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  文件名称: 详解数字万用表测电容方法原理及实例举例
  公司名称: 上海哲比电子科技有限公司
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电容器的通用文字符号为“C”。电容器首要由金属电极、介质层和电极引线组成,两电极是相互绝缘的。因而,它具有“隔直流通交流”的基本功用。 
用数字万用表检测电容器,可按以下方法举行。
      一、用电容档直接检测
某些数字万用表具有测量电容的功用,其量程分为2000p、20n、200n、2μ和20μ五档。测量时可将已放电的电容两引脚直接插入表板上的Cx插孔,选取适当的量程后就可读取显示数据。
2000p档,宜于测量小于2000pF的电容;20n档,宜于测量2000pF至20nF之间的电容;200n档,宜于测量20nF至200nF之间的电容;2μ档,宜于测量200nF至2μF之间的电容;20μ档,宜于测量2μF至20μF之间的电容。
体会证明,有些型号的数字万用表(比如DT890B+)在测量50pF以下的小容量电容器时误差较大,测量20pF以下电容几乎没有参考价值。此时可采用串联法测量小值电容。方法是:先找一只220pF左右的电容,用数字万用表测出原本践容量C1,然后把待测小电容与之并联测出其总容量C2,则两者之差(C1-C2)即是待测小电容的容量。用此法测量1~20pF的小容量电容很精确。
二、用电阻档检测
实际证明,使用数字万用表也可观察电容器的充电进程,这实践上是以团圆的数字量反映充电电压的改动情况。设数字万用表的测量速率为n次/秒,则在观察电容器的充电进程中,每秒钟即可看到n个彼此独立且顺次增大的读数。依据数字万用表的这一显示特征,可以检测电容器的好坏和估测电容量的大小。下面引见的是运用数字万用表电阻档检测电容器的方法,关于未配置电容档的仪表很有适用价值。此方法适用于测量0.1μF~几千微法的大容量电容器。
1. 测量操作方法
如图5-11(a)所示,将数字万用表拨至适宜的电阻档,红表笔和黑表笔区分接触被测电容器Cx的两极,这时显示值将从“000”开端逐渐添加,直至显示溢出符号“1”。若不断显示“000”,标明电容器内部短路;若不断显示溢出,则能够时电容器内部极间开路,也可以够时所挑选的电阻档不适宜。检验电解电容器时须要留意,红表笔(带正电)接电容器正极,黑表笔接电容器负极。
2. 测量原理

用电阻档测量电容器的测量原理如图5-11(b)所示。测量时,正电源经历规范电阻R0向被测电容器Cx充电,刚开端充电的霎时,由于Vc =0,所以显示“000”。随着Vc 逐渐长高,显示值随之增大。当Vc =2VR 时,仪表开端显示溢出符号“1”。充电时间t为显示值从“000”改动到溢出所须要的时间,该段时间距离可用石英表测出。
3. 运用DT830型数字万用表估测电容量的实测数据
运用DT830型数字万用表估测0.1μF~几千微法电容器的电容量时,可依照表5-1挑选电阻档,表中给出了可测电容的范围及相对应的充电时间。表中所列数据关于其他型号的数字万用表也有参考价值。
挑选电阻档量程的准绳是:当电容量较小时宜选用高阻档,而电容量较大时应选用低阻档。若用高阻档估测大容量电容器,由于充电进程很缓慢,测量时间将继续很久;若用低阻档检验小容量电容器,由于充电时间极短,仪表会不断显示溢出,看不到改动进程。

三、用电压档检测
用数字万用表直流电压档检测电容器,实践上是一种间接测量法,此法可测量220pF~1μF的小容量电容器,并且能精确测出电容器漏电流的大小。
1. 测量方法及原理
测量电路如图5-12所示,E为外接的1.5V干电池。将数字万用表拨到直流2V档,红表笔接被测电容Cx的一个电极,黑表笔接电池负极。 2V档的输进电阻RIN=10MΩ。接通电源后,电池E经历RIN向Cx充电,开端树立电压Vc。Vc与充电时间t的联系式为
       在这里,由于RIN两端的电压就是仪表输进电压VIN,所以RIN实践上还具有取样电阻的作用。很显然,
VIN(t)=E-Vc(t)=EeXP(-t/RINCx) (5-2)
图5-13是输进电压VIN(t)与被测电容上的充电电压Vc(t)的改动曲线。由图可见,VIN(t)与Vc(t)的改动进程正好相反。VIN(t)的改动曲线随时间的添加而降低,而Vc(t)则随时间的添加而长高。仪表所显示的虽然是VIN-(t)的改动进程,但却间接地反映了被测电容器Cx的充电进程。测试时,假设Cx开路(无容量),显示值就总是“000”,假设Cx内部短路,显示值就总是电池电压E,均不随时间改动。
式(5-2)标明,刚接通电路时,t=0,VIN=E,数字万用表开始显示值即为电池电压,尔后随着Vc(t)的长高,VIN(t)逐渐降低,直到VIN=0V,Cx充电进程完毕,此时

