电容测量仪

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电容测量仪范文第1篇

关键词：橡胶树；容栅原理；树皮厚度；精度分析

中图分类号：TP212.9；S794.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）15-3756-04

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2015.15.046

Abstract： Based on capacitive principle，a set of intelligent rubber tree bark thickness measuring instrument was designed， and through the measurement test of rubber tree bark thickness， the numerical difference of standard deviation and variation were obtained. Results showed that compared with the traditional measurement method， the efficiency of the intelligent rubber tree bark thickness measuring instrument increased by 17～19 times， with the characteristics of portability， low cost， high precision， good stability and so on， which will play a pioneer role in the field of ecological instrument measuring thickness of the bark of rubber trees in China.

Key words： rubber tree； capacitive principle； bark thickness； accuracy analysis

天然橡胶兼具农业与资源属性，是四大基础工业原料中惟一的可再生资源，已被广泛应用于工业、农业、国防等领域[1]。橡胶树经济寿命的长短主要取决于割胶的耗皮量，没有树皮，橡胶树就失去了特有的经济价值[2]，橡胶树树皮厚度不仅能够预测病虫危害、树木生长和遗传变异等情况，还能够评估出树皮中经济成分的含量[3]，并对割胶过程进行充分的指导[4]。因此，对橡胶树树皮及树皮厚度进行研究意义重大。

目前，国内对树皮厚度的测量仍然处于基础阶段，即用刀切出一块树皮，然后采用钢尺或游标卡尺进行直接测量的方法。该测量方法不仅效率低，而且对树皮损伤较严重，同时不同的测量人员切取的树皮区域存在一定的差异，因而人为因素易造成同一部位测量的树皮厚度值有较大的误差。国际上只有瑞典研发了一款树皮厚度测量器，其价格高，量程0～50 mm，而且该测量器仍处于机械读数阶段，读数慢，效率低，同时读数存在主观误差，这些问题使得测量器的推广受到了限制[5]。综合考虑以上原因，研发了一种便携式、高效、成本低、精度高的电子测量仪，且价格低廉。

1 测量仪基本工作原理

1.1 容栅传感器

容栅式传感器是在变面积型电容式传感器的基础上发展起来的一种新型传感器。它同时具有多极电容带来的平均效应与电容式传感器的优点，并且采用闭环反馈式等测量电路，从而降低了寄生电容的影响，提高了抗干扰能力及测量精度。它与光栅、感应同步器等其他数字式位移传感器相比，具有体积小、结构简单、准确度和分辨率高、测量速度快、功耗小、成本低、对使用环境要求不高等优点，因此在电子测量技术中占有十分重要的地位。

1.2 容栅传感器测长基本原理

容栅位移传感器与电容两极板之间的间隙d和介电常数ε有关，其原理为在一定的条件下，电容变化量ΔC的大小与耦合面积变化量Δs呈正比，即ΔC=（ε×Δs）/d。另外，容栅位移传感器又可分为长容栅位移传感器和圆容栅角位移传感器。本设计所涉及的是长容栅位移传感器。

2 智能测量仪设计

2.1 结构设计

如图1、图2和图3所示，分别为设计的橡胶树树皮厚度测量仪的主视图、俯视图及内部结构图，包括插刀刀片2、锁紧螺钉3、插刀固定部件4、弹簧9、位置限制叉1、显示部件8、塑料手柄6、多功能按键5等。其中插刀刀片2插入到插刀固定部件4的槽中，通过锁紧螺钉3进行固定；显示部件8安装在插刀固定部件4上，并且在插刀固定部件4的中部两侧有限位突起11，弹簧9缠绕在固定部件4的尾部上，且插刀固定部件4的端部与手柄6相连；限位叉1紧贴插刀柄4，且其尾部插入弹簧9的内部，限位叉上设有插刀刀片2，并设有限位挡块10；其中，插刀固定部件4、限位叉1的后半部及显示部件8、弹簧9等均在手柄6的内部。另外，插刀柄4上设有定栅，限位叉1上设有动栅。

2.2 部件设计及功能分析

1）手柄。手柄的前端安有透明显示窗口，多功能按键设置在手柄中部，尾部设有端盖。手柄采用符合人体工程力学的造型，使用更为舒适。材质为工程塑料，表面涂有树脂材料，手接触的地方设置有凸点，进一步防止打滑，便于操作。

2）显示部件。显示部件由集成电路、传感器、介电层、显示屏等组成，并连接有多功能按键。其中，集成电路设计有示数锁定、自动关机等功能。

3）多功能按键。开关机、零点校正等功能均可通过多功能按键实现。在测量装置关机时，轻按一下则开机；在开机状态下，长按按键则启动零点校正功能，短按一下则关闭测量装置。

4）位置限制叉（图4）。叉上设有插刀刀片，整体紧贴插刀固定部件，尾部插入在弹簧内，并设置有限位突起。

2.3 操作分析

启动：轻按按键，装置自动开机。

测量：用手握住手柄，将插刀插入树皮，锋利的插刀可以将树皮刺穿，而位置限制叉则被树皮阻挡在外部，绝对位置不变。在插入树皮的过程中，位置限制叉向后滑动从而压缩弹簧，当插刀插入到木质层时，因木质层具有较高的硬度而无法继续刺入，对弹簧的压缩因而停止。拔出插刀，便可在显示屏上读出示数。显示示数将锁定5 s以方便读数，随后自动清零以便下一次测量。另外，该装置如果超过1 min未进行新的测量或零点校正操作，则仪器自动关机。

零点校正：为消除装置间隙以及刀片的长度引起的测量误差，在开机状态下用手握住手柄，将位置限制叉在硬质平面上压下，直到插刀刀片与平面接触，长按多功能按键，系统将记录此时位置限制叉与插刀固定部件的相对位置并设置为零，即可完成校正。

3 测量仪的测量及数据分析

为了对该仪器进行较准确的精度、准确度与稳定性分析，将该装置与目前普遍使用的精度最高的游标卡尺测量法进行了对比试验。根据不同年龄橡胶树的树皮硬度及厚度的差异，分别选取了橡胶树1、2、3作为试验对象。选取该3棵橡胶树距离地面1 m处10 mm×10 mm的方形平整区域作为测量范围，20次重复取平均值。为避免主观因素的影响，由同一个试验员进行3棵橡胶树的树皮厚度测量和读数，两种方法测得的数据如表1所示。

从表1可知，每一棵树由设计电子厚度测量仪所测得的树皮厚度的标准偏差均小于游标卡尺所测数据，标准偏差越小，其偏离平均值就越少。另外，3次试验中，游标卡尺测出数据的方差分别为电子厚度测量仪测得的7.9、3.1、3.6倍，在充分利用试验所得的数据估计试验误差的情况下可判断，电子厚度测量仪的精度明显高于游标卡尺测量法。游标卡尺测出数据的极差分别为电子厚度测量仪的2.4、1.8、1.6倍，因此电子厚度测量仪作为分散性数据的测量仪器具有很高的稳定性。经电子厚度测量仪测量的数据变异系数均小于经游标卡尺测量得出数据的变异系数，进一步说明前者数据精密度好于后者。

