專(zhuān)利名稱(chēng)：用于改進(jìn)電容測(cè)量的方法、電容計(jì)、計(jì)算機(jī)程序及其產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及用于改進(jìn)電容測(cè)量的方法、電容 計(jì)、計(jì)算機(jī)程序及其產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
自從電容器問(wèn)世起，一直需要測(cè)量電容器的主要量值，即電容。一種測(cè)量電容器的電容的已知方式是將交變電流連接到電容器并且觀測(cè)電壓。 也已知使用兩個(gè)頻率以增加測(cè)量的準(zhǔn)確性。然而總是需要進(jìn)一步提高電容測(cè)量的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服或者至少減少現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。提供了一種用于使用電容計(jì)來(lái)測(cè)量電容的方法，該電容計(jì)包括具有可控頻率的 AC電源，其被饋送至電容器以測(cè)量它的電容。該方法包括以下步驟在電容計(jì)中使用第 一頻率來(lái)進(jìn)行電容的第一測(cè)量；當(dāng)電容的第一測(cè)量表明電容在閾值電容以下時(shí)，在電容 計(jì)中利用使用第二頻率的電容的第二測(cè)量，來(lái)進(jìn)行更低電容測(cè)量；以及當(dāng)電容的第一測(cè) 量表明電容在閾值電容以上時(shí)，在電容計(jì)中利用使用第三頻率的電容的第三測(cè)量來(lái)進(jìn)行 更高電容測(cè)量，該第三頻率低于第二頻率。這一方法將由于以下效果而獲得更準(zhǔn)確測(cè)量。更高頻率在低電容時(shí)提供更高電 流或者測(cè)量信號(hào)。另外，更低頻率對(duì)于更高電容減少線纜中的電流和電壓降。因而，將 更高頻率用于更低電容以及將更低頻率用于更高電容是有益的。進(jìn)行更低電容測(cè)量可以包括使用第二頻率和第四頻率，其中第二頻率和第四頻 率不同，并且進(jìn)行更高電容測(cè)量可以包括使用第三頻率和第五頻率，其中第三和第五頻 率不同。使用兩個(gè)頻率甚至進(jìn)一步提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。另外，使用兩個(gè)頻率使得有可能 計(jì)算例如線纜中的寄生電阻，由此可以在計(jì)算中補(bǔ)償這一寄生電阻。第四頻率和第五頻率可以相等。這通過(guò)減少需要生成的頻率數(shù)目簡(jiǎn)化了電容計(jì) 的構(gòu)造。第一頻率、第四頻率和第五頻率可以都相等。這甚至進(jìn)一步通過(guò)減少需要生成 的頻率數(shù)目簡(jiǎn)化了電容計(jì)的構(gòu)造。第一頻率可以高于第三頻率，并且第一頻率可以低于第二頻率。換而言之，第 一頻率是中間頻率。進(jìn)行第二測(cè)量可以比第一測(cè)量更準(zhǔn)確。這是由于根據(jù)電容的第一測(cè)量來(lái)主動(dòng)選 擇頻率。該方法還可以包括將測(cè)量的電容呈現(xiàn)為在進(jìn)行的第二測(cè)量中所測(cè)量的電容的步
馬聚ο本發(fā)明的第二方面是一種用于測(cè)量電容的電容計(jì)。該電容計(jì)包括具有可控頻率的AC電源，其被饋送至電容器以測(cè)量它的電容，以及控制器。該控制器被布置成使 用第一頻率來(lái)進(jìn)行電容的第一測(cè)量；當(dāng)電容的第一測(cè)量表明電容在閾值電容以下時(shí)，在 電容計(jì)中利用使用第二頻率的電容的第二測(cè)量，來(lái)進(jìn)行更低電容測(cè)量；以及當(dāng)電容的第 一測(cè)量表明電容在閾值電容以上時(shí)，在電容計(jì)中利用使用第三頻率的電容的第二測(cè)量， 來(lái)進(jìn)行更高電容測(cè)量，該第三頻率低于第二頻率。本發(fā)明的第三方面是一種用于測(cè)量電容的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包括計(jì)算 機(jī)程序代碼，該計(jì)算機(jī)程序代碼在運(yùn)行于電容計(jì)中時(shí)使電容計(jì)執(zhí)行根據(jù)第一方面的方
法。 本發(fā)明的第四方面是一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括根據(jù)第三方面的計(jì)算機(jī) 程序和其上存儲(chǔ)有該計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀裝置。此處無(wú)論何時(shí)使用術(shù)語(yǔ)等于/相等都將它解釋為在誤差裕度內(nèi)相同。誤差裕度 被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，比如為數(shù)個(gè)百分點(diǎn)等。一般而言，在權(quán)利要求書(shū)中使用的所有術(shù)語(yǔ)除非這里另有明確定義，都將根據(jù) 它們?cè)诩夹g(shù)領(lǐng)域中的普通含義來(lái)解釋。對(duì)“一個(gè)/ 一種該/所述元件、設(shè)備、部件、 裝置、步驟等”的所有引用除非這里另有明確聲明都將開(kāi)放式地解釋為指代該元件、設(shè) 備、部件、裝置、步驟等的至少一個(gè)實(shí)例。除非明確聲明，無(wú)需按公開(kāi)的準(zhǔn)確順序進(jìn)行 這里公開(kāi)的任何方法的步驟。


