數(shù)字萬用表檢測電容器

用數(shù)字萬用表檢測電容器，可按以下方法進(jìn)行。

一、用電容檔直接檢測

某些數(shù)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(shí)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(dāng)?shù)牧砍毯缶涂勺x取顯示數(shù)據(jù)。

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(jīng)驗(yàn)證明，有些型號(hào)的數(shù)字萬用表(例如DT890B+)在測量50pF以下的小容量電容器時(shí)誤差較大，測量20pF以下電容幾乎沒有參考價(jià)值。此時(shí)可采用串聯(lián)法測量小值電容。方法是：先找一只220pF左右的電容，用數(shù)字萬用表測出其實(shí)際容量C1,然后把待測小電容與之并聯(lián)測出其總?cè)萘緾2，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(zhǔn)確。

二、用電阻檔檢測

實(shí)踐證明，利用數(shù)字萬用表也可觀察電容器的充電過程，這實(shí)際上是以離散的數(shù)字量反映充電電壓的變化情況。設(shè)數(shù)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(gè)彼此獨(dú)立且依次增大的讀數(shù)。根據(jù)數(shù)字萬用表的這一顯示特點(diǎn)，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(shù)字萬用表電阻檔檢測電容器的方法，對于未設(shè)置電容檔的儀表很有實(shí)用價(jià)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(shù)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(shí)顯示值將從“000”開始逐漸增加，直至顯示溢出符號(hào)“1”。若始終顯示“000”，說明電容器內(nèi)部短路;若始終顯示溢出，則可能時(shí)電容器內(nèi)部極間開路，也可能時(shí)所選擇的電阻檔不合適。檢查電解電容器時(shí)需要注意，紅表筆(帶正電)接電容器正極，黑表筆接電容器負(fù)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(shí)，正電源經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)電阻R0向被測電容器Cx充電，剛開始充電的瞬間，因?yàn)閂c =0，所以顯示“000”。隨著Vc 逐漸升高，顯示值隨之增大。當(dāng)Vc =2VR 時(shí)，儀表開始顯示溢出符號(hào)“1”。充電時(shí)間t為顯示值從“000”變化到溢出所需要的時(shí)間，該段時(shí)間間隔可用石英表測出。

3. 使用福祿克數(shù)字萬用表估測電容量的實(shí)測數(shù)據(jù)

使用FLUKE數(shù)字萬用表估測0.1μF～幾千微法電容器的電容量時(shí)，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(yīng)的充電時(shí)間。表中所列數(shù)據(jù)對于其他型號(hào)的數(shù)字萬用表也有參考價(jià)值。

選擇電阻檔量程的原則是：當(dāng)電容量較小時(shí)宜選用高阻檔，而電容量較大時(shí)應(yīng)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(shí)間將持續(xù)很久;若用低阻檔檢查小容量電容器，由于充電時(shí)間極短，儀表會(huì)一直顯示溢出，看不到變化過程。

三、用電壓檔檢測

用數(shù)字萬用表直流電壓檔檢測電容器，實(shí)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(shù)字萬用表撥到直流2V檔，紅表筆接被測電容Cx的一個(gè)電極，黑表筆接電池負(fù)極。 2V檔的輸入電阻RIN=10MΩ。接通電源后，電池E經(jīng)過RIN向Cx充電，開始建立電壓Vc。Vc與充電時(shí)間t的關(guān)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(shí)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(shí)間的增加而降低，而Vc(t)則隨時(shí)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(shí)，如果Cx開路(無容量)，顯示值就總是“000”，如果Cx內(nèi)部短路，顯示值就總是電池電壓E，均不隨時(shí)間改變。

式(5-2)表明，剛接通電路時(shí)，t=0，VIN=E，數(shù)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(jié)束，此時(shí)，使用數(shù)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(shí)測出電容器漏電流的大小。設(shè)被測量電容器的漏電流為ID，儀表最后顯示的穩(wěn)定值為VD(單位是V)，則

2.實(shí)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(shù)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(jīng)過2min左右，顯示值穩(wěn)定在0.003V。據(jù)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(zhì)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(shí)，VIN(t)下降很快，大約經(jīng)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(xiàng)

(1) 測量之前應(yīng)把電容器兩引腳短路，進(jìn)行放電，否則可能觀察不到讀數(shù)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(shù)。

(3)測量過程中，VIN(t)的值是呈指數(shù)規(guī)律變化的，開始時(shí)下降很快，隨著時(shí)間的延長，下降速度會(huì)越來越緩慢。當(dāng)被測電容器Cx的容量小于幾千皮法時(shí)，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(dāng)被測電容器Cx大于1μF時(shí)，為了縮短測量時(shí)間，可采用電阻檔進(jìn)行測量。但當(dāng)被測電容器的容量小于200pF時(shí)，由于讀數(shù)的變化很短暫，所以很難觀察得到充電過程。