挡的精确，原谅大电流挡的误差。同时，我获得了3V/2.5安灯泡因串入电表后变暗的第一手材料。

　　全神贯注，这是实践的需要。我在一个个全神贯注中得到了点滴回报。我为自己的级变式稳压电源而兴奋，为这次实验增加的鳄鱼夹而欣慰，为自己能学到的点滴知识可以通过实践来验证而心满意足，为积累了一点可能别人没有的经验而欢欣鼓舞。

　　表头，通过个人的努力，在周围人的热情帮助下，已经向实用方向迈出了一大步。它已经是一个电压表了。可以测量电池的电压、飞机启动车的电压。电压这个物理量，在我的表头的帮助下，已经从看不见成为看得见了。它也已经是一个多量程的电流表。尽管大电流的测量精度不高，但对电流的大小，有无完全具备了判断的依据。三用表的三大功能：测量电压、电流和电阻，我已经完成了过半的项目。在迈向目标的路上，哪怕有一点点成功，都是极大的鼓舞。虽说对前程充满信心，但信心毕竟不是现实。现实证明是成功的东西，才是看得见、摸得着、可重复出现的。攀登者每前进一步，都要付出。漫长的攀登，如果没有成功的激励，很可能半途而废。

　　有信心固然重要，但信心这个东西是会变的，是会动摇的。坚定不移的信心，要靠实践中点滴成功来鼓舞、来巩固。我急于看到成果，急于证实自己的

　　想法，急于得到成功的激励。

　　电压和电流挡的校验，让我看到了成果，验证了我的想法。使我从“应该如此”中得到了“确实如此”的肯定。

　　我体验到艰辛的价值。我品尝到专注的回报。我懂得爱的力量。

　　这一切都深刻地刺激着大脑，我从充实的实践中尝到了成功的味。

　　电流挡的正常，为直流电压和交流电压的测量奠定了基础。实际上，交流电压的设计是和直流电压的设计方法相似的。因测量交流电压之前，首先要将交流电压整流成直流电压，所以，在计算上要考虑从交流变成直流的过程带来的损失。如果用半波整流的方法变换成直流，整流系数就为直流的0.45倍。就是说，当使用同样的量程时，降压电阻为直流时的0.45倍。根据这个原理，非常方便就能计算出10V、50V、250V和500V四个量程的所有降压电阻。

　　触类旁通，有一把钥匙，就能打开多条路。这是技术工作的方便之处。

　　不知道经历了多少个日月，总共四个物理量的测量，已经完成了三个。75%，预示着100%的到来。在成功的鼓舞下，我充满着激情，向最后的25%发起总攻。

　　电阻测量，是万用表使用最频繁的量程。在所有的四个物理量的测量中，虽然都是必不可少的，但电阻的测量在我看来尤其重要。

　　为能够了解万用表电阻测量的原理，我“不耻下问”。为能看到电阻测量方面的设计，我真的想上学再读书。可惜，在我能问的人中，几乎都无力解读万用表电阻设计的基本原理。

　　最有用的，往往也是最难的。

　　难，不怕。最怕的是没有路。问的方法既然无法解决问题，想上学又谈何易?

　　想，不停地想。

　　毕竟有过前面的经验，想的方法、想的方向都有所拓宽。

　　500型万用表的电路，是我心中的标准。也是我唯一的资料。从无数次反复观察500型万用表的电路、刻度和面板中，我突然觉察到一个似乎熟悉的数值——10。电阻刻度的中心值是10。RX10、RX100、RX1K挡的倍数都是10。我记得，当内阻等于外阻时，如果在串联电路，就是电流相同，电压降各为总电压的一半;如果在并联电路，就是电压相同，各分电流是总电流的一半。在电阻测量电路中，表内的电阻与被测电阻及电池三者间组成串联电路，若被测电阻与表内电阻相等时，指针就指示在表盘的中心，这个数值，实质就是电表的内阻。

　　突破，往往只在一点。一点突破，就能解开有关的所有迷惑。

　　真正理解，才会感激前人的伟大。欧姆太了不得了，145(1825年)年前就发明了这个定律。利用这个定律，对电路几乎无坚不摧。

　　掌握定律，使我增加了力量。运用定律，使我增强了能力。人生的力量，人生的能力，都是建立在前人发明的所有定律的基础上的。我为自己建立了可靠的基础而自豪，为从欧姆的定律中获得力量而对科学家充满发自内心的感激。

　　中心值的突破，是电阻挡设计的关键。电阻刻度的计算、绘制也是电阻挡工程的难关。电阻挡，只有一条刻度。就能满足0欧姆——数百K欧姆乃至数兆欧姆的测量范围。如何实现准确的测量，刻度至关重要。

　　想，无数次的激烈思考;看，无数次的反复观察。当你真的用心去对一件事进行专心的研究的时候：看，能帮你有所发现;想，能让你有所突破。

　　实质上，电阻的测量，用欧姆定律可以理解为电流的测量或是电压的测量。当你以电流为测量观念来理解时，电阻的刻度完全基于欧姆定律。如500型表，RX1挡的内阻为10欧姆，内电池电压为1.5V，当被测电阻为0时，表头的满偏转电流就为150毫安。以满刻度150为0欧姆作基础，就能计算出1欧姆时的电流为136毫安;2欧姆的电流为125毫安;10欧姆的电流为75毫安(表盘中心)等等。在对应的刻度上就能刻出所有的电阻数值。

　　当你理解后，一切都会觉得简单。而理解，往往需要耗费很长的时间和深入的研究。

　　1971年，经历近两年的时间，万用表功能的四个量程终于完成了。对一个年仅19岁的青年，对一个没有学过欧姆定律的人，对一个没有指导老师的人，对一个没有任何试验工具、设备的人，即使在今天，也不是一件容易的事。

　　工程的实践，沿着它所发生的问题，触及的原理、定律，教会我许多东西。我相当于在1825年上了一次电工类的工程大学。

　　人的眼光，是跟着思想走的，人的思想，是被实践、被工程改变和丰富的。有了这次切身的实践，万用表的神秘被逐一揭开，每测量一次，我的感触会比没有经历过的人更深、更多。

　　1974年，在领导的关怀下，我荣幸地走进梦寐以求的空军工程学院。学习欧姆定律的时候，教材就是以万用表设计为实例展开的。当我被选为学员讲课时，专门讲到教材中没有谈到的万用表电阻挡设计及电阻刻度的绘制问题，激起了学友们及教员的极大的感慨。

　　深刻，不是读书能得到的。深刻的东西，来源于你艰辛的过程。来源于你发自内心的理解。

　　万用表很小，在人类社会中的地位甚至不屑一顾。因为我也很小，它在我心中却占据很大的位置。

　　我爱它，是因为它有用。我发表的第一篇论文，是它给我提供了可信的数据。现在想来，我为它的付出并不多，它却默默地把我送上了工程技术的高级岗位。