現(xiàn)在參照以下附圖通過(guò)例子描述本發(fā)明，其中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電容計(jì)的示意圖，其中著重于用來(lái)測(cè)量 待測(cè)部件的電容的元件，圖2是示出了圖1的電容計(jì)的示意圖，其中著重于電容計(jì)的接口，圖3是圖示了圖1和圖2的電容計(jì)中的電容測(cè)量中的頻率使用的曲線圖，圖4是示出了可以在圖1和圖2的電容計(jì)中執(zhí)行的方法的流程圖，并且圖5示出了包括計(jì)算機(jī)可讀裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的一個(gè)例子。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照其中示出本發(fā)明某些實(shí)施例的附圖，在下文中更完全地描述本發(fā) 明。然而，本發(fā)明可以按許多不同形式來(lái)體現(xiàn)而不應(yīng)理解為局限于這里闡述的實(shí)施例； 實(shí)際上，這些實(shí)施例是以例子的方式提供的以使得本公開(kāi)內(nèi)容將既透徹又完整，并且將 向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。相似標(biāo)號(hào)在說(shuō)明書(shū)全文中指代相似元件。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電容計(jì)1的示意圖，其中著重于用來(lái)測(cè)量 電容器3的電容的元件。將注意，盡管以電容器3的電容效果占主導(dǎo)，但是可以存在電 容器3的電阻和電感分量和/或連接電容器3和電容計(jì)1的布線。下文中，將參照?qǐng)D4 示出可以如何減少或者甚至消除阻分量的效果。電容器3可以例如是電容器組中的電容器。電容計(jì)1借助連接器9a_9b連接到電容器3。電容計(jì)1包括生成測(cè)量電壓的AC 電壓源2。AC電壓源2通常包括電阻器和其它部件(未示出)以及實(shí)際電源。AC電壓源可以包括電池和逆變器以生成AC電力。電容計(jì)1適合于測(cè)量從1至1000 μ F的電容。 可以例如使用來(lái)自微處理器(例如控制器8)的脈寬調(diào)制來(lái)控制AC電壓源。AC電壓源 還包括放大器和低通濾波器，例如電感器。盡管AC電壓源可以具有任何適當(dāng)輸出電壓， 但是它可以局限于1-1.4伏特，以便保持于任何連接二極管的觸發(fā)電壓以下。AC測(cè)量電壓將產(chǎn)生去往和來(lái)自電容器3的電流。如電壓計(jì)的電壓傳感器5測(cè)量 電容器3兩端的電壓，并且如安培計(jì)的電流傳感器6測(cè)量去往和來(lái)自電容器3的電流。
可選地，存在有與待測(cè)電容器3并聯(lián)連接的其它電容器7a_7b。在這一情形中， 第二電流傳感器4用來(lái)測(cè)量去往或者來(lái)自待測(cè)電容器3的電流。第二電流傳感器4也連 接到用于計(jì)算待測(cè)電容器3的電容的控制器8?？刂破?監(jiān)視整個(gè)測(cè)量過(guò)程并且使用測(cè)量的電壓和電流來(lái)計(jì)算測(cè)量的電容?？?制器可以是CPU(中央處理單元)、FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)、DSP (數(shù)字信號(hào)處理器) 或者任何適當(dāng)可編程電子邏輯單元。為了減少對(duì)測(cè)量有影響的奇點(diǎn)(singularity)的風(fēng)險(xiǎn)，可以進(jìn)行三次電容測(cè)量，由
此使用中值作為測(cè)量的電容?？蛇x地，在兩個(gè)不同頻率進(jìn)行測(cè)量，其中在兩個(gè)頻率取三 次測(cè)量。然后可以將所用測(cè)量取為六次測(cè)量的兩個(gè)中值的平均。圖2是示出了圖1的電容計(jì)的示意圖，其中著重于電容計(jì)的接口。電容計(jì)1包 括顯示器11和鍵區(qū)10。這允許用戶與電容計(jì)1交互，以例如測(cè)量具體電容器3的電容并 且將測(cè)量的電容與電容器的標(biāo)識(shí)一起存儲(chǔ)，從而允許保持歷史。