2011 ~ 2012 学年第二学期
《电容测量电路》
课程设计报告
题目：电容测量电路
专业：通信工程
班级： 10通信(2)班
组员：吴悦肖梦奇方克文胡勇
吴冬冬徐磊付文涛卢大卫指导教师：王银花
电气工程系
2012年5月20日
1、任务书
目录
第一章:摘要 (4)
第二章:题目分析和设计构思 (5)
2.1题目分析 (5)
2.2设计构思 (5)
第三章:测量电路原理 (5)
3.1工作原理 (5)
第四章:硬件电路设计 (6)
4.1了解功能 (6)
4.2化整为零 (7)
4.3功能分析 (7)
4.4统观整体 (11)
第五章:元件参数 (12)
第六章:调试 (12)
6.1仿真截图 (12)
第七章:课程设计心得体会 (15)
附录一：参考文献 (16)
第一章:摘要
五量程电容测量电路是以集成运放为核心器件可将其分解为四个部分。可分解为文氏桥振荡电路、反相比例运算电路、C/ACV电路、有源滤波电路。该电路是利用容抗法测量电容量的。起基本设计思想是：将400Hz的正弦波信号作用于被测电容Cx,利用所产生的容抗Xc实现C/ACV转换，将Xc转换为交流电压；再通过测量交流电压来获得Cx的电容量。本课题小组通过小组分工到图书馆、网上查找课题参数资料；了解电容测量电路应用及其工作原理，运用Multisim仿真软件绘制电路图并进行仿真实验；分析仿真实验数据和记录课题实验过程；制作打印课题实验报告。
综上所述，在测量电容量时，文氏桥振荡电路所产生400Hz正弦波电压，经过反相比例运算电路作为缓冲电路，作用于被测电容Cx；通过C/ACV转换电路将Cx转换为交流电压信号，再经二阶带通滤波电路滤掉其他频率的干扰，输出是幅值与Cx成比例的400Hz正弦波电压。
电容测量电路的输出电压作为AC/DC转换电路的输入信号，转换为直流电压；再由A/D转换电路转换为数字信号，并驱动液晶显示器，显示出被测电容的容量值。
电路有如下特点：
（1）在C\ACV转换电路中，电容挡愈大，反馈电阻值愈小，使得各挡转换系数的最大数值均相等，从而限制了整个电路的最大输出电压幅值，也就限制
了A\D转换电路的最大输入电压，其值为200mV；
（2）电路中所有集成运放的输入均为交流信号，因而其温漂不会影响电路的测量精度，也就需要对电容挡手动调零。电路中仅有一个电位器Rw1用于校准电容挡，一般一经调好就不再变动。
（3）二极管D9和D10用于A2输出电压的限幅，二极管D11和D12用于限制A3净输入电压幅值，以保护运放。此外，尽管电容挡不允许带电测量，但是若发生误操作，则二极管可为被测电容提供放电回路，从而在一定程
度上保护壳测量电路。
重点：电容测量电路；Multisim仿真软件。
第二章：题目分析和设计构思
2.1 题目分析
电容测量电路的设计是为了方便准确的测量电容性能。以便我们检验电容，当我们需要一个特定的电容时，这是我们就用我们设计的电路来测量它以便于我们选择。另外它还有一个作用，它可以检验电容的好坏，对于我们对电容的判断和选用有重要意义。
2.2 设计构思
对于电容的测量，我们要有一个概括的了解，一般应借助于专门的测试仪器，通常用电桥，而用万用表仅能粗略地检查一下电容是否失效或漏电情况。在直流稳压电源下，由文氏电路产生信号，使电容测量和有源微分电路工作，然后就可以知道电容量大小。
2.3 整体构思：
整体构思对于电容的测量，我们要有一个概括的了解，一般应借助于专门的测试仪器，通常用电桥，而用万用表仅能粗略地检查一下电容是否失效或漏电情况。在直流稳压电源下，由文氏电路产生信号，使电容测量和有源微分电路工作，然后就可以知道电容量大小。
第三章:测量电路原理
3.1 工作原理：本电路由文氏桥振荡电路、反向比例运算电路、C/ACV转换电路、带通滤波器四个部分组成。由文氏桥振荡电路输出固定频率的正弦波，经过反向比例运算电路作为缓冲电路，作用于被测电容Cx，通过C/ACV电路转换交流电压信号，再通过带通滤波器输出固定频率的交流信号，因此输出交流电压的幅值正比于电容Cx容量。
第四章：硬件电路设计
图示的电路图为五量程测量电路，其输出电压通过AC/DC（交流转直流）转换器和A/D（模拟换数字）转换器，驱动液晶显示器，即获得测量值，方框图如图2，其中AC/DC转换器、A/D转换器和液晶显示器是DT890C+数字多用表中的公用电路。对图1的解析。
4.1 了解功能
在DT890+型数字多用表中，是利用容抗法测量电路。基本思想是：将400HZ 的正弦波信号作用于被测电容C实现C/ACV转换，将Xc转换为交流电压；再通过测量交流电压来获得Cx的电容量。
测量范围分为2nF，20nF,200nF,2μF,20F五档，测量准确度为±2.5%。分辨率取决于A/D转换器的位数，当采用TSC106时，最高分辨率为1pF。
五量程电容测量电路
电容测量电路及其输出电压转换电路方框图
4.2 化整为零
观察图所示电路，以集成运放为核心器件可将其分解为四个部分，A1,C8,C9,R11,R12,R13,R14 组成文氏桥振荡电路；A2 和 R65，R15，Rw1 组成反向比例运算电路；A2 的输出电压在被测电容 Cx 上产生电流，通过 A3 及其有关元件组成的电路将电容量转换成交流电压，故组成 C/ACV 电路；A4 和 R17，R18，R19，C10，C11 组成有源滤波电路，根据整个电路的功能，该滤波电路应只允许 400Hz 正弦波信号通过，而滤掉其他频率的干扰，故为带通滤波电路。
4.3 功能分析
4.3.1 文氏桥振荡电路
振荡频率的表达式
981211021C C R R f π=
4.3.2 反向比例运算电路
比例系数为 Au= --（R4+Rw ）/ R3
式中Rw 为电容档的较准电位器，调节Rw 可以改变比例系数。该电路还起缓冲作用，隔离振荡电路和被测电容。
4.3.3 C/ACV 转换电路
电路的输入电抗为被测电容的容抗，即
X X C fC j C j X X πω211==
当电容量程不同时，电容的反馈电阻Rf 将不同，转换关系也将不同。
从表中可以看出，电容量每增大10倍，反馈电阻阻值减小10倍。因此，不难发现，在各电容挡，电路的转换系数的最大数值均相等，也就限制了A/D 转换电路的最大输入电压。
当400Hz 正弦波信号Uo2幅值一定时，电容档确定，因而Uo3与被测电容容量Cx 成正比。
4.3.4 有源滤波电路