3棵树两种测量方法所得结果的散点分布图见图5、图6和图7。

由图5、图6、图7显示的数据变动幅度可以得出，经电子厚度测量仪测量的数据上下波动幅度较游标卡尺测量所得的数据小。另外，相对于中心点的分布情况，数据集中度较好，并不发生很尖锐的变动。电子厚度测量仪测量数据的彼此符合程度明显优于游标卡尺所测数据，因此有更高的精密度，能反映重复分析测定均一样品所获得的测定值之间的较高的一致性程度。

该橡胶树树皮电子厚度测量仪大大提高了测量效率，在满足测量要求的前提下，统计了两种测量仪器一次工作所需的时间并分别计算其效率。树皮厚度测量仪只需将插刀插入树干即可测量树皮厚度，统计该仪器对每种树进行测试所需时间；而游标卡尺测量需要凿开树皮进行测量，对每棵树则进行一次测量。其测量时间结果如表2所示。从表2可以看出，橡胶树树皮电子厚度测量仪的测量时间远短于传统游标卡尺的测量时间，其效率是游标卡尺测量法的17～19倍。

4 小结

基于对容栅技术的测长位移传感器的研究和橡胶树皮厚度的物理特性分析，设计了一种结构简单的橡胶树树皮电子厚度测量仪。测量数据结果表明，橡胶树树皮电子厚度测量仪的精密度明显优于传统电子游标卡尺测量法，且变异系数均小于传统的卡尺测量，效率是游标卡尺的17～19倍，采用本设计的橡胶树树皮厚度仪在测量精密度、稳定性、效率等方面均明显优于传统测量方法。该测量仪不仅结构简单，便于携带，而且成本低、易操作、使用方便，测量树皮厚度迅速准确，测量方法便捷，测量结果显示直观，将对中国生态仪器的研究有着重要的推进作用。

参考文献：

[1] 何焯亮，王 涛，成满平.可调节式橡胶树割胶机的设计[J].湖北农业科学，2014，53（17）：4195-4198.

[2] 祁栋灵，王秀全，张志扬，等.世界天然橡胶产业现状及科技对其推动力分析[J]. 热带农业科学，2013，33（1）：61-66.

[3] 王晓林，蔡可旺，姜立春.落叶松树皮厚度变化规律的研究[J].森林工程，2011.2（27）：8-11.

电容测量仪范文第2篇

关键词：单片机；交流阻抗特性；等效电路参数

中图分类号：TP216 文献标识码 A

Design of Equivalent Circuit Parameter Analyzer for

Two Port Passive Circuit

TANG Zhengming1 ， ZHANG Sanmei2 ， Zeng Jing1

（1 School of Electronic Information and Engineering， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009，China；

2 Experiment Center， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009， China）

Abstract： Equivalent circuit parameter is very important for the process of circuit analysis and design. Based on the refined numerical algorithm of AC impedance， a digital equivalent circuit parameter analyzer is designed. In this system， MCU is used to control frequency synthesizer to generate excitation signal. By adjusting the capacitance and current trends ， the load impedance characteristic is determined. Finally， the AC impedance and equivalent circuit parameter are displayed， which can be obtained under different operating frequency.

Keywords： MCU； AC Impedance Characteristics； Equivalent Circuit Parameters

0引 言

电路交流阻抗随信号源的频率变化，其具体表现为一定电阻R、电容C和电感L的串联、并联或混联在给定信号频率下所得到的等效阻抗。频率相对较高时，电路还可能产生相对较大的寄生电容、电感，从而出现寄生阻抗。如何快捷准确地获取电路在不同工作频率下的等效电路参数，对电路的分析与设计来说有着特殊重要的现实意义[1]。

已有的交流参数测试仪，其测量对象主要锁定在对交流电路频率、有效值、功率，或者单个元件阻值、电感量、电容量的测试，而对交流阻抗的智能化测量的探讨研究仍旧较少，且未曾涉及到负载为黑盒子电路（其可能为RLC元件，某用电器或电路模块，以下统称为负载电路）的等效参数测量[2-6]。本设计所实现的电路交流等效电参数分析仪的核心即为交流阻抗特性分析，通过采用单片机产生激励信号，能分析出给定工作频率下负载电路的交流阻抗特性，并进一步得到其等效电路参数。

1硬件电路

系统原理框图如图1所示。主要电路模块包括单片机（MCU）、放大电路、整流滤波电路、含双可调电容的RC振荡器等[7-8]。

图1 等效电参数分析仪原理图

Fig.1 Schematic diagram of equivalent circuit parameter analyzer

MCU的型号为MSP430F169。放大电路用于将采集到的弱信号放大，再送入整流滤波电路，便于单片机（MCU）接收识别，放大电路型号为AD620。整流滤波电路，用于将采样信号转化为单向脉动波并滤除附带产生的杂波信号，使有用信号免受干扰，易于下一级电路的操作处理。可变电容C结合555定时电路模块构成RC振荡器，所产生的信号频率送入单片机识别，进而确定出接入电路的电容值。其中，可调电容C与电路的连接通过开关控制，该可调电容C为特制的双可调电容（构成RC振荡器的电容与接入测量电路的电容相同，并由同一旋钮控制调节），这样，可在隔离电路影响的情况下，获得接入电路电容的精确值。 为定值电阻，主要起限流作用，如当电路串联谐振时，使电路电流不至于过大，损坏仪器。 为采样电阻，为小阻值锰铜电阻，用于将负载电流转换为电压信号，再送入放大电路。 为负载电路。

2算法设计

根据有效值、功率因素的计算结果[9]，可得到电路总阻抗

（1）

其中， 、 、 分别表示电路电压有效值、电流有效值、功率因素。 的正负与负载的特性有关，若负载为非电容性；则 ，若负载为非电感性则 。令 ，则有

（2）

系统采用调节可变电容C并结合单片机采集到的电流大小变化情况的方法，确定（2）中的正负符号，即实现负载阻抗特性的判定。由于可调电容与被测负载并联，设被测负载的电导和电纳分别为 和 ， 可调电容电纳为 ，其等效电路如图2所示。

图2 阻抗特性的判断原理图

Fig.2 Schematic diagram for the judgement of impedance characteristic

当端电压有效值恒定时，电流有效值

（3）

即： （4）

可见，当 与 同号，即被测负载为电容性时，电容增大，电流 单调上升；而当 与 异号，即被测负载为电感性负载时，电容增大，电流 将先减小而后增大。因此，单片机可根据电容调节过程中采集到电流变化情况，判断出负载的阻抗特性。在此基础上，设负载 的等效阻抗为 ，由于测量电路为可调电容C与负载 并联，然后再与定值电阻 串联，根据电路串并联关系，则有：

