实验九数字电桥测量电容和损耗因数电本.docx
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实验九数字电桥测量电容和损耗因数电本
实验九、数字电桥测量电容和损耗因数电本
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有的电容器上有一条金色的带状线，上面印有一个大大的空心字母“I”，它表示该电容属于LOWESR低损耗电容。
有的电容还会标出ESR值（等效串联电阻），ESR越低，损耗越小，输出电流就越大，电容器的品质越高。
ESR值并不是越小越好,有些场合太小容易引起震荡,要看实际运用场合,大部分场合还是希望越小越好。
一般来讲，低ESR的电容依此是：
最小是陶瓷电容，再是钽电容，最差是电解电容。
频率较高时尽量选用低价的陶瓷电容（080510uF/6.3V,06034.7uF/6.3V），需要体积小大电容则可以用钽电容，只是价位较贵.（47uF/4VP型，相当于0805，约0.6元，47uF/6.3VA型，约0.3元）.用电解电容时一定要并一个陶瓷电容，因为电解电容高频响应不好且ESR值大。
2、对于电容的品质因数和损耗因数的测量，经常使用数字电桥来对其进行高精度的测量。
DF2811A型数字电桥仪就是目前经常使用的一种数字电桥仪。
DF2811A型LCR数字电桥是以微处理机技术为基础的自动测量电感L、电容C、阻抗R、损耗角正切值D、品质因素Q的智能化参数测量仪器。
它采用先进的五端测量技术和微处理机误差校正技术使仪器的基本测量精度达到0.1％，并且可以长期进行精确测量而无需专门调校。
它具有测量速度快，测量精度高等特点，是目前常用的精密测量仪器之一。
（1）、主要技术参数
型号
DF2811A
显示方式
数码管显示
测量参数
L、C、R、Q、D
测试频率
100Hz、1KHz、10KHz
测量准确度
0.1%
测试电平
0.3Vrms
测量范围及精度
L
0.001μH～9999.9H ±0.1%
C
0.001pF～9999μF±0.1%
R
0.01mΩ～99.99MΩ ±0.1%
Q
0.001～9999 ±0.15
D
0.0001～9.999 ±0.0010
测试速度
1.4次/秒、7次/秒、14次/秒
等效电路
串联/并联
显示数位
主参数：
5 副参数：
4
打印接口
无
比较器功能
无
（2）、仪器前面板介绍：
主参数显示：
五位LED数码管，用于显示L、C、R参数测量结果值；三只LED指示灯，用于指示当前测量参数，L、C、R；主参数单位指示：
三只LED指示灯，用于指示当前显示主参数的单位。
副参数显示：
四位LED数码管，用于显示测量结果的D或Q值；两只LED指示灯，用于指示当前测量副参数，D、Q。
等效键：
按键选择仪器等效测量电路，由两只LED指示灯进行指示串、并联等效方式。
一般地，对于低阻抗元件（基本是高值电容或低值电感）使用串联等效电路。
反之，对于高阻抗元件（基本是低值电容和高值电感）使用并联等效电路。
锁定键：
按键指示灯亮时（ON），选定量程锁定，在元件批量测量时，可以提高测量速度。
指示灯灭时，为量程选择自动。
清“0”键：
按键指示灯亮时（ON），表示已经对仪器进行清“0”操作。
指示灯灭时，表示不对仪器进行清“0”操作。
参数键：
按键进行主参数选择，L、C、R。
频率键：
按键选择施加于被测元件上的测量信号频率，由三只LED指示灯进行指示。
分别为：
100Hz，1kHz，10kHz。
测量端HD、HS、LS、LD为测量信号端。
HD：
电压激励高端LD：
电压激励低端
HS：
电压取样高端LS：
电压取样低端
1、使用数字电桥测量电感和电容的方法：
（1）、插入电源插头，将面板电源开关板按至ON，显示窗口应有变化的数字显示，否则请重新启动仪器。
预热10分钟，待机同达到热平衡后，进行正常测试。
（2）、本仪器通过对存在于测试电缆或测试夹具上的杂散电阻进行清除以提高仪器测试精度，这些阻抗以串联或并联形式叠加在被测器件上，清“0”功能便是将这些参数测量出来，将其存储于仪器中，在元件测量时自动将其减掉，从而保证仪器测试的准确性。
仪器清“0”包括两种清“0”校准，短路清“0”和开路清“0”.测电容时，先将夹具或电缆开路，按“清零”键使“ON”灯亮；对自动量程的仪器，在测量小电容、小电感时，为追求精准度，故必须归零，尤其是利用测试夹具时，更须将测试线所存在的小电容、小电感予以扣除，才能测量出元器件本身的真正值。
一般而言，电容为开路时归零，如果需要重新清“0”,则按“清零”键，使“ON”灯熄灭，再按“清零”键，使“ON”灯点亮，即完成了再次清“0”.