从测量的需要出发，该电路应为带通滤波电路。为了便于识别电路，将其变成一个多路反馈无限增益电路。
经推导可得中心频率为
)11(121191718100R R R C f +=π
有源滤波电路只允许U03中400Hz 信号通过，而滤去其他频率的干扰。可见，输出电压U04是幅值与被测电容Cx 容量成正比关系的400Hz 交流电压。
4.4统观整体
根据上述四个部分的关系，可得下图所示的方框图：
在测量电容量时，文氏桥振荡电路所产生400Hz正弦波电压，经过反相比例运算电路作为缓冲电路，作用于被测电容Cx；通过C/ACV转换电路将Cx转换为交流电压信号，再经二阶带通滤波电路滤掉其他频率的干扰，输出是幅值与Cx 成比例的400Hz正弦波电压。电容测量电路的输出电压作为AC/DC转换电路的输入信号，转换为直流电压；再由A/D转换电路转换为数字信号，并驱动液晶显示
器，显示出被测电容的容量值。
第五章：元件参数
第六章：仿真6.1仿真截图
U0
Uo1
U02
U03
第七章：课程设计心得及体会
本次课程设计,我通过图书与网上的关于此课题的资料，经过整理筛选后，取其中我需要的，建立了一个大概的模型，然后通过这个学期所学的模电知识逐步扩展,形成了这个网络，由于毕竟学的知识不深 ,时间比较紧迫，难免会有漏洞。通过这次课程设计，我觉得它很好的把这学期所学的知识，有效的整合了起来，对所学的指导的初步应用有了大概的了解，这对于以后的工作有很大的帮助。
1、通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
2、我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
3、平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些电路的原理，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之前的课程设计对我们的作用是非常大的。
4、经过五天的实习，从查找资料的过程中，在共同协作的努力时，我感受很深，学到了在书本中学不到的知识，也认识到自己存在哪些方面的欠缺。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
5、这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！
附录一：参考文献
《电工学》电子工业出版社；
《电子线路设计·实验·测试》华中科技大学出版社《模拟电子技术基础》高等教育出版社
7、答辩记录及评分表
D R L300P配网电容电 流测试仪说明书
配网电容电流测试仪 使用说明书 上海菲柯特电气科技有限公司
目录 一、仪器的用途及特点 (2) 二、主要技术指标及使用条件 (2) 三、面板及各键功能介绍 (3) 四、测量原理 (3) 五、配电网中PT接线方式及PT的变比 (4) 六、从变压器中性点测量配网电容电流的方法 (10) 七、仪器使用方法 (11) 八、测量其他电压等级电网的电容电流的方法 (13) 九、仪器检验和日常校准 (14) 十、常见的故障及处理 (14)
十一、仪器成套性 (14) 十二、维修保养和售后服务： (14) 一、仪器的用途及特点 目前，我国配电系统的电源中性点一般是不直接接地的，所以当线路单相接地时流过故障点的电流实际是线路对地电容产生的电容电流。据统计，配电网的故障很大程度是由于线路单相接地时电容过大而无法自行熄弧引起的。因此，我国的电力规程规定当10kV和35kV 系统电容电流分别大于30A和10A时，应装设消弧线圈以补偿电容电流，这就要求对配网的电容电流进行测量以做决定。另外，配电网的对地电容和PT的参数配合会产生PT铁磁谐振过电压，为了验证该配电系统是否会发生PT谐振及发生什么性质的谐振，也必须准确测量
配电网的对地电容值。传统的测量配网电容电流的方法有单相金属接地的直接法、外加电容间接测量法等，这些方法都要接触到一次设备，因而存在试验危险、操作繁杂，工作效率低等缺点。 为解决这些问题，我菲柯特公司与大专院校及试验研究院共同潜心研制，开发出配网电容电流测试仪。该新型智能化测试仪直接从PT的二次侧测量配电网的电容电流，与传统的测试方法相比，该仪器无需和一次侧直接相连，因而试验不存在危险性，无需做繁杂的安全工作和等待冗长的调度命令，只需将测量线接于PT的开口三角端就可以测量出电容电流的数据。由于从PT开口三角处注入的是微弱的异频测试信号，所以既不会对继电保护和PT本身产生任何影响，又避开了50Hz的工频干扰信号，同时测试仪的输出端可以耐受100V的交流电压，若测量时系统有单相接地故障发生，亦不会损坏PT和测试仪，因而无需做特别的安全措施，使这项工作变得安全、简单、快捷，且测试结果准确、稳定、可靠。 该测试仪采用大屏幕液晶显示，中文菜单，操作非常简便，且体积小、重量轻，便于携带进行户外作业，接线简单，测试速度快，数据准确性高，大大减轻了试验人员的劳动强度，提高了工作效率。 二、主要技术指标及使用条件 1)电容电流测量范围：1A～250A 0.3μF～125μF 2)测量误差：≤5% 3)工作温度：-10℃～50℃ 4)工作湿度：0～80% 5)工作电源：AC 220V±10% 50Hz±1Hz 6)外行尺寸：350mm×200mm×150mm 7)仪器重量：2.5kg 8)电压等级：1KV、3KV、6KV、6.3KV、10KV、20KV、35KV、66KV。 三、面板及各键功能介绍（图一） 1)电流输出端子：输出测量信号，接到PT开口三角端 2)保险管：配置220V/2A保险管，用于保护仪器过载或故障 3)：仪器的接地端子 4)液晶屏：显示测试状态和测试数据 5)对比度：调节液晶屏的显示对比度 6)AC220V：电源插座及开关 7)复位键：用于仪器复位初始化或中断测试 8)电压选择键：按该键，可以在1kV、3kV、6kV、6.3KV、10kV、20KV、35kV、66KV系 统线电压间循环选择 9)方式/测量键：多功能键，短按（即按下后立刻松开）时，用于循环选择系统PT的 接线方式；长按（即按下2秒后才松开）时，用于启动测量。
