CN102023260B - 用于改进电容测量的方法、电容计、使用电容计来测量电容的设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于使用电容计来测量电容的方法、一种用于测量电容的电容计、一种用于测量电容的计算机程序和一种计算机程序产品。该电容计包括具有可控频率的AC电源，该可控频率被馈送至电容器以测量它的电容。该方法包括以下步骤：在电容计中使用第一频率来进行电容的第一测量；当电容的第一测量表明电容在阈值电容以下时，在电容计中利用使用第二频率的电容的第二测量来进行更低电容测量；以及当电容的第一测量表明电容在阈值电容以上时，在电容计中利用使用第三频率的电容的第二测量来进行更高电容测量，该第三频率低于第二频率。

Description

用于改进电容测量的方法、电容计、使用电容计来测量电容的设备

技术领域

本发明涉及电容测量技术领域，更具体地涉及用于改进电容测量的方法、电容计、计算机程序及其产品。

背景技术

自从电容器问世起，一直需要测量电容器的主要量值，即电容。

一种测量电容器的电容的已知方式是将交变电流连接到电容器并且观测电压。也已知使用两个频率以增加测量的准确性。

然而总是需要进一步提高电容测量的准确性。

发明内容

本发明克服或者至少减少现有技术的问题。

提供了一种用于使用电容计来测量电容的方法，该电容计包括具有可控频率的AC电源，其被馈送至电容器以测量它的电容。该方法包括以下步骤：在电容计中使用第一频率来进行电容的第一测量；当电容的第一测量表明电容在阈值电容以下时，在电容计中利用使用第二频率的电容的第二测量，来进行更低电容测量；以及当电容的第一测量表明电容在阈值电容以上时，在电容计中利用使用第三频率的电容的第三测量来进行更高电容测量，该第三频率低于第二频率。

这一方法将由于以下效果而获得更准确测量。更高频率在低电容时提供更高电流或者测量信号。另外，更低频率对于更高电容减少线缆中的电流和电压降。因而，将更高频率用于更低电容以及将更低频率用于更高电容是有益的。

进行更低电容测量可以包括使用第二频率和第四频率，其中第 二频率和第四频率不同，并且进行更高电容测量可以包括使用第三频率和第五频率，其中第三和第五频率不同。使用两个频率甚至进一步提高测量的准确性。另外，使用两个频率使得有可能计算例如线缆中的寄生电阻，由此可以在计算中补偿这一寄生电阻。

第四频率和第五频率可以相等。这通过减少需要生成的频率数目简化了电容计的构造。

第一频率、第四频率和第五频率可以都相等。这甚至进一步通过减少需要生成的频率数目简化了电容计的构造。

第一频率可以高于第三频率，并且第一频率可以低于第二频率。换而言之，第一频率是中间频率。

进行第二测量可以比第一测量更准确。这是由于根据电容的第一测量来主动选择频率。

该方法还可以包括将测量的电容呈现为在进行的第二测量中所测量的电容的步骤。

本发明的第二方面是一种用于测量电容的电容计。该电容计包括具有可控频率的AC电源，其被馈送至电容器以测量它的电容，以及控制器。该控制器被布置成：使用第一频率来进行电容的第一测量；当电容的第一测量表明电容在阈值电容以下时，在电容计中利用使用第二频率的电容的第二测量，来进行更低电容测量；以及当电容的第一测量表明电容在阈值电容以上时，在电容计中利用使用第三频率的电容的第二测量，来进行更高电容测量，该第三频率低于第二频率。

本发明的第三方面是一种用于测量电容的计算机程序，该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码在运行于电容计中时使电容计执行根据第一方面的方法。

本发明的第四方面是一种计算机程序产品，该产品包括根据第三方面的计算机程序和其上存储有该计算机程序的计算机可读装置。

此处无论何时使用术语等于/相等都将它解释为在误差裕度内 相同。误差裕度被适当地设置，比如为数个百分点等。

一般而言，在权利要求书中使用的所有术语除非这里另有明确定义，都将根据它们在技术领域中的普通含义来解释。对“一个/一种该/所述元件、设备、部件、装置、步骤等”的所有引用除非这里另有明确声明都将开放式地解释为指代该元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确声明，无需按公开的准确顺序进行这里公开的任何方法的步骤。

附图说明

现在参照以下附图通过例子描述本发明，其中：

图1是示出了根据本发明一个实施例的电容计的示意图，其中着重于用来测量待测部件的电容的元件，

图2是示出了图1的电容计的示意图，其中着重于电容计的接口，

图3是图示了图1和图2的电容计中的电容测量中的频率使用的曲线图，

图4是示出了可以在图1和图2的电容计中执行的方法的流程图，并且

图5示出了包括计算机可读装置的计算机程序产品的一个例子。

具体实施方式

现在将参照其中示出本发明某些实施例的附图，在下文中更完全地描述本发明。然而，本发明可以按许多不同形式来体现而不应理解为局限于这里阐述的实施例；实际上，这些实施例是以例子的方式提供的以使得本公开内容将既透彻又完整，并且将向本领域技术人员完全地传达本发明的范围。相似标号在说明书全文中指代相似元件。