运用数字万用表电压档检测电容器,不但能检验220pF~1μF的小容量电容器,还能同时测出电容器漏电流的大小。设被测量电容器的漏电流为ID,仪表开头显示的固定值为VD(单位是V),则

2.实例举例
例一:
被测电容为一只1μF/160V的固定电容器,运用DT830型数字万用表的2VDC档(RIN=10MΩ)。按图5-12衔接好电路。开始,仪表显示1.543V,然后显示值渐渐减小,大约经历2min左右,显示值固定在0.003V。据此求出被测电容器的漏电流

被测电容器的漏电流仅为0.3nA,标明质量良好。
例二:
被测电容器为一只0.022μF/63V涤纶电容,测量方法同例一。由于该电容的容量较小,测量时,VIN(t)降低很快,大约经历3秒,显示值就降低到0.002V。将此值代入式(5-3),算出漏电流为0.2nA。
3. 留意事项
(1) 测量之前应把电容器两引脚短路,举行放电,否则能够观察不到读数的改动进程。
(2) 在测量进程中两手不得碰触电容电极,以免仪表跳数。
(3) 测量进程中,VIN(t)的值是呈指数次第改动的,开端时降低很快,随着时间的延伸,降低速度会越来越缓慢。当被测电容器Cx的容量小于几千皮法时,由于VIN(t)一开端降低太快,而仪表的测量速率较低,来不及反映开始的电压值,因而仪表开始的显示值要低于电池电压E。
(4) 当被测电容器Cx大于1μF时,为了缩减测量时间,可采用电阻档举行测量。但当被测电容器的容量小于200pF时,由于读数的改动很片刻,所以很难观察得到充电进程。

一、用数字万用表测量大于20μF的电容
多见的数字万用表,其电容档的测量值最大为20μF,有时不能满足测量要求。为此,可采用下述简单的方法,用数字万用表的电容档测量大于20μF的电容,最大可测量几千微法的电容。采用此法测量大容量电容时,无需对数字万用表原电路做任何改动。
此方法的测量原理是以两只电容串联公式C串=C1C2/(C1+C2)为基本的。由于容量大小不一样的两只电容串联后,其串联后的总容量要小于容量小的那只电容的容量,因而,假设待测电容的容量超越了20μF,则只需用一只容量小于20μF的电容与之串联,就可以直接在数字万用表上测量了。依据两只电容串联公式,很简单推导出C1=C2C串/(C2-C串),使用此公式即可算出被测电容的容量值。下面举一测试实例,标明运用此公式的细致方法。
被测元件是一只电解电容器,其标称容量为220μF,设其为C1。选取一只标称值为10μF的电解电容作为C2,选用数字万用表20μF电容档测出此电容的实践值为9.5μF,将这两只电容串联后,测出C串为9.09μF。将C2=9.5μF、C串=9.09μF代入公式,则C1=C2C串/(C2-C串)=9.5 9.09/(9.5-9.09)≈211(μF)

留意,无论C2的容量选取为多少,都要在小于20μF的前提下选取容量较大的电容,且公式中的C2应代入原本测值,而非标称值,这样可减小误差。将两电容串联起来用数字万用表实测,由于电容自身的容量误差及测量误差,只需实测值与计算值相差不多即可以为待测电容C1是好的,依据测量值即可进一步推算出C1的实践容量。
从实际上讲,用这种方法可测量任意容量的电容,但假设待测电容器的容量过大,则误差也会增大。其误差大小与待测电容的大小成正比。
二、用蜂鸣器档检测

使用数字万用表的蜂鸣器档,可以高速检验电解电容器的质量好坏。测量方法如图5-14所示。将数字万用表拨至蜂鸣器档,用两支表笔区分与被测电容器Cx的两个引脚接触,应能听到一阵急促的蜂鸣声,随即声响中止,同时显示溢出符号“1”。接着,再将两支表笔对调测量一次,蜂鸣器应再发声,开头显示溢出符号“1”,此种情况标明被测电解电容基本正常。此时,可再拨至20MΩ或200MΩ高阻档测量一下电容器的漏电阻,即可判别其好坏。
上述测量进程的原理是:测试刚开端时,仪表对Cx的充电电流较大,相当于通路,所以蜂鸣器发声。随着电容器两端电压不时长高,充电电流快速减小,开头使蜂鸣器中止发声。
测试时,假设蜂鸣器不断发声,标明电解电容器内部曾经短路;若重复对调表笔测量,蜂鸣器不断不响,仪表总是显示为“1”,则标明被测电容器内部断路或容量消逝。
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