CN202533513U - 一种电容测量装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电容测量装置，包含信号发生器、电容测量仪、示波器和待测电容，所述电容测量仪的面板上设有信号输入接口、可调电阻、电容接口、电阻端电压输出接口和电容端电压输出接口。本实用新型操作简单，实用方便，并与大学物理基础实验紧密衔接，有利于提高电容的测量效率和拓展示波器的应用领域。

Description

一种电容测量装置
技术领域
本实用新型属于物理实验测量仪器领域，涉及一种电子元件参数的测量装置，具体为一种电容测量装置。
背景技术
电容器是电子设备中大量使用的基本电子元件。在教学、科研及电子设备的维修中，常常需要知道电容器的电容值。物理实验中常采用交流电桥法测电容，该方法虽然较为准确，但实验时需反复调整交流电桥使之达到精确平衡，实际操作较为麻烦，学生独立完成有一定的困难。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题，是开发一种利用示波器方便测量电容值的电容测量装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：
本实用新型的一种电容测量装置包含信号发生器、电容测量仪、示波器和待测电容，所述电容测量仪的面板上设有信号输入接口、可调电阻、电容接口、电阻端电压输出接口和电容端电压输出接口，所述电容接口与所述待测电容的两端相连，所述信号输入接口用导线连接所述信号发生器的信号输出端，所述电阻端电压输出接口和所述电容端电压输出接口分别用导线连接所述示波器的信号输入端；所述可调电阻与所述待测电容串联连接后接所述电容测量仪的信号输入接口，所述可调电阻的两端通过导线与所述电阻端电压输出接口相连，所述电容接口通过导线与所述电容端电压输出接口相连。
所述信号发生器发出的信号为频率可调的正弦电信号。
实际测量时，调节所述信号发生器使其输出频率为f的正弦电信号，调节所述可调电阻的阻值为R，在示波器上分别测出所述可调电阻两端电压的峰-峰值VR和所述待测电容两端电压的峰-峰值VC，由公式
Figure BSA00000701691900011
即可求出待测电容的电容值C(式中ω＝2πf)。
本实用新型产生以下有益效果：与传统交流电桥法测电容相比实验操作更为简便，通过简单测量就能得出待测电容值，有利于改进实验效果，提高测量效率，并与大学物理基础实验紧密衔接，有利于学生熟练掌握示波器的使用，拓展示波器的应用领域。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的一种电容测量装置的构成示意图。
图2是本实用新型所述电容测量仪的线路原理图。
图中：1.信号发生器，2.电容测量仪，3.示波器，4.待测电容，5.信号输入接口，6.可调电阻，7.电容接口，8.电阻端电压输出接口，9.电容端电压输出接口。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的一种电容测量装置包含信号发生器1、电容测量仪2、示波器3和待测电容4，所述电容测量仪2的面板上设有信号输入接口5、可调电阻6、电容接口7、电阻端电压输出接口8和电容端电压输出接口9，所述电容接口7与所述待测电容4的两端相连，所述信号输入接口5用导线连接所述信号发生器1的信号输出端，所述电阻端电压输出接口8和所述电容端电压输出接口9分别用导线连接示波器3的信号输入端。
如图2所示，可调电阻6与待测电容4串联连接后接电容测量仪2的信号输入接口5，可调电阻6的两端通过导线与电阻端电压输出接口8相连，电容接口7通过导线与电容端电压输出接口9相连。
所述信号发生器1发出的信号为频率可调的正弦电信号。
实际测量时，调节信号发生器1使其输出频率为f的正弦电信号，调节可调电阻6的阻值为R，在示波器3上分别测出可调电阻6两端的电压的峰-峰值VR和待测电容4两端电压的峰-峰值VC，则待测电容4的电容值为式中ω＝2πf。
改变信号发生器1的输出频率和可调电阻6的阻值，重复上述测量，并求出待测电容的平均值。
电容C计算公式的理论推导如下：
设i＝Imcosωt为通过待测电容的电流，式中Im为电流的最大值，f为电流的频率，ω＝2πf为电流的圆频率，则电容器极板上的电量为
q = ∫ idt = I m ω sin ωt = q m sin ωt
式中
Figure BSA00000701691900023
为电量的最大值。
设电阻R两端电压的最大值和峰-峰值分别为VRm和VR，电容C两端电压的最大值和峰-峰值分别为VCm和VC，由于待测电容C与电阻R串联，有
Figure BSA00000701691900024
并且
Figure BSA00000701691900025
根据电容器电容的定义式，得待测电容值为
C = q m V Cm = I m ωV Cm = V Rm Rω V Cm = V R Rω V C

Claims (2)

1.一种电容测量装置，其特征在于：包含信号发生器(1)、电容测量仪(2)、示波器(3)和待测电容(4)，所述电容测量仪(2)的面板上设有信号输入接口(5)、可调电阻(6)、电容接口(7)、电阻端电压输出接口(8)和电容端电压输出接口(9)，所述电容接口(7)与所述待测电容(4)的两端相连，所述信号输入接口(5)用导线连接所述信号发生器(1)的信号输出端，所述电阻端电压输出接口(8)和所述电容端电压输出接口(9)分别用导线连接所述示波器(3)的信号输入端，所述可调电阻(6)与所述待测电容(4)串联连接后接所述电容测量仪(2)的信号输入接口(5)，所述可调电阻(6)的两端通过导线与所述电阻端电压输出接口(8)相连，所述电容接口(7)通过导线与所述电容端电压输出接口(9)相连。
2.根据权利要求1所述的一种电容测量装置，其特征在于：所述信号发生器(1)发出的信号为频率可调的正弦电信号。
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