1：简述金属电阻应变片的工作原理，主要测量电路种类及其应用情况 应变式传感器是利用金属的电阻应变效应，将测量物体变形转换成电阻变化的传感器。被广泛应用于工程测量和科学实验中。 一工作原理 （一）金属的电阻应变效应当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。如图2-1所示 设有一根长度为l、截面积为S、电阻率为ρ的金属丝，在未受力时，原始电阻为 （2－1） 当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长Δl，横截面积相应减小ΔS，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变Δρ，故引起电阻值变化ΔR。对式（2－1）全微分，并用相对变化量来表示，则有: （2－2） 式中的Δl/l为电阻丝的轴向应变，用ε表示，常用单位με（1με＝1×10-6mm/mm）。若径向应变为Δr/r，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用 泊松比μ表示为，因为ΔS/S＝2(Δr/r)，则（2－2）式可以写成 （2－3） 式（2－3）为“应变效应”的表达式。k0称金属电阻的灵敏系数，从式（2－3）可见，k0受两个因素影响，一个是（1+2μ），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是Δρ/（ρε），是材料的电阻率ρ随应变引起的（称“压阻效应”）。对于金属材料而言，以前者为主，则k0≈1+2μ，对半导体，k0 值主要是由电阻率相对变化所决定。实验也表明，在金属电阻丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成正比。通常金属丝的灵敏系数k0=2左右。 （二）应变片的基本结构及测量原理 各种电阻应变片的结构大体相同，以图2－2所示丝绕式应变片为例，它以直径为0.025mm左右的合金电阻丝2绕成形如栅栏的敏感栅，敏感栅粘贴在绝缘的基底1上，电阻丝的两端焊接引出线4，敏感栅上面粘贴有保护用的覆盖层3。l称为应变片的基长，b称为基宽，l×b称为应变片的使用面积。应变片的规格以使用面积和电阻值表示，例如3×10mm2，120Ω。 用应变片测量受力应变时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化，根据式（2－3），可以得到被测对象的应变值ε，而根据引力应变关系 б=Eε（2－4） 式中б——测试的应力；
第十三届“长通杯”大学生电子设计竞赛 电容测量仪（A题） 2016年5月14日
摘要 电容测量仪装置是一种精度高、测试范围宽、操作简便、功能完善的电容测量仪。随着科技的不断发展，电容在电路中有着越来越多的应用，其容量大小直接决定着电路的稳定性和准确性。因此，电容值的的测量在日常使用中不可避免。 为了深入了解和学习52单片机的功能，本设计采用STC89C52和555振荡器为主要元件对电容进行测量。先将555设计为多谐振荡器产生输入脉冲信号，然后利用单片机对脉冲进行中断计数，再使用公式计算出电容值。在多谐振荡器终端加一个HD74LS08（二输入与门）稳定输出波形，从而使测量中更精确。多谐振荡器会因为连接电阻值的不同而产生的方波的频率不同，从而可以变换档位测量容量差距较大的电容。如果在工程问题中想寻找出符合要求的电容，便可通过矩阵键盘输入相应的电容值的范围，以方便筛选。当电容测定完以后，其数值通过LCD1602显示出来，以便阅读。 关键词：STC89C52单片机；电容测量；555定时器；LCD1602；
目录 1系统方案...................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 电容测量仪的论证与选择.............................................................. 错误！未定义书签。 1.2 控制系统的论证与选择.................................................................. 错误！未定义书签。2系统理论分析与计算.................................................................................. 错误！未定义书签。 2.1 设计方案的分析............................................................................ 错误！未定义书签。 2.1.1利用电容器放电测电容实验原理................................ 错误！未定义书签。 2.1.2利用放电时间比率来测电容......................................... 错误！未定义书签。 2.1.3利用单片机测脉冲来测时间常数RC再计算电容.错误！未定义书签。 2.2 电容的计算...................................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 计算振荡周期....................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 计算频率............................................................................... 错误！未定义书签。 2.2.3 计算Cx ................................................................................. 错误！未定义书签。3电路与程序设计.......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1电路的设计....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1系统总体框图........................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.2系统框图................