（5）

联立（1）-（2）和（5），在已判断得到负载的特性的情况下，便可以解出 中的电阻R和电抗X。结合频率值即可得

（6）

（7）

因此，对于给定负载（如某单元电路），该测试仪能够获得给定工作频率下的交流等效电路参数，便于电路的分析与设计。

3 系统测试

系统设计完成后，通过键盘设定激励信号幅值和频率，调节电容旋钮，即可读出负载的等效电路参数。首先测试并选取了三个R、L、C电路元件，其参数值分别为10，10mH，1uF。再将电路元件安插在万用板上，借助万用板连接线使其形成简单的串联电路和并联电路，并同时具有典型的二端口结构，然后分别测试了信号频率为1KHz时，负载的等效电路参数。用 Idealization（I）和Test （T）分别表示理论值和测量值，结果如表1所示。

表1 测试结果

Tab.1 Test results

电阻（） 电感（mH） 电容（uF） 串联（；uF） 并联（，mH）

I T I T I T I T I T

10 10.02 10 10.33 1 0.97 10 ； 1.65 9.97；1.59 9.91；0.15 10.04；0.23

测量结果表明，在1KHz频率下，所搭建的串联电路具有阻容特性，而并联电路具有阻感特性。等效电路参数测量结果与理论值存在一定差异的可能原因主要在于：除工艺等因素外，导线等所引入的分布阻抗。

4 结束语

本文设计了一种电路交流等效电参数分析仪，可用于完成无源二端口电路的等效电参数测量。在测量交流等效参数时（特别在用作RLC测试仪的情况下），若测量频率较高，分布参数影响将较为显著，对低标称值元件的测量尤为不利。如何减小分布参数对测量结果的影响，还有待进一步研究。

参考文献：

[1]陈鹏，李固，边雁，等.采用RLC激励的EMAT圆柱探头设计参数分析[J].传感器与微系统2012，31（2）：77-80.

[2]王秀霞 电阻电容电感测试仪的设计与制作[J].电子技术，2012，30（2）：47-49.

[3]任斌， 余成， 陈卫等.基于频率法和 MCU 的智能 RLC测量仪研制[J].微计算机信息，2007，23（10）：129-130.

[4]陈小桥，黄恩民，张雪滨，等.基于单片机与 AD9851 的信号发生器[J].实验室研究与探索2011，30（8）：98-102.

[5]李军骑，罗伟，郭佳平. 基于MSP430F149 的RLC、频率及相位差测量仪的设计[J].电子元器件应用2010，12（11）：24-27.

[6]韦炜.电容器和电感器交流参数测量方法的对比研究[J].现代电子技术2012，35（13）：105-107.

[7]李林. 基于 DDS与MCU的电参数测量系统设计[J]. 国外电子测量技术，2011，30（2）：47-49.

电容测量仪范文第3篇

【关键词】单片机 数字频率计 设计

数字频率计又称为数字频率计数器是近代电子技术领域的重要测量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的测量仪器，是计算机，通讯设备，音频视频等科研生产领域不可或缺的测量仪器，它是一种十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。数字频率计是在规定的基准时间内把测量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字形式显示出来。数字频率计用于测量信号（方波，正弦波或其他周期信号）的频率，并用十进制数字显示，它具有精度高，测量速度快，读数直观，使用方便等优点。

基于单片机的数字频率计的设计，目的是设计一款数字频率计，能够测量1 Hz～20 MHz的数字频率，包括三角波、正弦波及方波的测量，支持0.5 V～20 V电压。本频率计的特点是突破普通单片机频率计喜欢选用的直接测量法，选择了高频用多周期同步法，低频用周期法来测量频率。这样可以使频率计达到更高的精度。而且本频率计通过程序来控制分频芯片自动分频，无需测量者对信号进行预估计，超出测量范围会自动警报，更加人性化。

那么单片机和数字频率计的关系呢？为了实现智能化的技术，测频实现宽领域，高精度的频率计，一种有效的方法是将单片机用于频率计的设计中去。单片机数字频率计以其可靠性高，体积小，价格低，功能全等优点，广泛的应用于各种智能仪器中，这些智能仪器校核以及测量过程的控制中，达到了自动化传统仪器中的开关和按钮被键盘所代替，测试人员在测量时只需按需要按的键，省掉了很多繁琐的人工操作，而采用lcd液晶显示器能够清楚明了的显示出测得的实验数据。单片机测量的频率精度高，速度快，在测量频率时，能够很好的解决测量精度和测量时间的矛盾。同时还具有时间显示功能，为各种生活工作提供了方便。

随着科学技术与计算机应用的不断发展，以单片机作为核心的测量控制系统层出不穷。在被测信号中，较多的是以模拟和数字开关信号。此外还经常遇到以频率为参数的测量信号。例如流量，转速晶体压力传感以及参变量-频率转换后的信号等等。对于这些以频率为参数的被测信号通常采用测频法，测频率的测量在生产和科研部门中经常使用，也是一些大型系统实时检测的重要组成部分。数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它不仅可以测量正弦波、方波、三角波、尖脉冲信号和其他具有周期特性的信号的频率，而且还可以测量它们的周期。经过改装，可以测量脉冲宽度，做成数字式脉宽测量仪；可以测量电容做成数字式电容测量仪；在电路中增加传感器，还可以做成数字脉搏仪、计价器等。因此数字频率计在测量物理量方面应用广泛。数字式频率计基于时间或频率的A/D转换原理，并依赖于数字电路技术发展起来的一种新型的数字测量仪器。由于数字电路的飞速发展，所以，数字频率计的发展也很快。通常能对频率和时间两种以上的功能数字化测量仪器，称为数字式频率计（通用计数器或数字式技术器）。

数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，并且与许多电参量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。在数字电路中，数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成，计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得尤为重要。测量频率的方法有多种，其中电子计数器测量频率具有使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动等优点，是频率测量的重要手段之一。

数字频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。本文。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率，转速，声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。集成电路的类型很多，从大的方面可以分为模拟电路和数字集成电路2大类。数字集成电路广泛用于计算机、控制与测量系统，以及其它电子设备中。一般说来，数字系统中运行的电信号，其大小往往并不改变，但在实践分布上却有着严格的要求，这是数字电路的一个特点。数字集成电路作为电子技术最重要的基础产品之一，已广泛地深入到各个应用领域。

为了实现智能化的技术，测频实现宽领域，高精度的频率计，一种有效的方法是将单片机用于频率计的设计中去。单片机数字频率计以其可靠性高，体积小，价格低，功能全等优点，广泛的应用于各种智能仪器中，这些智能仪器校核以及测量过程的控制中，达到了自动化传统仪器中的开关和按钮被键盘所代替，测试人员在测量时只需按需要按的键，省掉了很多繁琐的人工操作，而采用lcd液晶显示器能够清楚明了的显示出测得的实验数据，这就是其优势之处。

参考文献：

电容测量仪范文第4篇

关键词：湿度；湿度测量方法；测量范围；测量精度

在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数，这是因为湿度容易受大气压力、温度及一些外在因素的影响。此外，湿度检测仪器的校准也是一个难题，国外生产的湿度标定校准设备价格十分昂贵，而国内又少有质量可靠、精度较高的校准仪器，因此，合理选择及应用好湿度传感器，就显得非常有意义。

