電容器介質損耗及電容量測量

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上(一) 電容器介質損耗及電容量測量一、實驗背景電容器是電路中三個最基本的元器件之一。在電路中，作為設計者常需要精確了解電容器的容量和損耗角的大小。測量電容器的電容量和介質損耗通常有多種方法，本實驗采用施加交流電信號，通過與一個標準電容器上的電信號比較，測量出被測電容器上容量大小和損耗角。該方法還可用于材料、石油、電力以及化工等領域相關參數(shù)的測量。二、實驗目的1、  了解電容器的交流特性參數(shù) 2、  了解比較法測量方法 3、  了解智能化測量儀器的基礎 三、實驗原理 （一）介質損耗測量的基本理論 一個實際的元件，如電阻器、電容器和電感器，都

2、不可能是理想的，存在著寄生電容、寄生電感和損耗等。也就是說，一個實際的R、L、C元件都含有三個參量：電阻、電感、電容。以電容為例，圖1給出了電容器的等效模型。 圖1  電容器等效模型  圖（a）為理想電容器，阻抗 ；圖(b)為考慮泄漏和介質損耗時的電容器，阻抗 ；圖（c）為高頻時考慮泄漏、引線電阻和電感時的電容器，阻抗 。本實驗中使用的模型為（b）。 通常用品質因數(shù)Q來衡量電感器、電容器以及諧振電路的質量，定義為：               &

3、#160;           （1） 則對圖（b）的電容器等效模型而言，其等效導納為 ，品質因數(shù)為：          （2） 上式中的 和 分別為電容器兩端正弦電壓的有效值和周期。對電容器而言，常用損耗角 和損耗因數(shù) 來衡量其質量。把導納 畫在復平面上，如圖2所示，損耗角 的正切為：           

4、                                       （3） 圖2  電容器介損示意圖損耗因數(shù)定義為：       （4） 當損耗較小時

5、，即 較小時，有：         （5） （二）介質損耗測試儀的工作原理 如圖3所示，微處理器控制下的標準信號提供了待測電容 和標準電容 的激勵信號，進而得到了標準介質信號 和待測介損信號 ，更換不同介損的電容器 ，可得到不同角度的 信號。兩路信號經(jīng)放大、濾波、整形后，可得到標準方波 和待測方波 兩個信號，由處理器采集并計算兩路信號的相位差。圖中的選擇器負責將標準信號和待測信號分時切換到上行測量支路，起到了電路相位自校準作用，得到了電路初始相角差。 待測信號經(jīng)放大、濾波后分支出一支路送入 轉換電路和 轉換器TLC2543中

6、，負責測量電容值。 圖3 介質損耗測試儀原理框圖 四、實驗儀器： 智能型介質損耗測試儀、標準電容、待測電容、電阻 五、儀器調(diào)試要點 1、  分別將待測電容器和標準電容器與電阻器串聯(lián)。 2、  將標準通道測試夾和待測通道測試夾夾在標準電容和待測電容與電阻器連接的端子上。 2、接通介質損耗測試儀的電源，運行自測試程序，驗證儀器的工作是否正常。 3、運行通道檢測程序，檢測兩個通道的固有相差。 六、實驗內(nèi)容 1、運行自動介質損耗和電容量測試程序五次，記錄每次的測試結果。 2、改變待測電容器，繼續(xù)進行下一個電容的測量，共測試四個電容器。 七、獨到之處 本實驗采用AT89C52微處理器，根據(jù)比較法測量原理，用數(shù)字的方法測量電容的介質損耗。一改以往的交流電橋測試法的復雜和