電容器介質(zhì)損耗及電容量測量

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上(一) 電容器介質(zhì)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(shè)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(lǐng)域相關(guān)參數(shù)的測量。二、實驗?zāi)康?、  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(chǔ) 三、實驗原理 （一）介質(zhì)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(zhì)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(zhì)因數(shù)Q來衡量電感器、電容器以及諧振電路的質(zhì)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(dǎo)納為 ，品質(zhì)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(zhì)量。把導(dǎo)納 畫在復(fù)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(dāng)損耗較小時

5、，即 較小時，有：         （5） （二）介質(zhì)損耗測試儀的工作原理 如圖3所示，微處理器控制下的標(biāo)準(zhǔn)信號提供了待測電容 和標(biāo)準(zhǔn)電容 的激勵信號，進而得到了標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(zé)將標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhuǎn)換電路和 轉(zhuǎn)換器TLC2543中

6、，負責(zé)測量電容值。 圖3 介質(zhì)損耗測試儀原理框圖 四、實驗儀器： 智能型介質(zhì)損耗測試儀、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)電容器與電阻器串聯(lián)。 2、  將標(biāo)準(zhǔn)通道測試夾和待測通道測試夾夾在標(biāo)準(zhǔn)電容和待測電容與電阻器連接的端子上。 2、接通介質(zhì)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(zhì)損耗和電容量測試程序五次，記錄每次的測試結(jié)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(zhì)損耗。一改以往的交流電橋測試法的復(fù)雜和