數(shù)據(jù)接口 12允許電容計(jì)1與諸如通用固定或者便攜計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)13來(lái)發(fā)送和 /或接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接口 12可以例如是USB(通用串行總線)型接口、Centronics并行 接口、RS-232串行接口或者以太網(wǎng)接口。數(shù)據(jù)接口 12也可以是無(wú)線接口，比如藍(lán)牙、 無(wú)線LAN或者無(wú)線USB接口。例如，數(shù)據(jù)接口 12可以用來(lái)允許集中收集電容測(cè)量。圖3是圖示了圖1和圖2的電容計(jì)中的電容測(cè)量中的頻率使用的曲線圖。該想 法在于在電容器的中間頻率20取第一次粗略測(cè)量。如果粗略測(cè)量表明電容器在閾值電容 以下，則使用更高頻率21和中間頻率20’來(lái)進(jìn)行第二測(cè)量24，該中間頻率20’可以與 用于第一粗略測(cè)量的中間頻率20相等。如果粗略測(cè)量表明電容器在閾值電容以上，則使 用更低頻率22和中間頻率20’來(lái)進(jìn)行第二測(cè)量25，該中間頻率20’可以與用于第一粗 略測(cè)量的中間頻率20相等。閾值電容可以選擇為任何適當(dāng)電容；在這一實(shí)施例中，閾值 電容選擇為200 μ F。這樣做的原因在于補(bǔ)償以下效果。更高頻率在低電容時(shí)提供更高電流或者測(cè)量 信號(hào)。另外，更低頻率對(duì)于更高電容減少線纜中的電流或者電壓降。因而，將更高頻率 用于更低電容而將更低頻率用于更高電容是有益的。頻率可以選擇為任何適當(dāng)頻率。在 這一實(shí)施例中，更低頻率22選擇為40Hz，中間頻率20、20’選擇為80Hz，并且更高頻 率21選擇為160Hz。圖4是示出了可以在圖1和圖2的電容計(jì)1中執(zhí)行的方法的流程圖。該方法在 例如電容計(jì)1的用戶激活電容器的電容測(cè)量而觸發(fā)測(cè)量時(shí)開(kāi)始。在進(jìn)行第一測(cè)量的初始步驟30中，進(jìn)行電容的第一粗略測(cè)量。在C(電容)與閾值的后續(xù)條件比較步驟中，比較來(lái)自先前步驟的電容粗略測(cè)量 與閾值電容。如果電容的第一粗略測(cè)量在閾值以下，則該方法繼續(xù)進(jìn)行更低C(電容)測(cè)量步驟34。如果第一粗略測(cè)量在閾值以上，則該方法繼續(xù)進(jìn)行更高C (電容)測(cè)量步驟36。如果電容的第一次粗略測(cè)量準(zhǔn)確地處于閾值電容，則發(fā)生什么并不重要。這將是很 罕見(jiàn)的奇點(diǎn)，并且該方法可以被配置成在這一情況下進(jìn)行更低C (電容)測(cè)量步驟34或者 進(jìn)行更高C (電容)測(cè)量步驟36。在進(jìn)行更低C(電容)測(cè)量的步驟中進(jìn)行電容的更準(zhǔn)確的第二測(cè)量。這使用更高 頻率來(lái)完成。可選地，使用兩個(gè)頻率，比如更高頻率和在步驟30中的第一次粗略測(cè)量中 使用的頻率。在進(jìn)行更高C(電容)測(cè)量的步驟中進(jìn)行電容的更準(zhǔn)確的第二測(cè)量。這使用更低 頻率來(lái)完成?？蛇x地，使用兩個(gè)頻率，比如更低頻率和在步驟30中的第一次粗略測(cè)量中 使用的頻率。在任一上述步驟34和36中已經(jīng)進(jìn)行第二測(cè)量之后，在呈現(xiàn)測(cè)量電容的步驟38 中呈現(xiàn)測(cè)量的電容。在這一步驟中呈現(xiàn)如從在先步驟34或者36任一個(gè)中獲得的電容的 第二次更準(zhǔn)確測(cè)量?？梢岳缭陔娙萦?jì)的顯示器中呈現(xiàn)或者通過(guò)數(shù)據(jù)接口發(fā)送該測(cè)量。圖5示出了包括計(jì)算機(jī)可讀裝置50的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的一個(gè)例子。在這一計(jì) 算機(jī)可讀裝置50上，可以存儲(chǔ)如下計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序可以使控制器執(zhí)行根據(jù)這 里描述的實(shí)施例的方法。在這一例子中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品是光盤(pán)，比如CD(緊致盤(pán))、 DVD(數(shù)字多功能光盤(pán))或者藍(lán)光盤(pán)。計(jì)算機(jī)可讀裝置也可以是固態(tài)存儲(chǔ)器，如閃存或 者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng))分發(fā)的軟件包。已經(jīng)參照數(shù)個(gè)實(shí)施例主要描述了本發(fā)明。