图1是示出了根据本发明一个实施例的电容计1的示意图，其 中着重于用来测量电容器3的电容的元件。将注意，尽管以电容器3的电容效果占主导，但是可以存在电容器3的电阻和电感分量和/或连接电容器3和电容计1的布线。下文中，将参照图4示出可以如何减少或者甚至消除阻分量的效果。电容器3可以例如是电容器组中的电容器。

电容计1借助连接器9a-9b连接到电容器3。电容计1包括生成测量电压的AC电压源2。AC电压源2通常包括电阻器和其它部件(未示出)以及实际电源。AC电压源可以包括电池和逆变器以生成AC电力。电容计1适合于测量从1至1000μF的电容。可以例如使用来自微处理器(例如控制器8)的脉宽调制来控制AC电压源。AC电压源还包括放大器和低通滤波器，例如电感器。尽管AC电压源可以具有任何适当输出电压，但是它可以局限于1-1.4伏特，以便保持于任何连接二极管的触发电压以下。

AC测量电压将产生去往和来自电容器3的电流。如电压计的电压传感器5测量电容器3两端的电压，并且如安培计的电流传感器6测量去往和来自电容器3的电流。

可选地，存在有与待测电容器3并联连接的其它电容器7a-7b。在这一情形中，第二电流传感器4用来测量去往或者来自待测电容器3的电流。第二电流传感器4也连接到用于计算待测电容器3的电容的控制器8。

控制器8监视整个测量过程并且使用测量的电压和电流来计算测量的电容。控制器可以是CPU(中央处理单元)、FPGA(现场可编程门阵列)、DSP(数字信号处理器)或者任何适当可编程电子逻辑单元。

为了减少对测量有影响的奇点(singularity)的风险，可以进行三次电容测量，由此使用中值作为测量的电容。可选地，在两个不同频率进行测量，其中在两个频率取三次测量。然后可以将所用测量取为六次测量的两个中值的平均。

图2是示出了图1的电容计的示意图，其中着重于电容计的接 口。电容计1包括显示器11和键区10。这允许用户与电容计1交互，以例如测量具体电容器3的电容并且将测量的电容与电容器的标识一起存储，从而允许保持历史。

数据接口12允许电容计1与诸如通用固定或者便携计算机的计算机13来发送和/或接收数据。数据接口12可以例如是USB(通用串行总线)型接口、Centronics并行接口、RS-232串行接口或者以太网接口。数据接口12也可以是无线接口，比如蓝牙、无线LAN或者无线USB接口。例如，数据接口12可以用来允许集中收集电容测量。

图3是图示了图1和图2的电容计中的电容测量中的频率使用的曲线图。该想法在于在电容器的中间频率20取第一次粗略测量。如果粗略测量表明电容器在阈值电容以下，则使用更高频率21和中间频率20’来进行第二测量24，该中间频率20’可以与用于第一粗略测量的中间频率20相等。如果粗略测量表明电容器在阈值电容以上，则使用更低频率22和中间频率20’来进行第二测量25，该中间频率20’可以与用于第一粗略测量的中间频率20相等。阈值电容可以选择为任何适当电容；在这一实施例中，阈值电容选择为200μF。

这样做的原因在于补偿以下效果。更高频率在低电容时提供更高电流或者测量信号。另外，更低频率对于更高电容减少线缆中的电流或者电压降。因而，将更高频率用于更低电容而将更低频率用于更高电容是有益的。频率可以选择为任何适当频率。在这一实施例中，更低频率22选择为40Hz，中间频率20、20’选择为80Hz，并且更高频率21选择为160Hz。

图4是示出了可以在图1和图2的电容计1中执行的方法的流程图。该方法在例如电容计1的用户激活电容器的电容测量而触发测量时开始。

在进行第一测量的初始步骤30中，进行电容的第一粗略测量。

在C(电容)与阈值的后续条件比较步骤中，比较来自先前步骤的电容粗略测量与阈值电容。如果电容的第一粗略测量在阈值以 下，则该方法继续进行更低C(电容)测量步骤34。如果第一粗略测量在阈值以上，则该方法继续进行更高C(电容)测量步骤36。如果电容的第一次粗略测量准确地处于阈值电容，则发生什么并不重要。这将是很罕见的奇点，并且该方法可以被配置成在这一情况下进行更低C(电容)测量步骤34或者进行更高C(电容)测量步骤36。