掉电保护功能保证以前的清“0”在重新开机仍然有效，若环境条件变化较大则应重新清“0”（如温度、湿度、电磁场等）。
（3）、根据被测器件，选用合适的测试夹具或测试电缆，被测件引线应清洁，与测试端保持良好接触。
通常径向引线的元件可直接插入组合测试夹夹板内，而接入特殊柔性引线的元件时，应借助夹板离合器进行，该离合装置测试夹的正下方。
接入轴向引线元件时，为避免扭折引线，可采用轴向转接头，先将这两个配件分别插入测试夹的两端，再将其间距调正到适合元件测量的位置，然后便将轴向引线元件插入两端的配件夹内。
HD和HS从同一测试夹引出，为红色接线端子，LS和LD从另一测试夹引出，为黑色端子，其中HD为正端，LD为负端。
在轴向转接头必需相当牢固的场合，如在测量大量的同类元件时，需采用支撑板。
（4）根据被测件的要求选择相应的测试条件：
测量参数：
用“参数”键选择合适的测量参数，电感L、电容C、电阻R，选定的参数在仪器面板上由LED指示灯指示。
测试频率：
根据被测件的测试标准或使用要求选择合适的频率，按“频率”键使仪器指示在指定的频率上。
DF2811A的频率为100Hz、1kHz、10kHz
如果工程师想测量某一个元器件的值，就必须考虑这个元器件在电路中的工件频率是多少，而选择该频率或接近的频率来测量，才会得到该元器件在该电路中的真正值。
而从实际应用面来考虑，可以归结出下面结论供使用者参考。
小电容→常用于高频电路（测量时频率要高一点）
大电容→常用于低频电路（如市电50Hz或全波整后100Hz则测量频点可选在低频）
参数
频率
测量范围
C
100Hz
1pF~99999uF
1kHz
0.1pF~9999.9uF
10kHz
0.01pF~99.99uF
Q
0.001~9999
D
0.0001~9.999
等效电路：
用“等效”键选择合适的测量等效电路。
实际的电感、电容、电阻并非理想的电抗或电阻元件，而是以串联或并联形式呈现为一个复阻抗元件，本仪器根据串联或并联等效电路来计算其所需值，不同等效电路将得到不同的结果，其不同性取决于不同的元件。
一般情况，对于小阻抗器件用串联模式计算精度高，大阻抗器件用并联模式计算精度高，被测件的阻抗决定数字电桥串并联的选择。
一般阻抗小于1K用串联，1K到几十K串并联都可以，还是建议用串联。
阻抗大于几百K或M的量级就用并联模式。
电容＜1μF1KHz并联（PAR）
电容≥1μF（非电解电容）100Hz并联（PAR）
电容≥1μF（电解电容）100Hz串联（SER）
另外，通常在并联模式（LP、CP）时是采用恒压方式测量，而在串联模式（LS、CS）是采用恒流方式测量。
故一般针对小电容采用的是并联模式；大电容则采用串联模式测量，而其间的差异与D值有关，转换公式如下所示：
同时，也须根据元件的实际使用情况来决定其等效电路，如对电容器，用于电源滤波时应使用串联等效电路，而用于LC振荡电路时应使用并联等效电路。
选择量程方式：
有两种量程方式：
自动或锁定。
由“锁定”键进行选择。
本仪器共分五个量程，不同量程决定了不同的测量范围，所有量程构成了仪器完整的测试范围。
当量程处于自动状态时，仪器根据测量的数据自动选择最佳的量程，此时，最多可能需3次选择才能完成最终的测量。
当测量处于锁定状态时，仪器不进行量程选择，在当前锁定的量程上完成测量，提高了测量速度。
通常对一批相同的元件测量时选择量程锁定。
设定时先将被测件插入测试夹具，待数据稳定后，按“锁定”键，锁定指示灯ON点亮，则完成锁定设置。
一、实验步骤
1、正确连接测试夹具，如果用测试夹的测量电容，红色的测试夹要接在HS,HD端，而黑色的测试夹要接在LS，LD端，或者用测试盒来完成测量，连接好后，执行开路清零。
2、对瓷片电容大小进行测量，选择合适频率和等效模式的参数，测量出其电容值和损耗因数，再用万用表测量其电容值，并记录下来。
3、对钽电容的大小进行测量，选择合适频率和等效模式的参数，测量出其电容值和损耗因数，再用万用表测量其电容值，并将相应的数据记录下来。
4、对电解电容的大小进行测量，选择合适频率和等效模式参数，测量出其电容值和损耗因数，再用万用表测量其电容值，并将相应的数据记录下来。
5、对CBB电容的大小进行测量，选择合适频率和等效模式的参数，测量出其电容值和损耗因数，再用万用表测量其电容值，并记录下来。
6、对聚酯电容的大小进行测量，选择合适频率和等效模式的参数，测量出其电容值和损耗因数，再用万用表测量其电容值，并记录下来。
7、对独石电容的大小进行测量，选择合适频率和等效模式的参数，测量出其电容值和损耗因数，再用万用表测量其电容值，并记录下来。
二、实验结果及分析
将相关的数据记录下来，经过分析，哪种电容的损耗因数较小？
三、思考题
对于电容来说，什么时候应该考虑其损耗因数的参数？
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