數字萬用表檢測電容器
2015-08-05
用數字萬用表檢測電容器，可按以下方法進行。
一、用電容檔直接檢測
某些數字萬用表具有測量電容的功能，其量程分為2000p、20n、200n、2μ和20μ五檔。測量時可將已放電的電容兩引腳直接插入表板上的Cx插孔，選取適當的量程后就可讀取顯示數據。
2000p檔，宜于測量小于2000pF的電容；20n檔，宜于測量2000pF至20nF之間的電容；200n檔，宜于測量20nF至200nF之間的電容；2μ檔，宜于測量200nF至2μF之間的電容；20μ檔，宜于測量2μF至20μF之間的電容。
經驗證明，有些型號的數字萬用表（例如DT890B＋）在測量50pF以下的小容量電容器時誤差較大，測量20pF以下電容幾乎沒有參考價值。此時可采用串聯法測量小值電容。方法是：先找一只220pF左右的電容，用數字萬用表測出其實際容量C1,然后把待測小電容與之并聯測出其總容量C2，則兩者之差（C1－C2）即是待測小電容的容量。用此法測量1～20pF的小容量電容很準確。
二、用電阻檔檢測
實踐證明，利用數字萬用表也可觀察電容器的充電過程，這實際上是以離散的數字量反映充電電壓的變化情況。設數字萬用表的測量速率為n次/秒，則在觀察電容器的充電過程中，每秒鐘即可看到n個彼此獨立且依次增大的讀數。根據數字萬用表的這一顯示特點，可以檢測電容器的好壞和估測電容量的大小。下面介紹的是使用數字萬用表電阻檔檢測電容器的方法，對于未設置電容檔的儀表很有實用價值。此方法適用于測量0.1μF～幾千微法的大容量電容器。
1． 測量操作方法
如圖5-11（a）所示，將數字萬用表撥至合適的電阻檔，紅表筆和黑表筆分別接觸被測電容器Cx的兩極，這時顯示值將從“000”開始逐漸增加，直至顯示溢出符號“1”。若始終顯示“000”，說明電容器內部短路；若始終顯示溢出，則可能時電容器內部極間開路，也可能時所選擇的電阻檔不合適。檢查電解電容器時需要注意，紅表筆（帶正電）接電容器正極，黑表筆接電容器負極。
2． 測量原理
用電阻檔測量電容器的測量原理如圖5-11（b）所示。測量時，正電源經過標準電阻R0向被測電容器Cx充電，剛開始充電的瞬間，因為Vc ＝0，所以顯示“000”。隨著Vc 逐漸升高，顯示值隨之增大。當Vc ＝2VR 時，儀表開始顯示溢出符號“1”。充電時間t為顯示值從“000”變化到溢出所需要的時間，該段時間間隔可用石英表測出。
3． 使用福祿克數字萬用表估測電容量的實測數據
使用FLUKE數字萬用表估測0.1μF～幾千微法電容器的電容量時，可按照表5-1選擇電阻檔，表中給出了可測電容的范圍及相對應的充電時間。表中所列數據對于其他型號的數字萬用表也有參考價值。
選擇電阻檔量程的原則是：當電容量較小時宜選用高阻檔，而電容量較大時應選用低阻檔。若用高阻檔估測大容量電容器，由于充電過程很緩慢，測量時間將持續很久；若用低阻檔檢查小容量電容器，由于充電時間極短，儀表會一直顯示溢出，看不到變化過程。
三、用電壓檔檢測
用數字萬用表直流電壓檔檢測電容器，實際上是一種間接測量法，此法可測量220pF～1μF的小容量電容器，并且能精確測出電容器漏電流的大小。
1． 測量方法及原理
測量電路如圖5-12所示，E為外接的1.5V干電池。將數字萬用表撥到直流2V檔，紅表筆接被測電容Cx的一個電極，黑表筆接電池負極。 2V檔的輸入電阻RIN＝10MΩ。接通電源后，電池E經過RIN向Cx充電，開始建立電壓Vc。Vc與充電時間t的關系式為
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)與被測電容上的充電電壓Vc（t）的變化曲線。由圖可見，VIN（t）與Vc（t）的變化過程正好相反。VIN（t）的變化曲線隨時間的增加而降低，而Vc（t）則隨時間的增加而升高。儀表所顯示的雖然是VIN-（t）的變化過程，但卻間接地反映了被測電容器Cx的充電過程。測試時，如果Cx開路（無容量），顯示值就總是“000”，如果Cx內部短路，顯示值就總是電池電壓E，均不隨時間改變。