在进行更低C(电容)测量的步骤中进行电容的更准确的第二测量。这使用更高频率来完成。可选地，使用两个频率，比如更高频率和在步骤30中的第一次粗略测量中使用的频率。

在进行更高C(电容)测量的步骤中进行电容的更准确的第二测量。这使用更低频率来完成。可选地，使用两个频率，比如更低频率和在步骤30中的第一次粗略测量中使用的频率。

在任一上述步骤34和36中已经进行第二测量之后，在呈现测量电容的步骤38中呈现测量的电容。在这一步骤中呈现如从在先步骤34或者36任一个中获得的电容的第二次更准确测量。可以例如在电容计的显示器中呈现或者通过数据接口发送该测量。

图5示出了包括计算机可读装置50的计算机程序产品的一个例子。在这一计算机可读装置50上，可以存储如下计算机程序，该计算机程序可以使控制器执行根据这里描述的实施例的方法。在这一例子中，计算机程序产品是光盘，比如CD(紧致盘)、DVD(数字多功能光盘)或者蓝光盘。计算机可读装置也可以是固态存储器，如闪存或者通过网络(如因特网)分发的软件包。

已经参照数个实施例主要描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的那样，在本发明的范围内同样是可能存在除了上文公开的实施例之外的实施例。

Claims (13)

1.一种用于使用电容计来测量电容的方法，所述电容计包括具有可控频率的AC电源，来自所述AC电源的AC电力被馈送至电容器以测量它的电容，所述方法包括以下步骤：

在所述电容计中使用第一频率来进行所述电容的第一测量；

当所述电容的所述第一测量表明所述电容在阈值电容以下时，在所述电容计中利用使用第二频率的所述电容的第二测量，来进行更低电容测量；以及

当所述电容的所述第一测量表明所述电容在阈值电容以上时，在所述电容计中利用使用第三频率的所述电容的第二测量，来进行更高电容测量，所述第三频率低于所述第二频率，

其中所述进行所述更低电容测量包括使用所述第二频率和第四频率，其中所述第二频率和所述第四频率不同，以及

所述进行所述更高电容测量包括使用所述第三频率和第五频率，其中所述第三频率和所述第五频率不同。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第四频率和所述第五频率相等。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一频率、所述第四频率和所述第五频率都相等。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其中，所述第一频率高于所述第三频率，并且所述第一频率低于所述第二频率。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其中，进行的所述第二测量比所述第一测量更准确。

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，还包括将测量的电容呈现为在进行的所述第二测量中所测量的所述电容的步骤。

7.一种用于测量电容的电容计，所述电容计包括：

具有可控频率的AC电源，所述可控频率被馈送至电容器以测量它的电容，以及

控制器，

其中所述控制器被布置成：

使用第一频率来进行所述电容的第一测量；

当所述电容的所述第一测量表明所述电容在阈值电容以下时，在所述电容计中利用使用第二频率的所述电容的第二测量，来进行更低电容测量；以及

当所述电容的所述第一测量表明所述电容在阈值电容以上时，在所述电容计中利用使用第三频率的所述电容的第二测量，来进行更高电容测量，所述第三频率低于所述第二频率，

其中所述进行所述更低电容测量包括使用所述第二频率和第四频率，其中所述第二频率和所述第四频率不同，以及

所述进行所述更高电容测量包括使用所述第三频率和第五频率，其中所述第三频率和所述第五频率不同。

8.一种用于使用电容计来测量电容的设备，所述电容计包括具有可控频率的AC电源，来自所述AC电源的AC电力被馈送至电容器以测量它的电容，所述设备包括：

用于在所述电容计中使用第一频率来进行所述电容的第一测量的装置；

用于当所述电容的所述第一测量表明所述电容在阈值电容以下时，在所述电容计中利用使用第二频率的所述电容的第二测量来进行更低电容测量的装置；以及

用于当所述电容的所述第一测量表明所述电容在阈值电容以上时，在所述电容计中利用使用第三频率的所述电容的第二测量来进行更高电容测量的装置，所述第三频率低于所述第二频率，

其中所述用于进行所述更低电容测量的装置被配置用于使用所述第二频率和第四频率，其中所述第二频率和所述第四频率不同，以及

所述用于进行所述更高电容测量的装置被配置用于使用所述第三频率和第五频率，其中所述第三频率和所述第五频率不同。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第四频率和所述第五频率相等。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述第一频率、所述第四频率和所述第五频率都相等。

11.根据权利要求8至10任一项所述的设备，其中，所述第一频率高于所述第三频率，并且所述第一频率低于所述第二频率。

12.根据权利要求8至10任一项所述的设备，其中，进行的所述第二测量比所述第一测量更准确。

13.根据权利要求8至10任一项所述的设备，还包括用于将测量的电容呈现为在进行的所述第二测量中所测量的所述电容的装置。