一、湿度的定义与解读

在计量法中规定，湿度定义为“物象状态的量”。日常生活中所指的湿度为相对湿度，用RH%表示。也就是气体中（通常为空气中）所含水蒸气量（水蒸气压）与其空气相同情况下饱和水蒸气量（饱和水蒸气压）的百分比。

湿度与我们的生活存在着密切的关系，但用数量来进行表示较为困难。对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值（重量或体积）等等。

二、湿度测量方法解析

湿度测量从原理上划分有很多种，湿度测量始终是世界计量领域中著名的难题之一。一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理、化学理论分析和计算，初涉者可能会忽略在湿度测量中必须注意的许多因素，因而影响传感器的合理使用。

常见的湿度测量方法有：利用物质几何尺寸变化的测湿法（伸缩法）、露点法、干湿球法和电子式传感器法、动态法（双压法、双温法、分流法）、静态法（饱和盐法、硫酸法）等等。

现对我厂选用的几种湿度测量方法作简单介绍。

1、伸缩法

伸缩法的测量原理是依据物质在湿度发生变化时其长度会随之变化而进行的，例如当相对湿度从0%变到100%时，通常人类毛发的总长度会伸长2.5%。这一变化可以通过机械装置放大用指针指示出来，或通过机械―电量的转换，输出表征湿度水平的电信号，从而进行湿度的测量和控制，这种方法就叫伸缩法。

毛发湿度计是伸缩法测湿的典型应用。它与当代的各种湿度计相比，具有结构简单、使用方便、造价低廉的优点，从湿度测量的现状与要求来看，即使在科学技术高度发达的今天，毛发、肠衣之类湿度传感器仍将继续为人们沿用，但也存在滞后和精度不高等固有的缺点。

2、冷凝露点法

露点法是一种古老的湿度测量方法，随着科学技术的发展，露点技术臻于完善，现代的光电露点仪采用热电制冷，并且可以自动补偿零点和连续跟踪测量露点，高精度露点仪在一般湿度范围的测量准确度可达±1℃露点温度。

露点湿度计的原理可以通过一个简单的实验来说明，若将一个光洁的金属表面放到相对湿度低于100%的空气中并使之冷却，当温度降到某一数值时，靠近该表面的相对湿度达到100%，这时将有露在表面上形成。因为在这个温度下空气中的水汽达到了饱和，冷表面附着的水膜和空气中的水份处于动态平衡，也就是说，在单位时间内离开和返回到表面上的水分子数相同，这就是Regnault原理。该原理可以叙述为：当一定体积的湿空气在恒定的总压力下被均匀降温，直到空气中的水汽达到饱和状态，该状态叫做露点；在冷却的过程中，气体和水汽两者的分压力保持不变。如果空气的温度是Ta，露生成的温度为Td，则湿空气的相对湿度可以通过下式算出：

U= 在露点温度（Td）时的饱和水气压/在原来温度（Ta）时的饱和水气压×100%

式中饱和水汽压的数值可以通过查表得到。在0℃以下，水汽达到饱和时，水在镜面上结冰，此时的温度又叫做露点。

3、电子式湿度传感器法

电子式湿度传感器是近几十年，特别是近20年才迅速发展起来的。湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定，电子式湿度传感器的准确度可以达到2%一3%RH。

我厂中央空调的各湿度传感器，制丝卷包车间的壁挂式温湿度表，均采用电子式湿度传感器法。其原理是采用电容式湿敏元件湿度传感器，当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，常见国外生产湿敏电容传感器公司有Humirel、Philips、Siemens等。

电子式湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，电子式湿度传感器的长期稳定性和使用寿命不如干湿球湿度传感器。

三、湿度传感器的应用选择解析

1.选择测量范围

和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程（0-100%RH）测量。

2、选择测量精度

测量精度是湿度传感器最重要的指标，每提高―个百分点，对湿度传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。

如在不同温度下使用湿度传感器，其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5%RH的湿度变化（误差）。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。

多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，±5%RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用±3%RH以上精度的湿度传感器。而精度高于±2%RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到，更何况传感器自身了。相对湿度测量仪表，即使在20―25℃下，要达到2%RH的准确度仍是很困难的。通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。

3、考虑温漂和时漂

几乎所有的湿度传感器都存在时漂和温漂。温漂指湿度传感器需在指定的温度范围内才能正常工作，超出指定的温度范围，便不能保证测量精度。如电容式湿度传感器在常温、中湿段的温度系数最小，5-25℃时，中低湿段的温漂可忽略不计，但在高温高湿区或负温高湿区使用时，就一定要考虑温漂的影响，进行必要的补偿或修正。时漂指使用时间一长，电子式湿度传器便会产生老化，精度下降，一般情况下，湿度传感器1次校准的有效使用时间为1年至2年，到期需重新校准，这样才能保证湿度测量的准确。

4、其它注意事项

湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性、粉尘及含有机溶剂的空气中使用。为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处，如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。

有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度，使用时应按照技术要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。

电容测量仪范文第5篇

关键词：热电材料；塞贝克系数；双端可调；高精度；测量

中图分类号：TP216 文献标识码：B 文章编号：1004－373X(2009)04－134－04

Bi－end Tunable Seebeck Coefficient Measuring Equipment

LIANG Xiaofeng,WANG Zixin,REN Shan,CHEN Dihu

(Physics and Engineering School,Sun Yat－Sen University,Guangzhou,510275,China)

Abstract：Concerning the problems of complex structure,time consuming and low control precision,a new Seebeck coefficient measuring system is designed,which contains precise voltage and current control module,it is based on fuzzy self－tuning PID controller.The measurement system can measure samples in either directions.Experiments show that the system is of good noise immunity,high controlling and measuring precision.

Keywords：thermoelectric material;Seebeck coefficient;bi－end tunable;high precision;measurement

0 引 言

20世纪末以来,对热电材料的研究成为材料科学的一个研究热点［1］。作为一种能源转换材料，热电材料的应用不需要传动部件,工作时无噪音,无排弃物,与太阳能,风能,水能等二次能源的应用一样,对环境没有污染,并且这种材料性能可靠,使用寿命长,具有广泛的应用前景。

塞贝克系数是热电材料的重要性能参数之一,现有涉及塞贝克系数的测试装置，主要存在结构复杂，测试过程耗时较长，需根据极性来进行样品安装，测量精度较低等问题。针对上述问题，系统采用了精确的高电压电流控制电路，选用半导体致冷片作为制冷机制，简化了系统结构，可实现从任意方向对热电材料的塞贝克系数进行快速的温度控制以及测量。

1 热电材料简介

热电材料指通过其热电效应实现热能和电能直接相互转换的功能材料。目前已有一系列的热电材料被研制出来，如BizTe系、PbTe系、SiGe 系等合金，但由于其热电转换率相对较低，限制了热电材料的广泛应用。衡量热电材料的热电性能使用优值系数Z， Z值越高，热电转换效率越高，热电材料的性能越好［2］。优值系数Z可通过以式（1）计算得出：

