Utvidelse av digitalt multimeters funksjon for kapasitansmåling
Vanlige tre og et halvt siffer eller fire og et halvt siffer digitale multimetre er utstyrt med kapasitans målefunksjoner, men måleområdet er smalt og målenøyaktigheten er lav, og de har vanligvis ikke online måling funksjoner. Denne artikkelen diskuterer hvordan du kan utvide disse mulighetene.
1. Online måling av kapasitans
I henhold til egenskapene til differensial- og integreringskretsen kan måling av kapasitans konverteres til en spenningsmåling.
Kjernedelen av kretsen, CX/V, bruker en enkel aktiv RC-inverterende differensial og integrerende krets. Venturi-oscillatoren genererer et fastfrekvent AC-signal Vr, som eksiterer CX/V-konverteringskretsen og oppnår en AC-spenning V0 (V1) proporsjonal med CX. Det filtreres av et andreordens båndpassfilter for å filtrere ut andre spenninger enn den faste frekvensen. Etter at rotet er fjernet, oppnås DC-utgangsspenningen V proporsjonal med CX etter AC/DC. Når AC-signalet Vr eksiterer CX/V-kretsen, vil utgangsspenningen til den inverterende integratoren
Det vil si at den målte kapasitansen CX er proporsjonal med utgangsspenningen C{{0}}, og oppnår derved CX→V-konvertering. For å få det grunnleggende kondensatorområdet til å samsvare med 2V-området til det digitale multimeteret, velg oscillasjonsfrekvensen til Venturi-oscillatoren som 400Hz, den effektive spenningsverdien som 1V, R1 som 20kΩ, og C1 som 0,1μF. R2 endres fra 200Ω-2kΩ-20kΩ-200kΩ-2MΩ, og det tilsvarende målekapasitansområdet er 20μF-2μF-200nF{ {18}}nF-2nF.
2. Mål liten kapasitans
Det generelle tre-og-et-halvsifrede digitale multimeterets måleområde for måling av kapasitans er 2000pF ~ 20μF. Det er maktesløst å måle små kapasitanser under 1pF. I henhold til den kapasitive reaktansmetoden og ved bruk av høyfrekvente signaler, kan målingen av liten kapasitans realiseres. Målekretsdiagrammet er vist i figur 2. CX er den målte kapasitansen, Rf er den inverterende terminaltilbakekoblingsmotstanden. Når det sinusformede signalet Vi med frekvens f er inngang, er impedansen presentert på CX og forsterkningen til operasjonsforsterkeren: Når A og Rf er konstante, er den sinusformede signalfrekvensen f omvendt proporsjonal med den målte kapasitansen CX. For å måle mindre kapasitanser brukes høyfrekvente signalmålinger.
Blokkskjemaet for kretsprinsippet for å realisere målingen er vist i figur 2(b). Måleprosessen er: det høyfrekvente sinusformede signalet generert av høyfrekvente signalgeneratoren påføres den målte kondensatoren, CX konverteres til kapasitiv reaktans Xc, og deretter konverteres Xc til et AC-spenningssignal gjennom C/ACV-konvertering, som forsterkes av forsterkeren og sendes ut av isolasjonstransformatoren. Den sendes til den fasefølsomme demodulatoren for demodulering; den andre inngangen til den fasefølsomme demodulatoren er firkantbølgen (dvs. demodulasjonssignalet) generert av den høyfrekvente sinusbølgen gjennom bølgeformomformeren. De to inngangssignalene har samme frekvens og fase. Det demodulerte signalet filtreres av et lavpassfilter for å oppnå en likespenning proporsjonal med den målte kapasitansen CX-verdien, og sendes til et likestrømsvoltmeter for å vise måleresultatet direkte. Bølgeform-omformeren består av en nullkryss-komparator med en inverterende inngang, som konverterer en standard 1MHz høyfrekvent sinusbølge fra en Wien-oscillator til en standard invertert firkantbølge. Siden utgangen til den fasefølsomme demodulatoren er en pulserende likespenning som inneholder høyfrekvente harmoniske, for å oppnå en stabil og konstant likespenningsutgang, brukes et filter av π-typen for å filtrere ut de harmoniske komponentene. Til slutt sendes den tilsvarende gjennomsnittsspenningen til DC-voltmeteret. For å få det grunnleggende kondensatorområdet til å svare til 2V-området til det digitale multimeteret, velges frekvensen til det høyfrekvente sinusformede signalet som 1MHz (hvis frekvensen er for høy, må distribusjonsparameteren vurderes), den effektive verdien av spenningen er 1V, og produktet av kretsforsterkningsfaktoren og tilbakekoblingsmotstanden Rf er, så Det digitale multimeterets likespenningsområde på 200mV tilsvarer et kapasitansområde på 0,2pF, og et kapasitansområde på 200V tilsvarer 200pF. Måleområdet er 10-4~102pF, og oppløsningen er 10-4pF.