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.3总程序框图............................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.4电源........................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2程序的设计....................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.1程序功能描述与设计思路.................................................... 错误！未定义书签。 3.2.2程序流程图............................................................................ 错误！未定义书签。4测试方案与测试结果.................................................................................. 错误！未定义书签。 4.1测试方案........................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2 测试条件与仪器.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3 测试结果及分析.............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3.1测试结果(数据) ..................................................................... 错误！未定义书签。 4.3.2测试分析与结论.................................................................... 错误！未定义书签。附录1：电路原理图...................................................................................... 错误！未定义书签。
附加电容法测量电网单相接地电容电流被测单位： 被测站名称： 日期： 天津市天变航博电气发展有限公司
（1）准备测量工具 a)0.5 级电流表、电压表各一块 b)uF左右高压力率电容器一只 c)高压绝缘线4米左右 d)高压试电笔一只 e)绝缘手套一副 （2）单相接地电容电流的估计 I JD=（电缆总长度）+（架空线总长度/10）+（3倍浪涌电容器的单相值），其中长度单位为KM，电容器单位为uF。 （3）测量前先将网上的消弧线圈退出，PT开口电压上的负载断掉，用万用表测量测量开口电压U0，如果U0>400mv，则需测量三相后取平均值，U0<400mv则测一相便可。 （4）接线（见附图） a)按图接线，注意所有接线必须悬空，并保持安全绝缘距离 b)电容器需放在绝缘垫上，外壳接地 c)封表线方便用试点笔挑开 d)所有接线尤其接地线要可靠接触 e)准备好电容器放电接地线 f)选择电流表量程，电流表的量程安培数必须大于附加电容的微 法数25%左右
（5）重新检查接线，要求无关人员远离现场 （6）开始试验 a) 测量PT二次U AB= v、U BC= v、U AC= v ; U L= （U AB +U BC +U AC）/3= v b) 将万用表接在PT 开口上，封上电流表，合上上隔离开关， 合上空开后一秒，用高压试电笔将电流表封线挑开， 读电流表I= 读开口电压表U jd0= c)断开断路器，拉下隔离开关，将电容器放电 如果三相都测，请重复上面步骤并记录下 I AJD= A U A0= v I BJD= A U B0= v I CJD= A U C0= v d)计算 Uo<0.4V：I C= (U L/Ujd0)*I = Uo>0.4V：
电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种装置。电容式传感器具有结构简单、分辨力高、工作可靠、动态响应快、可非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作等优点已在工农业生产的各个领域得到广泛应用。例如在气力输送系统中，可以用电容传感器来获得浓度信号和流动噪声信号，从而测量物料的质量流量；在电力系统中，采用电容传感器在线监测电缆沟的温度，确保使用的安全；由英国曼彻斯特科学与技术大学(UMIST)率先开发的电容层析成像(ECT)技术是解决火电厂煤粉输送风-粉在线监测等气固两相流成分和流量检测的有效途径，其中微小电容测量是关键技术之一。 电容传感器的电容变化量往往很小。结果电容传感器电缆杂散电容的影响非常明显。特别在电容层析成像系统中被测电容变化量可达0.01pF，属于微弱电容测量，系统中总的杂散电容(一般大于100 pF)远远大于系统的电容变化值，且杂散电容会随温度、结构、位置、内外电场分布及器件的选取等诸多因素的影响而变化，同时被测电容变化范围大。因此微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。 1 充/放电电容测量电路 充/放电电容测量电路基本原理如图1所示。 由CMOS开关S1，将未知电容Cx充电至Ve，再由第二个CMOS开关S2放电至电荷检测器。在一个信号充/放电周期内从Cx传输到检波器的电荷量Q=Ve·Cx，在时钟脉冲控制下，充/放电过程以频率f=1/T 重复进行，因而平均电流Im=Ve·Cx·f，该电流被转换成电压并被平滑，最后给出一个直流输出电压 Vo=Rf·Im=Rf·Ve·Cx·f(Rf为检波器的反馈电阻) 。 充/放电电容测量电路典型的例子为差动式直流充放电C/V转换电路，如图2所示。
