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用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)電容器,可按以下方法進(jìn)行。
一、用電容檔直接檢測(cè)
某些數(shù)字萬(wàn)用表具有測(cè)量電容的功能,其量程分為2000p、20n、200n、2μ和20μ五檔。測(cè)量時(shí)可將已放電的電容兩引腳直接插入表板上的Cx插孔,選取適當(dāng)?shù)牧砍毯缶涂勺x取顯示數(shù)據(jù)。
2000p檔,宜于測(cè)量小于2000pF的電容;20n檔,宜于測(cè)量2000pF至20nF之間的電容;200n檔,宜于測(cè)量20nF至200nF之間的電容;2μ檔,宜于測(cè)量200nF至2μF之間的電容;20μ檔,宜于測(cè)量2μF至20μF之間的電容。
經(jīng)驗(yàn)證明,有些型號(hào)的數(shù)字萬(wàn)用表(例如DT890B+)在測(cè)量50pF以下的小容量電容器時(shí)誤差較大,測(cè)量20pF以下電容幾乎沒(méi)有參考價(jià)值。此時(shí)可采用串聯(lián)法測(cè)量小值電容。方法是:先找一只220pF左右的電容,用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)出其實(shí)際容量C1,然后把待測(cè)小電容與之并聯(lián)測(cè)出其總?cè)萘緾2,則兩者之差(C1-C2)即是待測(cè)小電容的容量。用此法測(cè)量1~20pF的小容量電容很準(zhǔn)確。
二、用電阻檔檢測(cè)
實(shí)踐證明,利用數(shù)字萬(wàn)用表也可觀察電容器的充電過(guò)程,這實(shí)際上是以離散的數(shù)字量反映充電電壓的變化情況。設(shè)數(shù)字萬(wàn)用表的測(cè)量速率為n次/秒,則在觀察電容器的充電過(guò)程中,每秒鐘即可看到n個(gè)彼此獨(dú)立且依次增大的讀數(shù)。根據(jù)數(shù)字萬(wàn)用表的這一顯示特點(diǎn),可以檢測(cè)電容器的好壞和估測(cè)電容量的大小。下面介紹的是使用數(shù)字萬(wàn)用表電阻檔檢測(cè)電容器的方法,對(duì)于未設(shè)置電容檔的儀表很有實(shí)用價(jià)值。此方法適用于測(cè)量0.1μF~幾千微法的大容量電容器。
1. 測(cè)量操作方法
將數(shù)字萬(wàn)用表?yè)苤梁线m的電阻檔,紅表筆和黑表筆分別接觸被測(cè)電容器Cx的兩極,這時(shí)顯示值將從“000”開(kāi)始逐漸增加,直至顯示溢出符號(hào)“1”。若始終顯示“000”,說(shuō)明電容器內(nèi)部短路;若始終顯示溢出,則可能時(shí)電容器內(nèi)部極間開(kāi)路,也可能時(shí)所選擇的電阻檔不合適。檢查電解電容器時(shí)需要注意,紅表筆(帶正電)接電容器正極,黑表筆接電容器負(fù)極。
2. 測(cè)量原理
測(cè)量時(shí),正電源經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻R0向被測(cè)電容器Cx充電,剛開(kāi)始充電的瞬間,因?yàn)閂c =0,所以顯示“000”。隨著Vc 逐漸升高,顯示值隨之增大。當(dāng)Vc =2VR 時(shí),儀表開(kāi)始顯示溢出符號(hào)“1”。充電時(shí)間t為顯示值從“000”變化到溢出所需要的時(shí)間,該段時(shí)間間隔可用石英表測(cè)出。
3. 使用福祿克數(shù)字萬(wàn)用表估測(cè)電容量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
使用FLUKE數(shù)字萬(wàn)用表估測(cè)0.1μF~幾千微法電容器的電容量時(shí),可按照表5-1選擇電阻檔,表中給出了可測(cè)電容的范圍及相對(duì)應(yīng)的充電時(shí)間。表中所列數(shù)據(jù)對(duì)于其他型號(hào)的數(shù)字萬(wàn)用表也有參考價(jià)值。