式（5-2）表明，剛接通電路時，t＝0，VIN=E，數字萬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充電過程結束，此時，使用數字萬用表電壓檔檢測電容器，不但能檢查220pF～1μF的小容量電容器，還能同時測出電容器漏電流的大小。設被測量電容器的漏電流為ID，儀表最后顯示的穩定值為VD（單位是V），則
2．實例舉例
例一：被測電容為一只1μF/160V的固定電容器，使用DT830型數字萬用表的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，大約經過2min左右，顯示值穩定在0.003V。據此求出被測電容器的漏電流
被測電容器的漏電流僅為0.3nA，說明質量良好。
例二：被測電容器為一只0.022μF/63V滌綸電容，測量方法同例一。由于該電容的容量較小，測量時，VIN（t）下降很快，大約經過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
（1） 測量之前應把電容器兩引腳短路，進行放電，否則可能觀察不到讀數的變化過程。
（2） 在測量過程中兩手不得碰觸電容電極，以免儀表跳數。
（3）測量過程中，VIN（t）的值是呈指數規律變化的，開始時下降很快，隨著時間的延長，下降速度會越來越緩慢。當被測電容器Cx的容量小于幾千皮法時，由于VIN（t）一開始下降太快，而儀表的測量速率較低，來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）當被測電容器Cx大于1μF時，為了縮短測量時間，可采用電阻檔進行測量。但當被測電容器的容量小于200pF時，由于讀數的變化很短暫，所以很難觀察得到充電過程。
數字萬用表產品鏈接：http://www.bjdaisi.com.cn/product/multimeter/
一、用電容檔直接檢測
某些數字萬用表具有測量電容的功能，其量程分為2000p、20n、200n、2μ和20μ五檔。測量時可將已放電的電容兩引腳直接插入表板上的Cx插孔，選取適當的量程后就可讀取顯示數據。
2000p檔，宜于測量小于2000pF的電容；20n檔，宜于測量2000pF至20nF之間的電容；200n檔，宜于測量20nF至200nF之間的電容；2μ檔，宜于測量200nF至2μF之間的電容；20μ檔，宜于測量2μF至20μF之間的電容。
經驗證明，有些型號的數字萬用表（例如DT890B＋）在測量50pF以下的小容量電容器時誤差較大，測量20pF以下電容幾乎沒有參考價值。此時可采用串聯法測量小值電容。方法是：先找一只220pF左右的電容，用數字萬用表測出其實際容量C1,然后把待測小電容與之并聯測出其總容量C2，則兩者之差（C1－C2）即是待測小電容的容量。用此法測量1～20pF的小容量電容很準確。
二、用電阻檔檢測
實踐證明，利用數字萬用表也可觀察電容器的充電過程，這實際上是以離散的數字量反映充電電壓的變化情況。設數字萬用表的測量速率為n次/秒，則在觀察電容器的充電過程中，每秒鐘即可看到n個彼此獨立且依次增大的讀數。根據數字萬用表的這一顯示特點，可以檢測電容器的好壞和估測電容量的大小。下面介紹的是使用數字萬用表電阻檔檢測電容器的方法，對于未設置電容檔的儀表很有實用價值。此方法適用于測量0.1μF～幾千微法的大容量電容器。
1． 測量操作方法
如圖5-11（a）所示，將數字萬用表撥至合適的電阻檔，紅表筆和黑表筆分別接觸被測電容器Cx的兩極，這時顯示值將從“000”開始逐漸增加，直至顯示溢出符號“1”。若始終顯示“000”，說明電容器內部短路；若始終顯示溢出，則可能時電容器內部極間開路，也可能時所選擇的電阻檔不合適。檢查電解電容器時需要注意，紅表筆（帶正電）接電容器正極，黑表筆接電容器負極。
2． 測量原理
