電容器介質(zhì)損耗及電容量測量

1、（一）電容器介質(zhì)損耗及電容量測量一、實(shí)驗(yàn)背景電容器是電路中三個(gè)最基本的元器件之一。在電路中，作為設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)采用施加交流電信號(hào)，通過與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電容器上的電信號(hào)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(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)原理（一）介質(zhì)損耗測量的基本理論一個(gè)實(shí)際的元件，如電阻器、電容器和電感器，都不可能是理想的，存在著寄生電容、寄生電感和損耗等。也就是說，個(gè)實(shí)際的R、L、

2、C元件都含有三個(gè)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j；圖（b）為考慮泄漏和介質(zhì)損耗時(shí)的電容器，阻抗_ R _ .K必己-| _中-!,_.-i _y -|.1十1十?。? & ；圖（C）為高頻時(shí)考慮泄漏、引線電阻和電感時(shí)的電容器，阻抗巳 =（反十飛公 J扣國一女Q1+履芥職1十那成費(fèi)木。本實(shí)驗(yàn)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:（1）n 9磁能式電能的最大值 待一周內(nèi)消耗的能量（1）命=6十*則對圖（b）的電容器等效模型而言，其等效導(dǎo)納為0。，品質(zhì)因數(shù)為:g * 忒 Eg

3、 * 忒 E-就鞏2 = 2 3m展Go Go（2）上式中的。和T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) 2來衡量其 質(zhì)量。把導(dǎo)納T畫在復(fù)平面上，如圖2所示，損耗角，的正切為:QI-.-（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(shí)，即，較小時(shí)，有:（5）（二）介質(zhì)損耗測試儀的工作原理c c如圖3所示，微處理器控制下的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)提供了待測電容和標(biāo)準(zhǔn)電容的激勵(lì)信號(hào)，進(jìn)而得到了標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)信號(hào)VVCV和待測介損信號(hào)，更換不同介損的電容器，可得到不同角度的信號(hào)。兩路信號(hào)經(jīng)放大、濾波、整形后，可得z z到標(biāo)準(zhǔn)方波和待測方波兩個(gè)信號(hào)，由處理器采集并計(jì)算兩路信號(hào)的相位差。圖中的選擇器負(fù)責(zé)將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和待測信號(hào) 分時(shí)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(hào)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，負(fù)責(zé)測量電容值。階亂特改 點(diǎn)一JKsist圖3介質(zhì)損耗測試儀原理框圖四、實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(yùn)行自測試程序，驗(yàn)證儀器的工作是否正常。3、運(yùn)行通道檢測程序，檢測兩個(gè)通道的固有相差。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1