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的 那樣，在本發(fā)明的范圍內(nèi)同樣是可能存在除了上文公開(kāi)的實(shí)施例之外的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于使用電容計(jì)來(lái)測(cè)量電容的方法，所述電容計(jì)包括具有可控頻率的AC電 源，所述可控頻率被饋送至電容器以測(cè)量它的電容，所述方法包括以下步驟在所述電容計(jì)中使用第一頻率來(lái)進(jìn)行所述電容的第一測(cè)量；當(dāng)所述電容的所述第一測(cè)量表明所述電容在閾值電容以下時(shí)，在所述電容計(jì)中利用 使用第二頻率的所述電容的第二測(cè)量，來(lái)進(jìn)行更低電容測(cè)量；并且當(dāng)所述電容的所述第一測(cè)量表明所述電容在閾值電容以上時(shí)，在所述電容計(jì)中利用 使用第三頻率的所述電容的第二測(cè)量，來(lái)進(jìn)行更高電容測(cè)量，所述第三頻率低于所述第二頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述進(jìn)行所述更低電容測(cè)量包括使用所述第二頻率和第四頻率，其中所述第二頻率 和第四頻率不同，并且所述進(jìn)行所述更高電容測(cè)量包括使用所述第三頻率和第五頻率，其中所述第三頻率 和第五頻率不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第四頻率和所述第五頻率相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或者3所述的方法，其中，所述第一頻率、所述第四頻率和所述第 五頻率都相等。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，所述第一頻率高于所述第三頻率，并 且所述第一頻率低于所述第二頻率。
6.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，進(jìn)行的所述第二測(cè)量比所述第一測(cè)量 更準(zhǔn)確。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，還包括將測(cè)量的電容呈現(xiàn)為在進(jìn)行的所述第 二測(cè)量中所測(cè)量的所述電容的步驟。
8.—種用于測(cè)量電容的電容計(jì)，所述電容計(jì)包括具有可控頻率的AC電源，所述可控頻率被饋送至電容器以測(cè)量它的電容，以及 控制器，其中所述控制器被布置成使用第一頻率來(lái)進(jìn)行所述電容的第一測(cè)量；當(dāng)所述電容的所述第一測(cè)量表明所述電容在閾值電容以下時(shí)，在所述電容計(jì)中利用 使用第二頻率的所述電容的第二測(cè)量，來(lái)進(jìn)行更低電容測(cè)量；并且當(dāng)所述電容的所述第一測(cè)量表明所述電容在閾值電容以上時(shí)，在所述電容計(jì)中利用 使用第三頻率的所述電容的第二測(cè)量，來(lái)進(jìn)行更高電容測(cè)量，所述第三頻率低于所述第二頻率。
9.一種用于測(cè)量電容的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括計(jì)算機(jī)程序代碼，所述計(jì) 算機(jī)程序代碼在運(yùn)行于電容計(jì)中時(shí)，使所述電容計(jì)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一權(quán)利 要求所述的方法。
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的計(jì)算機(jī)程序和其上存儲(chǔ)有所述 計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于使用電容計(jì)來(lái)測(cè)量電容的方法、一種用于測(cè)量電容的電容計(jì)、一種用于測(cè)量電容的計(jì)算機(jī)程序和一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。該電容計(jì)包括具有可控頻率的AC電源，該可控頻率被饋送至電容器以測(cè)量它的電容。該方法包括以下步驟在電容計(jì)中使用第一頻率來(lái)進(jìn)行電容的第一測(cè)量；當(dāng)電容的第一測(cè)量表明電容在閾值電容以下時(shí)，在電容計(jì)中利用使用第二頻率的電容的第二測(cè)量來(lái)進(jìn)行更低電容測(cè)量；以及當(dāng)電容的第一測(cè)量表明電容在閾值電容以上時(shí)，在電容計(jì)中利用使用第三頻率的電容的第二測(cè)量來(lái)進(jìn)行更高電容測(cè)量，該第三頻率低于第二頻率。
文檔編號(hào)G01R27/26GK102023260SQ201010255489
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者A·布羅丁, H·O·弗羅杰德, J·利斯瑪特斯, J·斯維德倫德 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司