Z=S2σ/k(1)

其中：S是塞贝克系数；σ是材料的电导率；k是材料的热导率［3］。

塞贝克系数是热电材料重要的性能参数之一，从式（1）可见，塞贝克系数S越大，优值系数Z越大，材料的热电性能越好。精确测量材料的塞贝克系数，对于研究热电材料性能以及开发新型热电材料具有重要的现实意义。

热电材料的塞贝克系数可表示为:

S=limΔT0VΔT(2)

式中：E为温差电材料两端产生的塞贝克电动势；S即塞贝克系数；ΔΤ为温差电材料两端的温差。

2 系统设计方案

2.1 系统概述

传统测量塞贝克系数的装置，都是固定一端用于加热，另一端用于制冷，对不同极性的样品进行测量时需要重新装卸。该系统的一个突出特点就是在每个样品夹内均设有加热及制冷机构，样品夹内的加热机构采用交流调压模块控制加热丝实现，制冷机构采用半导体致冷片实现。半导体制冷片是一种利用半导体珀尔帖效应而制的器件，将其冷端贴在样品夹上，热端与水冷装置相连。致冷片通过吸热效应把样品一端的热量传至致冷片的热端，并通过水冷装置把样品冷端的热量带离系统。该测量仪的热电材料温度控制测量仪的硬件结构图如图1所示。

图1 硬件结构图

通过加热与致冷机制，该系统可以从任意方向对热电材料的塞贝克系数进行测量、且不需确定待测样品的极性，对于温度的控制响应迅速且精度较高，可避免将样品从样品夹上拆卸再重新装上所带来的麻烦，简化了测试步骤，缩短了测试时间。

该测量仪的系统电路如图2所示。

图2 系统电路框图

温度传感器测量出的温度信号，经中心控制器模糊自调整PID运算后，求得两路通道的加热控制值及制冷控制值，分别通过D/A转换和积分电路，输出至相应的控制执行电路以实现对温度的控制。样品两端的电势差，经高精度A/D转换送入中心控制器。

2.2 温度测量电路

温度测量电路由恒流源电路以及放大滤波电路组成。该设计采用豪兰德电流源电路［4］，引入了深度负反馈，利用集成运放来实现恒流输出，电路如图3所示。恒流源输出的1 mA电流传至温度传感器PT100，把温度值转变电压信号输入至放大滤波电路，经过增益以及有源低通滤波器滤波后，由A/D转换成数字信号送入中心控制器。

图3 豪兰德电流源电路图

2.3 控制执行电路

对于样品的控温，需要较大的功率，因此涉及对高电流及高电压的精确控制，这是该系统的设计重点之一。系统的加热与制冷采用不同的机制来实现，实现了高精度的电压电流控制。

加热电路采用全隔离单相交流调压模块。全隔离单相交流调压模块是集同步变压器、相位检测电路、移相触发电路和输出可控硅于一体，当改变控制电压的大小，就可改变输出可控硅的触发相角，实现单相交流电的调压。由中心处理器输入0~10 V直流控制信号， 输出0~220V可调交流电压，驱动加热丝进行加热。

该系统采用PWM脉冲对半导体致冷片Peltier进行控制,通过调节脉冲的占空比来控制制冷的程度。制冷电路通过PWM控制积分电路的充电以及放电，当PWM脉冲为低电平时，MOS管导通，电容开始充电，电流经Peltier及电感流到地；当PWM脉冲为高电平时，MOS管截止，由于电流突变,电感产生较大的电动势,这时电流呈线性下降的趋势,通过控制MOS管的导通和截止，就能形成与脉冲的占空比有关的电流，以驱动致冷片Peltier进行制冷。

电路中的电感与电容组成的电感电容滤波器在这里有2个功能：一是减少PWM驱动造成的电磁干扰；二是滤波使得较为稳定的电压输出提升了Peltier的制冷性能。系统还接有风扇，直接对场效应管进行散热。系统的PWM积分电路如图4所示。

图4 PWM积分电路

电容测量仪范文第6篇

【关键词】电子制作 作用 融合课程 实践性教学

目前，中等职业学校的电子技术应用专业课程的特点是实践教学少，理论课程多。经过多年的理论实践教学，笔者认为目前电子应用专业的课程有必要进行改革，在教学过程中应采用先实践、后理论的策略，大幅增加实践教学的课时，让学生在动手过程中学习理论和技能。具体的做法是设置《电子制作》这门课程，这门课程宗旨就是通过电子电路的制作过程，学习电子技术应用专业应掌握的知识与技能，它能够通过具体的电路制作有效地取代《电子工艺基础》，《电子测量仪器》，《电子传感器》等理论课程的教学，并且能作为《低频电子电路》、《高频电子电路》、《数字与脉冲电路》等理论课程的实践教学课程，相互补充，使学生能更好地运用理论知识完成实践技能，以及从实践教学中获得理论知识，培养学生的创新精神和实践能力。在中等职业教学的改革中，《电子电路制作》这门课程的运用可以起到重要作用。

一、通过科学合理的设计可以取代《电子工艺基础》，《电子测量仪器》，《电子传感器》相关课程，压缩了大量的理论课，减轻了学生学习负担，提高了学生学习兴趣

1.取代《电子测量仪器》、《电子工艺基础》、《电子传感器》的可行性

《电子工艺基础》课程主要是学习基本的电子元件的识别，测量，常用工具的使用，焊接的理论基础，焊接的工艺知识，电子产品的防护等。《电子测量仪器》这门课程主要是介绍电子应用中常见的电子测量仪器仪表的构成原理及使用。《电子传感器》介绍了电子各种传感器，如温度、声音、电压、压力、湿度、光传感器，理论知识并不详实，而且比较抽象。

《电子工艺基础》可以说这门课程是实践性操作性相当强的学科，我们都知道，单纯的焊接练习、元器件的测量及相关理论的教学是枯燥无味的。对目前中职生来说，他们希望具体的，感性认识。从而调动他们的学习积极性，增加他们的学习兴趣。而电子电路的制作就是将元件的测量，焊接组合成具有一定功能的电路，学生能够通过制作的过程中学习相关理论知识，培养技能。

我们在《电子测量仪器》中要传授的知识主要是了解、使用电子仪器，学生通过学习使用各种电子测量仪器为未来就业储备知识。传统教学中只是将仪器给学生使用，没有具体测量的目的，由于教学比较枯燥，目的性不强，而且操作课时不多，学生学完即忘，所以把《电子测量仪器》这门操作性相当强的课程单独设置效果并不好。而在电子制作的过程中学习电子测量仪器的使用，运用测量仪器进行调试、维修等具体的操作，针对性、目的性强，能收到事半功倍的效果。

同样，在电子制作中安排有关传感器的内容的制作来达到学习《电子传感器》课程内容的目的。

我们通过科学合理的设置电子制作的课题可以较好地取代上述三门课程，节省出了大量学习的时间，使得中职学生有时间进行电子制作这门实践性强的课程，并且能够配合其它课程的教学的学习，提高学生学习的兴趣。通过大量的实践动手操作，强化学生的理论知识，提高学生的专业实践技能。最主要的是这门课可以通过大量的实例，通过光、声、机械的介入，使学习更加形象化，具体化，加深学生对相关原理的记忆，让学生学出“味道”来。

