Ein Multimeter ist ein Messgerät vornehmlich für elektrische Größen, das verschiedene Messarten und -bereiche in einem Gerät vereinigt.
Zur Grundausstattung eines Multimeters gehören Messbereiche für die elektrische Spannung und die Stromstärke. In der Regel ist ein Multimeter zwischen Gleich- und Wechselspannungsmessungen umschaltbar. Zum Standard gehören auch Widerstandsmessbereiche und sehr häufig ist ein Durchgangstester mit akustischem Signal integriert.
Analoge Multimeter
Bei Analogmultimetern wird der Messwert auf einem Zeigerinstrument mit mehreren Skalen für die unterschiedlichen Messbereiche angezeigt. Die Ablesewerte sind durch diskrete Teilstriche dargestellt, Zwischenwerte können interpoliert werden. Mögliche Fehlerquellen beim Ablesen sind das Ablesen von der falschen Skala, ggf. eine falsche Umrechnung auf den Endwert oder der Parallaxenfehler, bei dem aus einem falschen Blickwinkel die Instrumentennadel auf einem falschen Skalenwert zur Deckung kommt. Zur Vermeidung der Parallaxe besitzen hochwertige Messinstrumente eine Spiegelskala, die erlaubt, das Instrument parallaxefrei abzulesen. Die Genauigkeit von analogen Messinstrumenten kann bei hochwertigen Geräten durchaus ein Prozent vom Skalenendwert betragen.
Als Instrumente kommen in der Regel Drehspulinstrumente und Dreheiseninstrumente zum Einsatz, sehr selten Hitzdrahtinstrumente. Der Messbereich erstreckt sich im Allgemeinen für Gleichspannungen von 100 mV bis 1000 V, für Gleichströme von 100 µA bis 10 A, hochwertige Geräte weisen teilweise noch empfindlichere Bereiche auf. Die Wechselspannun s- und Wechselstrombereiche sind in der Regel erheblich unempfindlicher, da bei Drehspulmesswerken ein Gleichrichter vorgeschaltet werden muss.
Analogmultimeter haben den Vorteil, dass sie stets einsatzbereit sind, da auf eine Batterie zur Versorgung des Messgerätes, außer zur Widerstandsmessung verzichtet werden kann. Langsame Messwertschwankungen lassen sich gut verfolgen. Zu den Nachteilen gehören die meist fehlende Absicherung gegen elektrische Überlastung bei Fehlbedienung und eine hohe Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen wie Stöße und Stürze.
Gegenüber schnellen Spannungsschwankungen (hohe Frequenzen) sind analoge Messgeräte sehr träge, Drehspulinstrumente zeigen den arithmetischen Mittelwert an. Da die Skalen in den Wechselstrombereichen für sinusförmige Spannungen kalibriert sind, muss der Anzeigewert bei abweichender Kurvenform umgerechnet werden.
Ein weiterer Nachteil von analogen Multimetern ist der relativ geringe Innenwiderstand von wenigen kΩ, der das Messobjekt belastet und die Messung verfälschen kann. Ein geringer Innenwiderstand kann aber auch von Vorteil sein, wenn z.B. an Hausinstallationen gemessen wird, so lassen sich mangelhafte Verbindungen (hohe Übergangswiderstände) oder Kriechstrecken (mangelhafte Isolationswiderstände), sowie Phasenfehler und kapazitive und induktive Einstreuungen erkennen.
Der Einfluss des Innenwiderstands kann durch aktive Schaltungen, wie Verstärker eliminiert werden, dadurch bekommt auch ein Analogmultimeter einen hohen Innenwiderstand, der durchaus mit dem von Digitalmultimetern verglichen werden kann. Auch die Empfindlichkeit und vor allem der Frequenzgang erreicht auf diese Weise Werte, die durchaus die von gewöhnlichen Digitalmultimetern überragen können. Beispiele hierfür sind so genannte Röhrenvoltmeter und ihr neuzeitliches Äquivalent die FET-Voltmeter, mit denen sich auch noch Spannungen von einigen µV und Ströme bis in den pA-Bereich messen lassen. Der Frequenzgang erstreckt sich dann über mehrere 10 MHz hinweg.
Digitalmultimeter
Durch Fortschritte in der Mikroelektronik kamen Digitalmultimeter auf. Bei diesen Messgeräten wird das Signal elektronisch mit einem AD-Wandler abgetastet, in digitale Daten (Bitfolgen) umgewandelt, von einem Prozessor verrechnet und der gemessene Wert auf einem Display angezeigt. Der Messbereich erstreckt sich in der Regel von 20 mV bis 1000 V und von 2 µA bis 20 A. Die elektronische Messwerterfassung resultiert in einem sehr hohen Innenwiderstand von 10 bis 20 MΩ. Durch die Digitalisierung erlauben es manche Geräte eine Speicherung der Messwerte oder eine Übertragung zum PC, wo sie weiter ausgewertet werden können.
Vorteile von Digitalmultimetern sind der relativ einfache mechanische Aufbau und in Massenfertigung produzierbare elektronische Bauteile, wodurch sie schon relativ preiswert erhältlich sind. Ferner besitzen sie Schutzschaltungen gegen Überlast und Verpolung und sind so in den Spannungsmeßbereichen weitestgehend unzerstörbar. Auch Stöße und Stürze können ihnen wenig anhaben, da keine beweglichen Teile beschädigt werden können.
Bedingt durch die interne Elektronik zur Signalverarbeitung und Anzeige auf dem Display, sind Digitalmultimeter immer auf eine Fremdspeisung aus einer Batterie, Netzgerät oder Solarzelle angewiesen. Zur Anzeige von langsamen Spannungsschwankungen sind sie weniger gut geeignet, da die schnell springenden Ziffern mühsam abgelesen werden können. Auch besitzen sie nach oben eine Grenzfrequenz von einigen kHz, die durch das Abtasttheorem diktiert wird. Schnelle Signalveränderungen werden nicht wahrgenommen. Bedingt durch die Digitalisierung, werden nur diskrete Ziffern angezeigt, eine Interpolation ist nicht möglich. Die Anzeigeauflösung ist durch die Diskretisierung vorgegeben. Die Anzeigegenauigkeit ist je nach Messbereich meist besser als 1 %, in den Gleichspannungsbereichen liegt sie in der Regel unter 0,1 %.
Einige Geräte weisen auch Messmöglichkeiten für Frequenzen, Kapazitäten, Induktivitäten sowie Transistor- und Diodeneigenschaften auf. Mittels eingebauter oder externer Sensoren sind mit manchen Geräten auch Luftfeuchtigkeits-, Schall- oder Temperaturmessungen möglich.
Zumeist kann jede Größe in mehreren Messbereichen gemessen werden, wobei moderne Geräte den Meßbereich automatisch wählen.