无专业仪表也能精准测量电容和电感:简易测试装置与实用计算方法大揭秘

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工程师通常可以使用信号和函数发生器,以及频率计数器和示波器,但他们可能无法使用电容或电感计。使用图 1 中的测试设置,您可以使用函数发生器、万用表、频率计数器和示波器测量电容或电感。

Fig_1_Eng

图 1. 您可以使用此测试设置测量电容或电感。

使用该设置测量两个信号的幅度。然后,您可以在不测量相位角的情况下计算电容或电感。您可以将输入电压与输出电压的比值表示为:

cb1d9809e977054aa518fa3506aa9de

您可以将其放入标准格式中:

d7fe98dbd47a4d1e2fd37ff4f4d6f82

求解 X 的方程后C,结果为:

6ddd88384c8fb0f1c7a60821bfe5178

使用关系

f470eff3a33439fa1f02f8ede3eb11b

电容的基本方程为:

bce11ab5fdc140e806b339e5103920c

使用方便的比率 |V在/V外|=2,则

754366cc653e991a00eef05d2b1772d

要测量电容器的值,请测量输入电压,然后调整信号发生器的频率,使输出电压为输入电压的一半。您无需对 V 使用 2 比 1 的比率在/V外.您可以只测量输入电压和输出电压,并使用其中一个基本方程来计算电容或电感的值,但接近 2 比 1 的比率是一个不错的选择。
 
为了获得最佳结果,您可以使用频率计数器来测量频率,使用数字万用表来测量电阻。大多数现代示波器可以在不加载电路的情况下准确测量信号,探头的电容除外。电容通常标记在探头上。使用前面的公式计算电容器的值。从结果中减去探头电容的值,即可得到测得的电容的准确值。
 
通常,您知道要测量的电容的近似值,因此您可以使用以下公式为电阻 R 和频率 f 选择一个起始值:
 
1bc57d18796ca267ed9feb1e32ef231
 
您可以使用类似的程序来测量电感。在这种情况下,
 
8b3f116a57e1b41d8e11e185c93b3d3
 
电感的基本方程表示为:
 
526322ae1f1a9f869067b4888b5cf64
 
设置 V在/V外=2,则
 
864773884b21f6824fda7bc8bedced7
 
 
86f244e565f2dc6adcf10e16bd52649
 
对于测量电容的示例,假设 C 大约等于 1000 pF,让 f 等于 1 MHz。计算公式为:
 
6fc39a583effcda0b36014eaab01e42
 
在图 1 的设置中使用 301 Ω 电阻器或大约 250 到 500 Ω的任何方便值。在测量输入电压和输出电压时调整频率,以获得 2 比 1 的比率。如果您获得的频率为 912 kHz,测得的 R 电阻为 304 Ω,探头电容为 10 pF,则电容为:
 
e645f16875d0e9975228eb1c854698e
 
探头电容为负 10 pF。结果是 984.3 pF。
 
R 和 f 的值并不重要;您应该选择它们以最小化寄生效应。300 至 3000 Ω 的电阻值和 100 kHz 至 1 MHz 的频率应起作用。

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