2.《电子电路制作》课程内容设置的基本原则

（1）能够学习电子工艺基础，电子测量仪器中的工具、仪器仪表的使用，并通过大量的实践操作，反复运用，使学生熟练的掌握相关的技能。

(2)《电子制作》课程中电路要求

①有趣性，能引起学生的学习兴趣。可以通过声、光的现象是学生有一个直观的感受。

②科学性，能反映中等职业教育所需学习的内容。

③适合性，能根据学生的水平制定出水平适当的电路，从简单到复杂的过程。

④新颖性，电路及元器件的使用能跟上时代的步伐，反映出目前电子技术的最新成果，使学生能够学习到新知识。

3.《电子制作》课程理论与实践课程安排

（1）对于每一项的制作课题必须安排理论讲解。在实践操作前进行简单的理论讲解，让学生对制作课题的理论有一个初步的了解。讲解的理论包括电路的原理知识，制作工艺，必要的元件的介绍。理论的讲解要简单，易懂，不要复杂的计算，公式，符合学生的知识水平。

（2）实践课的安排学生从满足电子制作工艺要求的排版绘图，制作过程的焊接，元件的布局要求，连接工艺知识，元器件的测量，制作后的检修调试，探讨调试工艺。 转贴于

二、可以通过实践性强的电子制作课程培养学生的动手操作和解决问题的能力

电子电路的制作是一门实践性很强的学科，通过不同的电路的制作可以学习电子技术的技能水平和理论知识。根据《电子制作》课程的内容设置的原则，我们在实践中选用了串联稳压电路，音频放大电路，RC桥式正弦波振荡器，声光控节能电路，自激多谐振荡器，组合逻辑电路，555定时器，叮咚门铃电子电路，水位控制器，热释红外报警器，温度控制器，调幅中波收音机。每个电子制作都要求学习电子电路原理，原理图的识别，其中一些电子制作要求用万能板来制作，目的是加强学生在焊接技术及焊接工艺上得到训练。一些电子制作要求运用电子仿真软件进行电路仿真，并制作PCB印刷电路板，学习印刷电路板的制作。在电路制作过程中学习电烙铁，镊子、斜口钳、尖嘴钳、电钻、吸锡器等常用工具的使用，运用万用表、示波器、信号发生器、晶体管特性仪等仪器仪表对元器件进行检测和对电路进行测量，维修时学习维修方法，训练维修技能。

如在制作分立元件的推挽功率放大器的过程，首先对元件进行测量，包括运用万用表测量电阻，电容，运用晶体管特性仪对功率对管的特性曲线的测量，使学生学习三极管的筛选方法，制作完成进行电路调试时，用万用表测量电路的静态电流，中点电压。再利用信号发生器产生不同频率的音频信号并运用示波器对波形进行观察，对整个电路调试。使学生在一个电路的制作过程中，有目的的学习了大量的技能。又如在教学过程中，出现了电烙铁失效，打火等现象，针对这一情况，及时调整教学内容，组织学生分析原因，结合有关工艺知识，分析出现问题的原因，并引导学生提出解决问题的方法，使学生在探讨中学习电子产品工艺知识和电烙铁的维修技能。

在制作过程别注重对学生的维修技能的培养。针对制作时出现的故障现象，指导、引导学生发挥创造性思维来解决实践中出现的问题，努力培养学生的理论分析能力和维修技能。每次制作中对于一次装好的电路还要人为设置一些故障，让每个学生能学习维修技能。

制作一个电路，学生能够学习焊接，PCB板图的设计，调试，仪表的运用，电路的原理即电路理论，学习电路的维修。

每个电路的制作中反复训练，最终学生通过大量的技能训练，可以成为企业需要的电子应用的熟练工人。

三、通过《电子制作》课程培养提高学生的综合素质

1.制定针对学生的严格管理制度，将企业的严格管理与操作规章规范引入到电子制作的实践课堂中，使实训场所与未来的就业环境接轨，使在校的学生能够感受到未来就业的环境，内容为：课堂纪律（相当于企业的纪律），安全规范操作，制作工艺要求及敬业精神。培养学生自觉遵守纪律的能力。

2.对每个电路制作的课题都要求写出实训报告。针对制作中出现的问题，引导学生写出技术论文，提高学生的写作水平。同时要求学生会利用所学的计算机基础知识处理简单的文档，为以后走上工作岗位奠定了一定的基础。这样一来，学生的写作能力，利用计算机处理文档的能力在不断的电路制作过程中得到了锻炼和加强。

3.在教学中可以加强专业科技英语的教学，如在学习元件基础知识时，对电阻电容等元件可以标注相应英语单词，这样的方式贯穿在整个教学中，使学生在潜移默化中学会了电子专业方面的英语知识，可以提高学生阅读相关专业外文简单科技论文的能力，使学生在电子制作实践同时又丰富了英语知识。

4.将专业知识和计算机应用基础知识完美地有机地结合在一起。利用多媒体教学教会学生如何使用电子线路仿真软件（MULTISIN9.0）对制作的电路进行自行分析，理解枯燥无味的电路原理，起到培养同学们的学习兴趣的作用。

这次教学改革的目的就是利用电子制作课程这个平台，通过长期的反复的训练掌握一定操作技能知识，实践证明切实可行，中职教育的发展要求我们不断努力创新，改革教学方法和教学课程，使得我们的中职学生学习到应对未来就业和可持续发展的相应技能和知识，为就业和发展创造有力条件。

参考文献：

[1]孟贵华.电子技术工艺基础.

[2]肖晓萍.电子测量仪器.

电容测量仪范文第7篇

关键词：油浸电抗器电容量介损交流耐压

中图分类号：TM471文献标识码： A

引言

根据《电气设备交接试验标准》GB50150-2006及《江苏省电力设备交接和预防性试验规程》的要求，对35kV及以上油浸电抗器，必须测量其绕组连同套管的介损。以500kV某变电站最近安装的#4油抗为例，我们对其进行了介损测试，由于测试设备采用了M8000型电桥，在测试介损的同时，相应地测试出其电容量。现对其电容量的测试和计算做一些探讨。

