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數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)電容器
2015-08-05
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
如圖5-11（a）所示，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
用電阻檔測(cè)量電容器的測(cè)量原理如圖5-11（b）所示。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，并且能精確測(cè)出電容器漏電流的大小。
1． 測(cè)量方法及原理
測(cè)量電路如圖5-12所示，E為外接的1.5V干電池。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） （5-2）
圖5-13是輸入電壓VIN(t)與被測(cè)電容上的充電電壓Vc（t）的變化曲線。由圖可見(jiàn)，VIN（t）與Vc（t）的變化過(guò)程正好相反。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。
式（5-2）表明，剛接通電路時(shí)，t＝0，VIN=E，數(shù)字萬(wàn)用表最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，儀表最后顯示的穩(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。最初，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
被測(cè)電容器的漏電流僅為0.3nA，說(shuō)明質(zhì)量良好。
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)不及反映最初的電壓值，因而儀表最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。
數(shù)字萬(wàn)用表產(chǎn)品鏈接：http://www.91zenqing.cn/product/multimeter/
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
如圖5-11（a）所示，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
用電阻檔測(cè)量電容器的測(cè)量原理如圖5-11（b）所示。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，并且能精確測(cè)出電容器漏電流的大小。
1． 測(cè)量方法及原理
測(cè)量電路如圖5-12所示，E為外接的1.5V干電池。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） （5-2）
圖5-13是輸入電壓VIN(t)與被測(cè)電容上的充電電壓Vc（t）的變化曲線。由圖可見(jiàn)，VIN（t）與Vc（t）的變化過(guò)程正好相反。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。
式（5-2）表明，剛接通電路時(shí)，t＝0，VIN=E，數(shù)字萬(wàn)用表最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，儀表最后顯示的穩(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。最初，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
被測(cè)電容器的漏電流僅為0.3nA，說(shuō)明質(zhì)量良好。
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)不及反映最初的電壓值，因而儀表最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。
數(shù)字萬(wàn)用表產(chǎn)品鏈接：http://www.91zenqing.cn/product/multimeter/
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