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吉時(shí)利產(chǎn)品在電容器漏電測(cè)量的應(yīng)用
概述
電容器是各種電子設(shè)備中的基本元件，廣泛地應(yīng)用于對(duì)電子電路進(jìn)行旁路、耦介、濾波和調(diào)諧等。然而，要使用電容器就必須明白其 特性：包括電容值、額定電壓值、溫度系數(shù)以及泄漏電阻等。電容器 制造廠家對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行測(cè)試；最終用戶也進(jìn)行這類(lèi)測(cè)試。 這里討論的應(yīng)用實(shí)例是使用吉時(shí)利皮安計(jì)6487 或吉時(shí)利靜電計(jì)6517B 測(cè)量電容器的泄漏電阻。此泄漏電阻可以用“IR”（絕緣電阻）來(lái)代表 , 并用兆歐 - 微法來(lái)表示（電阻值可以用“IR”值除以電容來(lái)計(jì)算）。在另一些情況下，漏電可以用給定電壓（通常為工作電壓）下的泄漏電 流來(lái)表示。
測(cè)試方法介紹
測(cè)量電容器漏電的方法是向被測(cè)的電容器施加一個(gè)固定的電壓 , 然后測(cè)量所產(chǎn)生的電流。泄漏電流隨時(shí)間呈指數(shù)衰減，所以通常需要在一個(gè)已知的時(shí)間期間內(nèi)施加電壓（浸潤(rùn)時(shí)間），然后再測(cè)量電流。
圖 1 是測(cè)試電容器漏電的一般電路。其中，在浸潤(rùn)時(shí)間內(nèi)將電壓加到電容器（CX）的兩端，該時(shí)間過(guò)去之后再用電流表測(cè)量其電流。在這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中，與電容器相串聯(lián)的電阻器（R）是一個(gè)重要的元件。 這個(gè)電阻器有兩個(gè)作用：
1 在電容器短路的情況下，電阻器限制電流的大小。
2 如第 2.3.2 節(jié)所述，電容器的容抗隨著頻率的增加而降低，這就會(huì)增加反饋電流表的增益。此電阻器則將增益限制到一個(gè)有限的數(shù)值。該電阻器的合理數(shù)值是使得 RC 的乘積為 0.5 到 2 秒。
在電路中加入一個(gè)正向偏置的二極管會(huì)得到更好的效果，如圖 2 所示。該二極管象一個(gè)可變的電阻。當(dāng)電容器的充電電流很大時(shí)，其阻值很低；而電流隨時(shí)間變小時(shí)，其阻值增大。這時(shí)串聯(lián)的電阻器可以小得多，因?yàn)槠渥饔弥皇欠乐闺妷涸催^(guò)載以及電容器短路時(shí)損壞二 極管。該二極管應(yīng)采用小信號(hào)二極管，如 IN914 或者1N3595, 并且必須具有閉光的封裝。當(dāng)進(jìn)行雙極性測(cè)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用兩個(gè)二極管，并將其反向并聯(lián)。
圖 1. 簡(jiǎn)單的電容器漏電測(cè)試電路
圖 2. 使用二極管的電容器漏電測(cè)試電路
測(cè)試電路
從統(tǒng)計(jì)的角度來(lái)看，常常需要測(cè)試大量的電容器以獲得有用的數(shù)據(jù)。顯然，用手動(dòng)的方法進(jìn)行這些測(cè)試是不實(shí)際的，所以需要某種類(lèi)型的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。圖 3 示出這樣一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 6487 型皮安計(jì)電壓源、7158 型弱電流掃描器卡和 7169A 型 C 類(lèi)開(kāi)關(guān)卡。這些板卡 安裝在一個(gè)程控開(kāi)關(guān)主機(jī) ( 如 7002 型 ) 內(nèi)。用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制各種儀器自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試。
在這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中，用一臺(tái)儀器 — 吉時(shí)利皮安計(jì)6487來(lái)提供電壓源和弱電流測(cè)量的功能。這臺(tái)儀器對(duì)于這種應(yīng)用工作特別有用，因?yàn)樗梢燥@示電阻或漏電電流并且能輸出高達(dá) 500V 的直流電壓。在測(cè)量更低電流時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)也可以使用吉時(shí)利靜電計(jì)6517B。
根據(jù)電壓源的極性，互相并聯(lián)的兩個(gè)二極管 (D) 中的一個(gè)用來(lái)減 小噪聲，而另一個(gè)二極管則提供放電通路。在測(cè)量完成以后，7169A 型的常閉接點(diǎn)使電容器放電。由于 7169A 卡的限制，電壓源的輸出電 壓不能超過(guò) 500V。如果最大測(cè)試電壓只有 110V, 則可以用 7111 型的 C 類(lèi)開(kāi)關(guān)卡來(lái)代替 7169A 卡。
圖 3：電容器漏電測(cè)試系統(tǒng)
一套開(kāi)關(guān)用來(lái)輪流向每一個(gè)電容器施加測(cè)試電壓，另一套開(kāi)關(guān)在適當(dāng)?shù)慕?rùn)時(shí)間之后將每個(gè)電容器連接到皮安計(jì)。
溶液的電導(dǎo)率對(duì)雜質(zhì)的存在是很敏感的。這就意味著電導(dǎo)率的數(shù)值隨存在雜質(zhì)的不同而異，而不只是一個(gè)特征常數(shù)。所以不需要高的準(zhǔn)確度，測(cè)試設(shè)備也不需要很精細(xì)。
與 pH 值測(cè)量的情況一樣，應(yīng)當(dāng)使電流盡可能地低。還可以交替變化其極性以避免電極的極化。
必須牢固地安裝單元的電極，以避免其振動(dòng)和移動(dòng)而產(chǎn)生噪聲和干擾。此外，將引線屏蔽也有助于降低干擾。
每個(gè)單元都有其特定的常數(shù)，該常數(shù)是電極之間導(dǎo)電溶液的體積的函數(shù)。當(dāng)電極面積非常小而溶液的導(dǎo)電率非常低時(shí)，靜電計(jì)是非常有用的。要進(jìn)行可靠的測(cè)量，溫度控制是非常重要的。
電導(dǎo)率可以由已知的電流值（I）、電壓讀數(shù)（V）、電極的面積及其之間的距離計(jì)算出來(lái)：
其中：s = 電導(dǎo)率（西門(mén)子 / 厘米）
A = 電極的表面積（厘米 2）
L = 電極間的距離（厘米）
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