用電阻檔測量電容器的測量原理如圖5-11（b）所示。測量時，正電源經過標準電阻R0向被測電容器Cx充電，剛開始充電的瞬間，因為Vc ＝0，所以顯示“000”。隨著Vc 逐漸升高，顯示值隨之增大。當Vc ＝2VR 時，儀表開始顯示溢出符號“1”。充電時間t為顯示值從“000”變化到溢出所需要的時間，該段時間間隔可用石英表測出。
3． 使用福祿克數字萬用表估測電容量的實測數據
使用FLUKE數字萬用表估測0.1μF～幾千微法電容器的電容量時，可按照表5-1選擇電阻檔，表中給出了可測電容的范圍及相對應的充電時間。表中所列數據對于其他型號的數字萬用表也有參考價值。
選擇電阻檔量程的原則是：當電容量較小時宜選用高阻檔，而電容量較大時應選用低阻檔。若用高阻檔估測大容量電容器，由于充電過程很緩慢，測量時間將持續很久；若用低阻檔檢查小容量電容器，由于充電時間極短，儀表會一直顯示溢出，看不到變化過程。
三、用電壓檔檢測
用數字萬用表直流電壓檔檢測電容器，實際上是一種間接測量法，此法可測量220pF～1μF的小容量電容器，并且能精確測出電容器漏電流的大小。
1． 測量方法及原理
測量電路如圖5-12所示，E為外接的1.5V干電池。將數字萬用表撥到直流2V檔，紅表筆接被測電容Cx的一個電極，黑表筆接電池負極。 2V檔的輸入電阻RIN＝10MΩ。接通電源后，電池E經過RIN向Cx充電，開始建立電壓Vc。Vc與充電時間t的關系式為
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)與被測電容上的充電電壓Vc（t）的變化曲線。由圖可見，VIN（t）與Vc（t）的變化過程正好相反。VIN（t）的變化曲線隨時間的增加而降低，而Vc（t）則隨時間的增加而升高。儀表所顯示的雖然是VIN-（t）的變化過程，但卻間接地反映了被測電容器Cx的充電過程。測試時，如果Cx開路（無容量），顯示值就總是“000”，如果Cx內部短路，顯示值就總是電池電壓E，均不隨時間改變。
式（5-2）表明，剛接通電路時，t＝0，VIN=E，數字萬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充電過程結束，此時，使用數字萬用表電壓檔檢測電容器，不但能檢查220pF～1μF的小容量電容器，還能同時測出電容器漏電流的大小。設被測量電容器的漏電流為ID，儀表最后顯示的穩定值為VD（單位是V），則
2．實例舉例
例一：被測電容為一只1μF/160V的固定電容器，使用DT830型數字萬用表的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，大約經過2min左右，顯示值穩定在0.003V。據此求出被測電容器的漏電流
被測電容器的漏電流僅為0.3nA，說明質量良好。
例二：被測電容器為一只0.022μF/63V滌綸電容，測量方法同例一。由于該電容的容量較小，測量時，VIN（t）下降很快，大約經過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
（1） 測量之前應把電容器兩引腳短路，進行放電，否則可能觀察不到讀數的變化過程。
（2） 在測量過程中兩手不得碰觸電容電極，以免儀表跳數。
（3）測量過程中，VIN（t）的值是呈指數規律變化的，開始時下降很快，隨著時間的延長，下降速度會越來越緩慢。當被測電容器Cx的容量小于幾千皮法時，由于VIN（t）一開始下降太快，而儀表的測量速率較低，來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）當被測電容器Cx大于1μF時，為了縮短測量時間，可采用電阻檔進行測量。但當被測電容器的容量小于200pF時，由于讀數的變化很短暫，所以很難觀察得到充電過程。
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