#4油抗的铭牌及主要技术参数：

安装位置 35kV4#油抗

出厂编号 75911 生产厂家 MSSIN ELECTRIC CO.LTD

额定电压(V) 34500 额定电流(A) 1004

额定容量(kVar) 60000 额定阻抗() 19.3

表 1

#4油抗的绕组结线图：

一、试验结果

我们对#4油抗进行了介损试验后，便形成正式的交接试验报告。现将有关其介损试验报告摘录如下：

测量仪器 M8000电桥 设备名称 #4油抗

天气: 晴 温度:28 OC湿度:60%

项 目 Ce (pF) V试 (kV) Cx (pF) tgδ（%） Cx误差（%）

U―NU对VW及地 4200 10 4938 0.163 17.57

V―NV对UW及地 4100 10 5026 0.156 19.67

W―NW对UV及地 4100 10 4856 0.156 18.44

表 2

Ce――误以为是铁芯接地时绕组连同套管的额定电容量(事实上铁芯未接地)；

V试――介损试验时所施加的工频电压（事实上铁芯接地）；

tgδ――油抗介损现场试验值（事实上铁芯接地）；

Cx――油抗电容量现场试验值（事实上铁芯接地）。

表3-5均以此为参照。

二、试验结果的比较及分析

虽然规程对油抗的电容量无要求，但依据多年的工作经验：对于绝缘合格的大容量电抗器，其电容量误差应不超过±5%。那么是何种原因造成油抗电容量误差接近20%呢？

首先，考虑到三期该500kV变电站#1主变扩建工程共安装4台同型号、同容量且同厂家的35kV油抗，将其进行横向比较，相应的有关介损及电容量的现场试验数据的报告表格摘录如下：

测量仪器 M8000电桥 设备名称 #1油抗

天气: 晴 温度:30 OC湿度:57%

项 目 Ce (pF) V试 (kV) Cx(pF) tgδ（%） Cx误差（%）

U―NU对VW及地 4700 10 4840 0.167 2.98

V―NV对UW及地 4700 10 4895 0.185 4.15

W―NW对UV及地 4700 10 4758 0.186 1.23

表 3

测量仪器 M8000电桥 设备名称 #2油抗

天气: 晴 温度:31 OC湿度:54%

项 目 Ce (pF) V试 (kV) Cx(pF) tgδ（%） Cx误差（%）

U―NU对VW及地 4500 10 4667 0.153 3.71

V―NV对UW及地 4800 10 4709 0.164 -1.89

W―NW对UV及地 4500 10 4652 0.162 3.38

表 4

测量仪器 M8000电桥 设备名称 #3油抗

天气: 晴 温度:30 OC湿度:51%

项 目 Ce (pF) V试 (kV) Cx (pF) tgδ（%） Cx误差（%）

U―NU对VW及地 4700 10 4854 0.160 3.28

V―NV对UW及地 4800 10 4933 0.144 2.77

W―NW对UV及地 4700 10 4805 0.158 2.23

表 5

比较表1-5，可总结出以下四个特点：

1)、#1-4油抗三相的介损现场试验值较平衡，且通过温度换算公式进行近似计算，其与出厂值均很接近；

2)、#4油抗电容量误差较大，而#1-3油抗误差较小，均在经验值±5%以内；

3)、#1-3油抗的U、V、W三相的电容量出厂值均在4650±150PF范围内，而#4油抗U、V、W三相的电容量出厂值却在4150±50PF范围内；

4)、#1-4油抗三相的电容量现场试验值较接近。

综合上述四个特点，易造成#4油抗本体存在某种缺陷的错误判断。但由经验可知，以往500kV变电所同型号、同容量、同厂家且同期安装的35kV油抗最少有3台。调出已投运的5座500kV变电所同型号、同容量、同厂家且同期安装的油抗试验报告进行比较，发现同一变电所其几台油抗的电容量及介损数值均十分接近（尽管以前均未填写电容量误差值，原因是厂家未出具铁芯接地时出厂试验的电容值且规程无此要求），第4条特点又事实上证明了这一经验理论。同时又因为：（1）4台油抗的交流阻抗和直流电阻测试数值均十分接近且与出厂试验数据极为吻合；（2）介损值经过温度换算，其数值同样与出厂试验数据较接近；（3）4台油抗一分钟工频耐压试验均全部通过；（4）4台油抗绝缘电阻测试值均符合规程要求；（5）4台油抗油试验全部合格且油抗油位及油温相近，即35kV油抗的交接试验全部合格，作为施工单位又完全可以下产品合格的结论。那又如何解释500kV该变电站三期扩建安装的同型号、同容量、同厂家的4台油抗电容量误差相差如此之大呢？这很自然地使人联想到有可能是厂家出厂试验报告填写有误，经与日本日新电力有限公司（NISSINELECTRICCO.,LTD）联系，厂家指出试验报告中的电容量实际上指的是油抗的静电容量，油抗被测试相的静电容量是指在铁芯不接地和非被测试相绕组短路并与大地相连时被测试相与大地之间的电容量。因此可以看出厂家油抗静电容量的测试条件与我们规程要求的油抗电容量的测试条件的唯一区别在于铁芯是否接地。但从厂家出具的试验报告“MEASUREMENT OF WINDING DIELECTRIC LOSS AND CAPACITANCE”这一英文阐述中很容易使人误解为出厂报告中所提供的电容量是在我们规程要求的试验方法（TESTMETHOD）下测试出来的，因为在试验方法的阐述中它并没有提到铁芯是否接地（CORECONNECTEDTOEARTHORNOT），同时我们认为日新公司对电抗器的出厂试验是严格按照中方合同要求执行的，试验方法自然参照中国惯例，即油抗做介损试验时铁芯一定会接地。因此用完全不同的试验方法测试出的电容量进行比较自然会引起误解。

为了使试验数据具有可比性和论证厂家出厂数据的真实性，我们按照厂家传真过来的试验方法即在铁芯不接地时测试油抗的静电容量，对油抗进行了重新测试，以#4油抗为例，试验测量结果如下表：

测量仪器 M8000电桥 设备名称 #4油抗

天气: 晴 温度:10 OC湿度:43%

项 目 Ce(pF) V试(kV) Cx(pF) tgδ（%） Cx误差%

U―NU对VW及地、CORE悬空 4200 10 4241 0.115 0.98

V―NV对UW及地、CORE悬空 4200 10 4284 0.115 2.00

W―NW对UV及地、CORE悬空 4100 10 4168 0.113 1.67

表 6

Ce――误以为是铁芯接地时绕组连同套管的额定电容量(事实上铁芯未接地)；

V试――介损试验时所施加的工频电压（事实上铁芯未接地）；

tgδ――油抗介损现场试验值（事实上铁芯未接地）；

Cx――油抗电容量现场试验值（事实上铁芯未接地）。

由此可看出#4油抗的电容量误差在经验值±5%范围内，且其余3台用同样的方法测试，电容量也更接近油抗出厂试验的电容量值，误差也更小了。同时进一步推论：在铁芯接地的情况下，我们按规程的试验方法测出的电容量是正确的和有效的。

三、推论的证明

对35kV油抗介损及电容量的测试，GB50150-2006及《江苏省电力设备交接和预防性试验规程》均要求铁芯和非被试相绕组必须接地，且业主徐州电业局在预试和大修时，同样要参照此要求对油抗进行介损试验，如果只提供静电容量就失去了参考价值，况且厂家已提供了此数据。因此证明推论的正确性即证明我们按规程要求所测试的油抗电容量数据的是否准确就很有必要。