精心整理 一、概述 随着科学技术的不断发展，人类社会进入高科技时代，而以电子元件组成的电器在生活中被运用的越来越广泛，大至航空航天技术，小到手机、电子手表等等。而这些电器都是由一些电容、电阻等元器件组成。特别是电容在这些电路中的作用，因此电容的大小的测量在电容使用过程中必不可少，测量电容的大小的办法也越来越多，并且多样化、高科技化。当然，测量的结果应该保持较高的精确度和稳定性，不仅如此，还应兼顾测量速度快等要求。 目前应用比较普遍的方法有电桥法测电容、容抗法测电容、基于NE555的RC 充放电原理等等，在这个脉（0.2uF —20uF 杂。 路、确的脉冲个数N ，而准确的数值大小为显示稳定后的数值。
由于本方案大多采用的是数字元器件，因此对外界的干扰信号有着很强的抵抗能力，而用容抗法测电容由于采用许多模拟元器件，只要外界存在有一定强度的干扰信号，就会使测量结果发生较 大的改变。不仅 如此，外界的温 度也会对模拟 元器件产生很 大的影响，而在 实际生活中的 多外界环境不 5V直流
首先是测量电路部分，电路图如图3所示，此部分由2片555定时器连成的单稳态触发器和多谐振荡器 定时器为单稳态振荡器。端输出 的单位脉发器2端2C 为待测电器中。由单稳 态触发器电容大小这个信号经存器的时的输出单产生的脉后作为计计数。 图3 单稳号的脉宽 当R 与2C 的 2C 与4 C 出信号、单稳态触发器输出信号、非门输出信号、与门输出信号如图4所示。
图4待测电容为1uF 时各输出信号波形 上图中的波形自上至下分别为单稳态输出信号、非门输出信号、多谐振荡器输出信号、与门 74L S 160N
XZZNDQAQ-2014-019 某某煤矿集团西风井35kV变电所6kV电网单相接地电容电流测试报告 徐州智能电气安全研究所 二〇一四年四月
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1. 测量方案 1.1. 测量原理 电网对地电容电流常用的测量方法有：单相直接接地测量法、单相经电阻接地测量法、附加电容测量法和注入法等。其中单相直接接地测量法属于直接测量方法，其它属于间接测量方法。本次测试采用单相经电阻接地测量法，该方法有简单、易实施、测试过程安全、测量精度高、测试时间短、对电网冲击小等优点，并且适用于中性点非有效接地系统各种中性点接地形式，具体原理如下。 R 图1-1 中性点不接地电网绝缘参数测量模型 上图为中性点不接地电网的绝缘参数测量模型，C 、r 分别为各相对地电容和绝缘电阻。考虑到试验的安全性，采用电网单相经电阻接地的方法，电网的一相经接地电阻和电流表接地。接地电阻R 根据电网类型一般在500~1000Ω范围选取，接地电流控制在几安培范围，测量必要的参数，即可求出电网单相直接接地时的接地电流。 电网单相接地电流是电网对地总的零序电流之和，理论推导可知，不管是直接接地，还是经过电阻接地，电网对地总的零序电流（接地电流）是同零序电压成正比关系。因此，测量出电网单相经电阻接地时的零序电压，就能得到单相电网直接接地的电流。其计算公式是： 2 02 l E R U I I U （1-1） 式中：I E 为电网单相直接接地电流 U l2为电压互感器二次线电压 U 02为电网单相经电阻接地时的二次零序电压 I R 为电网单相经电阻接地的电流 因此，只要测得电网的二次线电压、零序电压、单相经电阻接地时电阻流过
第一部分引言 本设计是应用于电容传感器微小电容的测量电路。 传感器是一种以一定的精度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。传感器在发展经济、推动社会进步方面有着重要作用。 电容式传感器是将被测量转换成电容量变化的一种装置，可分为三种类型：变极距（间隙）型、变面积型和变介电常数型。 二、电容式传感器的性能 和其它传感器相比，电容式传感器具有温度稳定性好、结构简单、适应性强、动态响应好、分辨力高、工作可靠、可非接触测量、具有平均效应等优点，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，广泛应用于压力、位移、加速度、液位、成分含量等测量之中[1]。 电容式传感器也存在不足之处，比如输出阻抗高、负载能力差、寄生电容影响大等。上述不足直接导致其测量电路复杂的缺点。但随着材料、工艺、电子技术，特别是集成电路的高速发展，电容式传感器的优点得到发扬，而它所存在的易受干扰和分布电容影响等缺点不断得以克服。电容式传感器成为一种大有发展前途的传感器[2]。 第二部分正文 一、电容式传感器测量电路 由于体积或测量环境的制约，电容式传感器的电容量一般都较小，须借助于测量电路检出这一微小电容的增量，并将其转换成与其成正比的电压、电流或者电频率[3],[4]。电容式传感器的转换电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。电容传感器性能很大程度上取决于其测量电路的性能。
由于电容传感器的电容变化量往往很小，电缆杂散电容的影响非常明显，系统中总的杂散电容远大于系统的电容变化值[5]。与被测物理量无关的几何尺寸变化和温度、湿度等环境噪声引起的传感器电容平均值和寄生电容也不可避免的变化，使电容式传感器调理电路设计相当复杂[6]。分立元件过多也将影响电容的测量精度[3]。 微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。测量仪器应该有飞法（fF）数量级的分辨率[6]。 二、常用电容式传感器测量电路 1、调频电路 这种电路的优点在于：频率输出易得到数字量输出，不需A/D转换；灵敏度较高；输出信号大，可获得伏特级的直流信号，便于实现计算机连接；抗干扰能力强，可实现远距离测量[7]。不足之处主要是稳定性差。在使用中要求元件参数稳定、直流电源电压稳定，并要消除温度和电缆电容的影响。其输出非线性大，需误差补偿[8]。 2、交流电桥电路 电桥电路灵敏度和稳定性较高，适合做精密电容测量；寄生电容影响小，简化了电路屏蔽和接地，适合于高频工作。但电桥输出电压幅值小，输出阻抗高，其后必须接高输入阻抗放大器才能工作，而且电路不具备自动平衡措施，构成较复杂[9]。此电路从原理上没有消除杂散电容影响的问题，为此采取屏蔽电缆等措施，效果不一定理想[10]。 3、双T型充放电网络 这种电路线路简单，减小了分布电容的影响，克服了电容式传感器高内阻的缺点，适用
