一種大電容的容量及內(nèi)阻測(cè)量裝置及其測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種容量及內(nèi)阻測(cè)量方法，尤其涉及一種大電容的容量及內(nèi)阻測(cè)量裝 置及其測(cè)量方法，屬于電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前對(duì)于大容量的電容，對(duì)其容值及內(nèi)阻的測(cè)量在電橋中無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而在工程上 又需要精確的容值及電阻來(lái)進(jìn)行分析，現(xiàn)有針對(duì)大電容容量和內(nèi)阻的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 容量和內(nèi)阻需要分別單獨(dú)進(jìn)行，無(wú)法對(duì)電容和內(nèi)阻進(jìn)行同步測(cè)量，而且操作繁瑣，計(jì)算量較 大，而且測(cè)量精度較低，無(wú)法滿足實(shí)際的測(cè)量需要。
[0003] 中國(guó)專利公布號(hào)：CN104459338A，公告日為：2015年3月25日發(fā)明專利公開了一種 電容容值測(cè)量裝置及測(cè)量方法，設(shè)置有選通、RC電路、計(jì)時(shí)器和兩個(gè)用于外接待電容的電 極;所述選通電路首先切換至第一路參考電壓對(duì)所述的已知電容和待測(cè)電容充電，待所述 已知電容和待測(cè)電容充電結(jié)束后，切換至第二路參考電壓與第一路參考電壓的極性相反， 控制所述已知電容和待測(cè)電容放電，并啟動(dòng)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，根據(jù)記錄的放電時(shí)間計(jì)算出待測(cè) 電容的量化時(shí)間值。但其無(wú)法對(duì)電容的內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量，且系統(tǒng)較為復(fù)雜，計(jì)算量較大，而且 測(cè)量精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的大電容容量和內(nèi)阻的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容量和內(nèi)阻 需要分別單獨(dú)進(jìn)行，而且操作繁瑣，計(jì)算量較大，而且測(cè)量精度較低的缺陷和不足，現(xiàn)提供 一種結(jié)構(gòu)緊湊，容量和內(nèi)阻能夠在電容充電的過(guò)程中進(jìn)行同步測(cè)量，操作簡(jiǎn)便，計(jì)算量小， 并且測(cè)量精度得到了提高的一種大電容的容量及內(nèi)阻測(cè)量裝置及其測(cè)量方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種大電容的容量及內(nèi)阻測(cè)量裝置， 包括信號(hào)調(diào)理器，所述信號(hào)調(diào)理器的輸入端分別與AD采集電路和AD轉(zhuǎn)換電路相連接，信號(hào) 調(diào)理器的輸出端與MCU主控電路的輸入端相連接，MCU主控電路的輸出端與顯示電路相連 接，MCU主控電路與存儲(chǔ)電路雙向連接，AD采集電路和AD轉(zhuǎn)換電路分別與待測(cè)電容充電單元 相連接，待測(cè)電容充電單元上設(shè)置有安放待測(cè)電容的安放位置。
[0006] 所述待測(cè)電容充電單元包括直流穩(wěn)壓電源、已知阻值的電阻i以及待測(cè)電容接 口，直流穩(wěn)壓電源的正極接電阻1的一端，電阻焉的另一端接待測(cè)電容，待測(cè)電容與直流穩(wěn) 壓電源負(fù)極的相連接。
[0007 ] -種大電容的容量及內(nèi)阻測(cè)量方法，包括以下步驟： a、 首先連接好檢測(cè)電路，并將待測(cè)電容接入待測(cè)電容充電單元中； b、 為檢測(cè)電路通電，使得待測(cè)電容開始充電，對(duì)于充電過(guò)程的每一時(shí)刻，均有式一： 根據(jù)充電原理，則有式二:1政(?^，由KVL可得式三，將以上三 式聯(lián)立可得出式四
關(guān)立得到的運(yùn)算式對(duì)于充電過(guò)程中的 任意時(shí)刻均成立，式中#即為AD的采樣周期時(shí)間在|，其中爲(wèi)為充電電阻，％、芑分別為充點(diǎn)電 阻兩端電壓，^^為待測(cè)電容兩端電壓，C待測(cè)電容容值，％為待測(cè)電容內(nèi)阻； c、 取一具體時(shí)刻，用t來(lái)表示該時(shí)刻，則在t時(shí)刻，式四可寫成以下式五：
d、 在t時(shí)刻之后再任意取一時(shí)刻，因?yàn)锳D具有采樣周期，每次采樣到數(shù)據(jù)必定需要AI時(shí) 間，所以所取時(shí)刻可用ft藤丨來(lái)表示，此時(shí)，式四可用以下式六來(lái)表示：