選擇電阻檔量程的原則是:當(dāng)電容量較小時(shí)宜選用高阻檔,而電容量較大時(shí)應(yīng)選用低阻檔。若用高阻檔估測(cè)大容量電容器,由于充電過(guò)程很緩慢,測(cè)量時(shí)間將持續(xù)很久;若用低阻檔檢查小容量電容器,由于充電時(shí)間極短,儀表會(huì)一直顯示溢出,看不到變化過(guò)程。
三、用電壓檔檢測(cè)
用數(shù)字萬(wàn)用表直流電壓檔檢測(cè)電容器,實(shí)際上是一種間接測(cè)量法,此法可測(cè)量220pF~1μF的小容量電容器,并且能測(cè)出電容器漏電流的大小。
1. 測(cè)量方法及原理
將數(shù)字萬(wàn)用表?yè)艿街绷?V檔,紅表筆接被測(cè)電容Cx的一個(gè)電極,黑表筆接電池負(fù)極。 2V檔的輸入電阻RIN=10MΩ。接通電源后,電池E經(jīng)過(guò)RIN向Cx充電,開(kāi)始建立電壓Vc。Vc與充電時(shí)間t的關(guān)系式為
在這里,由于RIN兩端的電壓就是儀表輸入電壓VIN,所以RIN實(shí)際上還具有取樣電阻的作用。很顯然:
VIN(t)=E-Vc(t)=Eexp(-t/RINCx)
VIN(t)的變化曲線隨時(shí)間的增加而降低,而Vc(t)則隨時(shí)間的增加而升高。儀表所顯示的雖然是VIN-(t)的變化過(guò)程,但卻間接地反映了被測(cè)電容器Cx的充電過(guò)程。測(cè)試時(shí),如果Cx開(kāi)路(無(wú)容量),顯示值就總是“000”,如果Cx內(nèi)部短路,顯示值就總是電池電壓E,均不隨時(shí)間改變。
上式表明,剛接通電路時(shí),t=0,VIN=E,數(shù)字萬(wàn)用表zui初顯示值即為電池電壓,爾后隨著Vc(t)的升高,VIN(t)逐漸降低,直到VIN=0V,Cx充電過(guò)程結(jié)束,此時(shí)。
使用數(shù)字萬(wàn)用表電壓檔檢測(cè)電容器,不但能檢查220pF~1μF的小容量電容器,還能同時(shí)測(cè)出電容器漏電流的大小。設(shè)被測(cè)量電容器的漏電流為ID,儀表zui后顯示的穩(wěn)定值為VD(單位是V),則
2.實(shí)例舉例
例一:被測(cè)電容為一只1μF/160V的固定電容器,使用DT830型數(shù)字萬(wàn)用表的2VDC檔(RIN=10MΩ)。按圖5-12連接好電路。zui初,儀表顯示1.543V,然后顯示值慢慢減小,大約經(jīng)過(guò)2min左右,顯示值穩(wěn)定在0.003V。據(jù)此求出被測(cè)電容器的漏電流。
例二:被測(cè)電容器為一只0.022μF/63V滌綸電容,測(cè)量方法同例一。由于該電容的容量較小,測(cè)量時(shí),VIN(t)下降很快,大約經(jīng)過(guò)3秒,顯示值就降低到0.002V。將此值代入式(5-3),算出漏電流為0.2nA。
3. 注意事項(xiàng)
(1) 測(cè)量之前應(yīng)把電容器兩引腳短路,進(jìn)行放電,否則可能觀察不到讀數(shù)的變化過(guò)程。
(2) 在測(cè)量過(guò)程中兩手不得碰觸電容電極,以免儀表跳數(shù)。
(3)測(cè)量過(guò)程中,VIN(t)的值是呈指數(shù)規(guī)律變化的,開(kāi)始時(shí)下降很快,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),下降速度會(huì)越來(lái)越緩慢。當(dāng)被測(cè)電容器Cx的容量小于幾千皮法時(shí),由于VIN(t)一開(kāi)始下降太快,而儀表的測(cè)量速率較低,來(lái)不及反映zui初的電壓值,因而儀表zui初的顯示值要低于電池電壓E。
(4)當(dāng)被測(cè)電容器Cx大于1μF時(shí),為了縮短測(cè)量時(shí)間,可采用電阻檔進(jìn)行測(cè)量。但當(dāng)被測(cè)電容器的容量小于200pF時(shí),由于讀數(shù)的變化很短暫,所以很難觀察得到充電過(guò)程。
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