10kV母线电容电流测试仪 我国的电力规程规定当10kV和35kV系统电容电流分别大于30A和10A时，应装设消弧线圈以补偿电容电流，这就要求对配网的电容电流进行测量以做决定。另外，配电网的对地电容和PT的参数配合会产生PT铁磁谐振过电压，为了验证该配电系统是否会发生PT谐振及发生什么性质的谐振，也必须准确测量配电网的对地电容值。 测量配网电容电流的方法有单相金属接地的直接法、外加电容间接测量法以及在PT开口三角形加信号等方法，但是，在现场最受欢迎和使用较频繁的还是使用中性点电容法。 全自动电容电流测试仪采用大屏幕液晶显示，中文菜单，在做好安全措施后，事先设置仪器参数后则无需触碰操作仪器，使这项工作变得安全、简单、快捷，且测试结果准确、稳定、可靠，不受其他运行条件影响，特别是系统不平衡的时候。注意事项： 测量时操作绝缘棒人员应带绝缘手套、穿绝缘靴！ 绝缘棒碰触变压器中性点时间应尽可能短，在读数完毕后立即断开，读表人员宜站在绝缘垫上 保护间隙F放电电压要低于CN的额定电压，在系统中性点无过电压时不应动作。 1、外加电容C可以按估算电网电容的至3倍值分为几档来选定，以便进行重复测量，电容器的额定电压应在1kV以上。 2、如直接用电压表测量电压，除量程应满足要求外，还要求选用高内阻的，不宜使用内阻低、0.2级或更精密的电压表，也不宜采用磁电式电压表或真空管电压表。
3、测量工作应在天气良好无大风情况下进行，以免系统发生单相接地后中性点产生高电压带来危险。 4、电缆馈电系统一般不对称电压很低，为提高系统电容测量精度，要求有较高的不对称电压值，为此可在一相上接入电容器或断开一相电缆，其容量能 使不对称电压提高到2%相电压，不过最后应当从计算出的系统对地电容中减去或加上这一部分电容。 例如，某一10kV电缆馈电系统估算的电容电流为100A，造成人不对称电压为2%相电压的电容电流 IC≈100×2%＝2A 为此可选表2-5中截面95mm2，6km长具有电容电流等于6A的三相备用用电缆，使其一相断开（具有2A电流），即可满足要求。 5、对没有中性点的电网可以利用连接组标号为Y?d11的配电变压器人为构成临时的中性点，然后应用中性点外加电容法确定电网电容电流。 6、在直馈送电系统中，如选择发电机中性点应用外加电容法时，要考虑电机3倍次数谐波对不对称电压的影响； 在测量中发电机的零序保护也要暂时退出，以免电机中性点接入CN后过大的电流使保护误动。 ◆ FS500P配网电容电流测试仪技术参数 ☆电容电流测量范围：0.3μF～125μF ，1A～250A ☆测量误差：0.3μF～90μF，1A～160A时，≤5% ；90μF～125μF，160A～250A时，≤10% ☆工作温度：-10℃～50℃ ☆相对湿度：≤80% ☆工作电源：AC 220V±10% 50±1Hz ☆外行尺寸：350mm×200mm×150mm
1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量 B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。
2011 ~ 2012 学年第二学期 《电容测量电路》 课程设计报告 题目：电容测量电路 专业：通信工程 班级： 10通信(2)班 组员：吴悦肖梦奇方克文胡勇 吴冬冬徐磊付文涛卢大卫指导教师：王银花 电气工程系 2012年5月20日
1、任务书
目录 第一章:摘要 (4) 第二章:题目分析和设计构思 (5) 2.1题目分析 (5) 2.2设计构思 (5) 第三章:测量电路原理 (5) 3.1工作原理 (5) 第四章:硬件电路设计 (6) 4.1了解功能 (6) 4.2化整为零 (7) 4.3功能分析 (7) 4.4统观整体 (11) 第五章:元件参数 (12) 第六章:调试 (12) 6.1仿真截图 (12) 第七章:课程设计心得体会 (15) 附录一：参考文献 (16)
第一章:摘要 五量程电容测量电路是以集成运放为核心器件可将其分解为四个部分。可分解为文氏桥振荡电路、反相比例运算电路、C/ACV电路、有源滤波电路。该电路是利用容抗法测量电容量的。起基本设计思想是：将400Hz的正弦波信号作用于被测电容Cx,利用所产生的容抗Xc实现C/ACV转换，将Xc转换为交流电压；再通过测量交流电压来获得Cx的电容量。本课题小组通过小组分工到图书馆、网上查找课题参数资料；了解电容测量电路应用及其工作原理，运用Multisim仿真软件绘制电路图并进行仿真实验；分析仿真实验数据和记录课题实验过程；制作打印课题实验报告。 综上所述，在测量电容量时，文氏桥振荡电路所产生400Hz正弦波电压，经过反相比例运算电路作为缓冲电路，作用于被测电容Cx；通过C/ACV转换电路将Cx转换为交流电压信号，再经二阶带通滤波电路滤掉其他频率的干扰，输出是幅值与Cx成比例的400Hz正弦波电压。 电容测量电路的输出电压作为AC/DC转换电路的输入信号，转换为直流电压；再由A/D转换电路转换为数字信号，并驱动液晶显示器，显示出被测电容的容量值。 电路有如下特点： （1）在C\ACV转换电路中，电容挡愈大，反馈电阻值愈小，使得各挡转换系数的最大数值均相等，从而限制了整个电路的最大输出电压幅值，也就限制 了A\D转换电路的最大输入电压，其值为200mV； （2）电路中所有集成运放的输入均为交流信号，因而其温漂不会影响电路的测量精度，也就需要对电容挡手动调零。电路中仅有一个电位器Rw1用于校准电容挡，一般一经调好就不再变动。 （3）二极管D9和D10用于A2输出电压的限幅，二极管D11和D12用于限制A3净输入电压幅值，以保护运放。此外，尽管电容挡不允许带电测量，但是若发生误操作，则二极管可为被测电容提供放电回路，从而在一定程 度上保护壳测量电路。 重点：电容测量电路；Multisim仿真软件。