e、 因時(shí)刻t為任意取的時(shí)刻，同樣間隔的時(shí)間也具有任意性，故 充電過(guò)程中的任意兩個(gè)時(shí)刻，都可以用式五和式六來(lái)標(biāo)示，聯(lián)立式五和式六，求解可得式
f、 計(jì)算電容和內(nèi)阻的數(shù)值，從t=0時(shí)開始測(cè)試，當(dāng)AD采樣時(shí)間在|達(dá)到數(shù)小時(shí)后，取任意 兩個(gè)時(shí)刻的值，均可用于計(jì)算，由式七和式八得到所求的容值及內(nèi)阻，其中K的值為常數(shù)， %?^【/ 2(?+ηΑ?)為間隔η個(gè)采樣周期的_值，在AD采樣到的值中任取兩組即可相應(yīng)算出對(duì)應(yīng) 的電容C和內(nèi)阻^的值； g、 最后本發(fā)明的測(cè)量裝置可以采樣得到的大量的值，從中任意兩組進(jìn)行計(jì)算之后得出 對(duì)應(yīng)C和1$值，摒棄其中誤差較大的點(diǎn)，進(jìn)行擬合，即可得出精確的電容容量及內(nèi)阻。
[0008] 本發(fā)明的有益效果是： 1、本發(fā)明通過(guò)將待測(cè)電容接入到待測(cè)電容充電單元中，并利用AD采集電路和AD轉(zhuǎn)換電 路進(jìn)行高精度測(cè)量，容量和內(nèi)阻能夠在電容充電的過(guò)程中同步進(jìn)行，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間 小，便于攜帶。
[0009] 2、本發(fā)明利用大電容充電過(guò)程中已知電阻兩端的電壓曲線對(duì)電容容值和內(nèi)阻進(jìn) 行計(jì)算，在電容的充電過(guò)程中即可完成計(jì)算，沒有其他冗余過(guò)程，電容充電開始后，對(duì)于任 意時(shí)刻的兩組采集值，均可取值計(jì)算，能夠快速、準(zhǔn)確的計(jì)算出大電容的容值及內(nèi)阻，具有 廣泛的運(yùn)用。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中：直流穩(wěn)壓電源1，待測(cè)電容2，AD采集電路3，AD轉(zhuǎn)換電路4,信號(hào)調(diào)理器5,顯示 電路6，MCU主控電路7，存儲(chǔ)電路8。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下結(jié)合【附圖說(shuō)明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0013] 參見圖1，本發(fā)明的一種大電容的容量及內(nèi)阻測(cè)量裝置，包括信號(hào)調(diào)理器5,其特征 在于:所述信號(hào)調(diào)理器5的輸入端分別與AD采集電路3和AD轉(zhuǎn)換電路4相連接，信號(hào)調(diào)理器5 的輸出端與MCU主控電路7的輸入端相連接，MCU主控電路7的輸出端與顯示電路6相連接， MCU主控電路7與存儲(chǔ)電路8雙向連接，AD采集電路3和AD轉(zhuǎn)換電路4分別與待測(cè)電容充電單 元相連接，待測(cè)電容充電單元上設(shè)置有安放待測(cè)電容2的安放位置。
[0014] 所述待測(cè)電容充電單元包括直流穩(wěn)壓電源1、已知阻值的電阻為以及待測(cè)電容接 口，直流穩(wěn)壓電源1的正極接電阻島的一端，電阻爲(wèi)的另一端接待測(cè)電容2，待測(cè)電容2與直 流穩(wěn)壓電源1負(fù)極的相連接。
[0015] -種大電容的容量及內(nèi)阻測(cè)量方法，包括以下步驟： a、 首先連接好檢測(cè)電路，并將待測(cè)電容2接入待測(cè)電容充電單元中； b、 為檢測(cè)電路通電，使得待測(cè)電容2開始充電，對(duì)于充電過(guò)程的每一時(shí)刻，均有式一： 卜，根據(jù)充電原理，則有式二:1敦，由KVL可得式三翁:??傘!f拓，將以上三 式聯(lián)立可得出式四：
〗，聯(lián)立得到的運(yùn)算式對(duì)于充電過(guò)程中的 任意時(shí)刻均成立，式中J即為AD的采樣周期時(shí)間ΔΙ，其中爲(wèi)為充電電阻，珥、％分別為充點(diǎn)電 阻兩端電壓，^^為待測(cè)電容兩端電壓，G待測(cè)電容容值，為待測(cè)電容內(nèi)阻； c、 取一具體時(shí)刻，用t來(lái)表示該時(shí)刻，則在t時(shí)刻，式四可寫成以下式五：
d、 在t時(shí)刻之后再任意取一時(shí)刻，因?yàn)锳D具有采樣周期，每次采樣到數(shù)據(jù)必定需要在|時(shí) 間，所以所取時(shí)刻可用來(lái)表示，此時(shí)，式四可用以下式六來(lái)表示：
e、 因時(shí)刻t為任意取的時(shí)刻，同樣間隔的時(shí)間找遞…一)也具有任意性，故 充電過(guò)程中的任意兩個(gè)時(shí)刻，都可以用式五和式六來(lái)標(biāo)示，聯(lián)立式五和式六，求解可得式

f、 計(jì)算電容和內(nèi)阻的數(shù)值，從t=0時(shí)開始測(cè)試，當(dāng)AD采樣時(shí)間越達(dá)到數(shù)小時(shí)后，取