发电机电容电流的测量及数据分析 摘要：凌津滩电厂装机9台，总容量27万千瓦，是我国大容量、灯泡式贯流式机组的电厂。其中#1—#5机组为日立公司生产，#6—#9机组为日立设计哈尔滨电机厂生产。单机容量为30MW，额定电压10.5KV，发电机中性点不接地。 关键词：发电机电容电流测量数据分析 0 前言 凌津滩电厂装机9台，总容量27万千瓦，是我国大容量、灯泡式贯流式机组的电厂。其中#1—#5机组为日立公司生产，#6—#9机组为日立设计哈尔滨电机厂生产。单机容量为30MW，额定电压10.5KV，发电机中性点不接地。 根据《凌津滩电厂水轮发电机组及其附属设备》合同： 1）第6.6.3.8中第2条《中性点装置》第3项中规定：两台机联合运行，单相接地电容电流大于3A时，若不能保证机组安全运行2小时，则各机组中性点均应采取补偿措施，补偿装置由卖方配套供货。 2）附件6.3条设备性能保证及参数中规定：定子绕组每相对地电容0.3μF。 3）第6.8条规定现场试验：6.8.3.8条定子对地电容电流测量。这一条明确规定与电机交流耐压并列，即每台机都应作电容电流测量。 1发电机电容的计算 凌津滩电厂发电机定子绕组为波绕双层、每槽两根线棒，定子线棒采用真空压力浸渍环氧树脂浸透线圈、线圈表面涂阻燃林料，分上下层嵌放到定子槽内。定子Z=342槽、计684根线棒，单支路每相线棒N=228根。 定子绕组对地电容，由线圈的机械尺寸、绝缘材料的电介系数所确定。按机械尺寸、交流耐压及单相接地三种方法可计算得出，以#1机为例，分述如下。 1．1 机械尺寸进行电容的计算 一般的平板极电容计算，电容与电介系数εO及εr、极板面积 S成正比，与极间距离d成反比。 常用式子 C0=εOεr S／d 发电机的绕组电容计算，可将线棒导体展开成为一极。包有半导体材料的线棒与铁芯是紧靠的，当另外一极同时展开。中间的绝缘材料也展开，这是极板间的介质。 线棒导体的面积 S1=（2b1+2h1）L 包半导体的面积 S2=(2b2+2h2)L
摘要：提出了一种高精度、低成本的电容的测量方法。该方法采用差动式直流充电法测量微小电容，具有功耗低、体积小、分辨率高、刷新率高的特点。同时详细阐述了测量电路的基本原理、具体实现，并且通 过测量固定电容验证了电路的性能。 关键词：电容传感器；差动式测量；直流充电 0 引言 电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种装置。电容式传感器具有结构简单、分辨力高、工作可靠、动态响应快、可非接触测量，及能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作等优点，并 且已在工农业生产的各个领域得到广泛应用。 微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。电容式传感器输出的电容信号往往很小(1fF～10 pF)，又存在传感器及其连接导线杂散电容和寄生电容的影响，这对电容信号的测量电路提出了非常高的要求，如此微小的电容信号的测量成为电容式传感器技术发展的瓶颈。 本文提出一种恒流源充电法对两个微小电容进行充电检测的方法。本设计仅由单片机和少数芯片即可以实现电容的高精度，高频率测量。由于采用了差动式测量，本设计可以有效地减小非线性误差，提高传感器灵敏度，减少干扰，减少寄生电容的影响。若选用高性能模拟开关能大大减小电荷注入效应的影响。 在检测0～5 pF的实验中，采样频率可以达到100 kHz，有效精度位最高可达12位。 1 原理分析 实现测量的电路原理如图1所示，其完整的测量过程是：单片机控制模拟开关K1，K2断路，标准电容Cl和待测电容C2由相同的两个恒流源I1和I2进行充电；在相同的时间T1内，电容C1、C2的充电电压 为U1、U2。由电容基本公式可得： 令△U=U1-U2，则电压差△U经过放大后，通过MSP430单片机的AD转换模块进行转换，数据存储的同时，单片机控制K1、K2闭合，在T2时间内，使C1，C2两端的短路，两电容两端电压降到零，此时完成 放电过程。 至此，一次完整的采样过程结束，充放电时序见图2。
一、概述 随着科学技术的不断发展，人类社会进入高科技时代，而以电子元件组成的电器在生活中被运用的越来越广泛，大至航空航天技术，小到手机、电子手表等等。而这些电器都是由一些电容、电阻等元器件组成。特别是电容在这些电路中的作用，因此电容的大小的测量在电容使用过程中必不可少，测量电容的大小的办法也越来越多，并且多样化、高科技化。当然，测量的结果应该保持较高的精确度和稳定性，不仅如此，还应兼顾测量速度快等要求。 目前应用比较普遍的方法有电桥法测电容、容抗法测电容、基于NE555的RC充放电原理等等，而此次课程设计采用的是基于NE555的RC冲放电原理。用2片NE555芯片分别接成单稳态触发器和多谐振荡器，将待测电容接入单稳态触发器中，将电容的大小转换成一定的脉冲宽度，在这个脉冲宽度内的多谐振荡器产生的脉冲个数经过计数器的计数、锁存后用数码管显示出来。因此可以直接计算出待测电容的大小，并且达到精确度比较高（±10%）、测量数值较为稳定，量程可控制（0.2uF—20uF）的要求，而且所设计的电路比较简易，所用的都是一些常用的元器件，电路连接简单不繁杂。 本设计报告由方案论证、电路设计、性能测试、结论、性价比、课程设计体会及合理和建议等部分组成，另外还附有参考文献、总电路图和元器件清单。 二、方案论证 本设计方案采用的是基于NE555的RC充放电原理的脉冲宽度测量法，本设计的主要由测量电路、计数锁存电路和显示电路三部分构成。测量电路核心就是由2片555定时器构成的单稳态触发器和多谐振荡器组成，计数电路由3片 74LS160构成的计数器和2片74LS273构成的锁存器组成，显示电路由3片内部自带译码器的数码显示管（DCD_HEX）组成。 脉冲宽度测量法的系统功能框图如图1所示，利用单稳态触发器在待测电容C上的充放电的规律，将电容的大小转换成输出信号的脉冲宽度Tw，再将单稳2 态触发器的输出信号和多谐振荡器的输出信号一起接入一个与门，与门的输出信号中脉冲宽度Tw内的脉冲个数N通过3片十进制计数器计数后输入到2片锁存器，最后由锁存器输入到自带译码器的数码显示管，数码显示管所显示的数值就是脉冲个数N。由于初始相位不定和传输的时间差等原因，第一个显示的数字并不是准确的脉冲个数N，而准确的数值大小为显示稳定后的数值。 由于本方案大多采用的是数字元器件，因此对外界的干扰信号有着很强的抵抗能力，而用容抗法测电容由于采用许多模拟元器件，只要外界存在有一定强度的干扰信号，就会使测量结果发生较大的改变。不仅如此，外界的温度也会对模拟元器件产生很大的影响，而在实际生活中的多外界环境不如在实验室环境。采
本次课程设计主要讲解电容式传感器的使用中的一部分，传感器技术是现代信息技术的主要内容之一。传感器是将能够感受到的及规定的被测量按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和测量的电信号的部分。电容式传感器不但广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量而且还逐步地扩大应用于压力、差压、液面、料面、成分含量等方面的测量。根据δ εεS r o =C 可以把电容传感器分为极距变化型电容传感器、面积变化型电容传感器、介质变化型电容传感器。根据实际不同的需求，可以利用不同的电路来实现所需要的功能。 电容式传感器的特点：（1）小功率、高阻抗。电容传感器的电容量很小，一般为几十到几百微微法，因此具有高阻抗输出；（2）小的静电引力和良好的动态特性。电容传感器极板间的静电引力很小，工作时需要的作用能量极小和它有很小的可动质量，因而具有较高的固有频率和良好的动态响应特性；（3）本身发热影响小（4）可进行非接触测量。 布料厚度测量是基于变介电常数电容传感器的一种精密测量，它可以实现简单的厚度测量，根据电容电路的特性分析可以知道所测布料的厚度。 关键词：厚度测量装置，电容传感器，运算放大电路，仿真
第一章对布料厚度测量装置所做的调研 (3) 厚度测量装置在工业环境下的意义 (3) 厚度测量装置的研究现状 (3) 简述设计的整体思路 (4) 第二章电容测厚装置的介绍 (6) 详细介绍电容测厚装置 (6) 设计匹配电路 (8) 第三章仿真设计及分析 (9) 仿真电路的建立 (9) 仿真结果的分析 (13) 第四章对课程设计进行试验 (15) 实验过程 (15) 分析仿真与试验结果的差异 (15) 第五章设计体会 (16)
为什么国家电力规程要求做电容电流测试？ 为什么国家电力规程要求做配电网电容电流测试？ 作者：山凡，时间：2014年8月27日 部分电力测试10年经验的人士，对配电网电容电流测试也不能正确理解此试验的重要性。 在中国，66kV及以下电力系统配电网的中性点都是非直接接地系统，当发生线路系统单相接地时，流过故障点的电流实际是线路对地电容产生的电容电流，并不立即对设备造成损坏，不会造成断路器掉闸。但是，单相接地一定要设法找到故障点并加以消除，否则，它会给电气设备的安全构成威胁，极易发展成为其他事故，这些威胁包括： 1.单相接地电流通过铁心（如调相机、变压器的铁心）会使铁心烧坏。 2.在单相接地的故障点附近，人身有遭到跨步电压的危险。当导线一相碰地时，电流已触地一点为圆心向外扩散，在20m以内的地面上画许多同心圆，则这些圆周均有不同的电位。 人体两脚接触地面两点，该两点之间的电压称为跨步电压。人身遭受跨步电压的作用当然是有一定危险的。 3.易发展成两相短路。因单相接地时，非故障对地电压升高为原来的几倍。若是弧光接地，非故障相甚至还会出现2.5～3倍的电压，尤其弧光还会使导线周围的气体发生游离，这两种情况碰在一起，很容易造成相间短路。这对设备和系统来说，都是破坏性的故障。 4.接地点的存在还会使故障设备外皮（如电缆外皮）或遮拦带电，易造成人身触电事故。 我国电力规程规定当10kV电容电流分别大于30A，或35kV系统电容电流分别大于10A 时，应装设消弧线圈以补偿电容电流，这就要求对配电网电容电流测试以决定是否安装消弧线圈。 配电网的对地电容和PT的参数配合会产生PT铁磁谐振过压，为了验证该配电系统是否会发生PT谐振及发生什么性质的谐振，也必须准确测量配电网的对地电容值，这样解释大家一定理解了配电网电容电流测试在电力测试行业的重要性了。 配电网电容电流测试，在2009年以前，常规测试方法是开口三角异频信号注入法测量，测量电容电流要求系统必须平衡，而现场95%的系统都不平衡，所以此方法的适用场合很窄； 武汉某电气试验仪器制造企业经过2年多的设计研发，成功推出中性点外加电容法，实现配电网电容电流测试, 中性点外加电容法对系统平衡与否几乎没有要求，故适用场合很宽，特别适用于煤矿、钢铁等复杂线路，测量过程一下子从复杂变得简单，且测试结果无干扰因素更准确。 关于如何寻找中性点，及中性点外加电容法做配电网电容电流测试的操作方法，目前网上已经有电容电流试验视频和详细的操作说明，有兴趣的朋友可以搜一下。 1 / 1
微小电容测量电路 时间:2007-12-07 来源: 作者:邱桂苹于晓洋陈德运点击：995 字体大小:【大中小】 电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种装置。电容式传感器具有结构简单、分辨力高、工作可靠、动态响应快、可非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作等优点已在工农业生产的各个领域得到广泛应用。例如在气力输送系统中，可以用电容传感器来获得浓度信号和流动噪声信号，从而测量物料的质量流量；在电力系统中，采用电容传感器在线监测电缆沟的温度，确保使用的安全；由英国曼彻斯特科学与技术大学(U MIST)率先开发的电容层析成像(ECT)技术是解决火电厂煤粉输送风-粉在线监测等气固两相流成分和流量检测的有效途径，其中微小电容测量是关键技术之一。 电容传感器的电容变化量往往很小。结果电容传感器电缆杂散电容的影响非常明显。特别在电容层析成像系统中被测电容变化量可达0.01pF，属于微弱电容测量，系统中总的杂散电容(一般大于100 pF)远远大于系统的电容变化值，且杂散电容会随温度、结构、位置、内外电场分布及器件的选取等诸多因素的影响而变化，同时被测电容变化范围大。因此微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。 1充/放电电容测量电路 充/放电电容测量电路基本原理如图1所示。 由CMOS开关S1，将未知电容C x充电至V e，再由第二个C MOS开关S2放电至电荷检测器。在一个信号充/放电周期内从C x传输到检波器的电荷量Q=V e·C x，在时钟脉冲控制下，充/放电过程以频率f=1/T重复进行，因而平均电流Im=V e·C x·f，该电流被转换成电压并被平滑，最后给出一个直流输出电压V o=Rf·Im=Rf·V e·C x·f(Rf为检波器的反馈电阻) 。 充/放电电容测量电路典型的例子为差动式直流充放电C/V转换电路，如图2所示。 C s1和C s2分别为源极板和检测极板与地间的等效杂散电容(通过分析可知，它们不影响电容C x的测量)。S1-S4是C MOS开关，S1和S3同步，S2和S3同步，它们的通断受频率f的时钟信号控制，每个工作周期由充/放电组成。分析可得电路输出为