另外，从理论上讲，对于大容量的油抗进行介损试验，只能检查出它们普遍的绝缘状况，而不容易发现可能存在的局部缺陷，而交流耐压试验是鉴定油抗绝缘强度最有效的方法，特别是考核油抗主绝缘的局部缺陷。实际上每一项交接试验项目对反映绝缘介质的各种缺陷的特点及灵敏度尽管各不相同，但对各项交接试验结果决不能孤立地、单独地对绝缘介质作出试验结论，而应将各项试验结果全面地联系起来，进行全面的分析、比较，才能作出科学的结论。因此，为进一步考核油抗的绝缘，日新公司对油抗做了加压试验（SEPARATE-SOURCEVOLTAGEWITHSTANDTEST）即我们通常所指的交流耐压试验，唯一的区别在于日新公司使用的电源频率为60Hz，而我们施加的是工频电压而已。日新公司加压试验方法表述是：TESTVOLTAGEWILLBEAPPLIEDTOBOTHENDSANDONEWINDINGTERMINALSTOEARTH（OTHERALLLINETERMINALS，TANK，ANDCORECONNECTEDTOEARTH）。这与我们现场做油抗介损试验的试验方法完全一致，只不过试验电压较高罢了。而我们所做的10kV介损试验完全可理解为是对油抗进行的外施10kV工频电压试验，这在理论上是完全可行的，只要获得试验电压、一次充电电流和电源频率这三个数据就能从理论上推导出油抗的电容量，这也为证明推论的正确性提供了行之有效的途径。仅以#4油抗为例，摘录厂家试验数据如下表：

设备名称 #4油抗

环境温度：14 OC油温: 17 OC 湿度: 60%频率：60HZ

试验电压（kV） 试验时间 充电电流（mA）

85 1min U 160

V 162

W 156

表 7

试验回路（TESTCIRCUIT）：

根据厂家提供的试验电压（Et）以及充电电流（Io）的数据，可以计算出铁芯接地时的电容量，其计算公式和结果如下：

计算公式：C= Io/（ω*Et）= Io/（2π*f*Et）= Io/（2π*60Hz*Et）

计算结果如下表：

测量相别 试验电压 充电电流 计算结果 现场测量值 电容误差

U―NU对VW、CORE及地 85kV 160mA 4993 pF 4938 pF +1.1%

V―NV对UW、CORE及地 85kV 162mA 5056 pF 5026 pF +0.6%

W―NW对UV、CORE及地 85kV 156mA 4868 pF 4856 pF +0.2%

表 8

因此可判定合同项下的#4油抗是正常的，同时论证了推论的正确性。其余3台油抗的计算结果也同样与我们现场测量值相一致。当然，我们在现场对油抗进行工频耐压试验时，只要适时记录下一次充电电流，用上述公式同样可计算出油抗的电容量，只不过频率f要以50Hz进行计算，以此来验证交流介损电桥测试数据的准确性。

四、结束语

1、尽管测试目的不同，不同的试验项目可以找出相同的试验结果，以便相互验证；

2、试验方法不能死搬教条，一定要吃透理论，灵活运用；

电容测量仪范文第8篇

关键词：煤化工；烯烃装置；仪表故障；注意事项；分析

中图分类号：TQ545 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0102-01

1 煤化工烯烃装置仪表的典型故障分析

在煤化工烯烃装置中的仪表主要是对流量、压力、温度、液位四大参数进行测量与控制，无论是任何被测介质或是任何一种测量仪表，都是必须要让其稳定状态得到保证。因而煤化工烯烃装置仪表的安装基础就要保证，流量仪表的前后直管段必须要保证足够测量长度，必须在合适的管段来选择测压与测温的测点，液位仪表安装位置应克服入口管线对液位的影响。

1.1 流量测量仪表的典型故障

流量测量仪表的种类较多，根据测量原理主要有质量法（科氏力流量计）、容积法（涡轮流量计）、速度法（动力原理的阿牛巴、利用伯努利方程的差压法、利用流体振动原理的涡街流量计）等。由于原理不同，所以不同的流量测量仪表所出现的故障也不一样，而且其测量的准确度也会受到工艺介质变化的影响。

流量测量仪表指示出现偏大、偏小或指示波动厉害等情况即是流量测量仪表测量和控制故障的主要表现。工艺介质本身粘度、雷诺数及密度等对测量精度的工艺参量产生影响而发生变化；在测量气体时，如未进行温压补偿，使设计温度压力与实际温度压力不同，极可能出现误差；在进行测量传递环节时，导压管出现堵塞、泄漏、含有气泡、转子流量计转子结垢、电磁流量计电极结垢、管线振动以及介质不能充满管道等也会引起测量仪表的指示出现故障；电信号传递回路接线端子出现松动、腐蚀或是受到干扰等情况；除此之外，仪表出现电路板损坏、膜盒变形以及漂移等本身的故障，这些都是流量测量仪表出现故障的主要原因。

1.2 压力测量仪表的典型故障

压力测量仪表通常是测量如膜盒等的敏感元件，随着压力大小变化之后就会有不同的应力形变产生，然后将其转变为标准电信号，再将其进行远传变送。因而导压管堵塞与膜片变形等是压力测量仪表常常会出现的故障。在压力测量仪表中使用非常普遍的就是压力变送器，因入冬时保温伴热情况不好、介质含水等原因造成引压管路结冰引起膜片变形，使测量不准，严重的话需要更换仪表设备.接线端子是否出现腐蚀松动，及触点的接触是否良好等情况都是引起压力测量仪表出现故障的主要原因。

1.3 温度测量仪表的典型故障

热电阻与热电偶是比较常见的温度测量仪表，除此之外还有温包式、双金属等。以热电偶为例，在热电偶温度测量仪表中，要判断是否出现故障，即可以从热电偶处断开，由于热电偶热电特性与补偿导线的材质基本相近，因此就能将补偿导线进行简单短接，若指示室温即说明是正常回路。除此之外，要判断热偶是否出现短路或短路，还可以对测量热偶两端的电势或热偶的电阻进行检查。

热电偶温度测量仪表中常见的故障通常包括接线腐蚀虚接、热偶高性能漂移、短路以及断路等。而且热偶是否被液面淹没、保护套管是否结垢，以及工艺介质是否均匀等都会影响到热电偶温度测量仪表的指示。

1.4 液位测量仪表的典型故障

液位测量仪表的种类较多，按测量的原理主要可以分为液柱差压测量法，电原理的放射源、射频导纳、电容等，波传递的超声波、雷达，以及浮力原理的浮筒、浮子等液位测量仪表。液位偏高、偏低及液位出现波动等是液位测量仪表常见的故障，选择合适大小的仪表阻尼，对于自身液面波动较大的测量系统而言有一定的帮助。在应用过程中，要注意工艺介质沸腾或密度变化而引起的虚假液位等现象，以及因为导压管气化、结晶、堵塞或有混合两相等出现的故障现象。

2 正确维护煤化工烯烃装置仪表

在使用煤化工烯烃装置仪表时，要想使事故造成的损失减少，就要以预防为先对仪表进行正确的维护，做出有效的事故预想，将还处于萌芽状态的故障有效处理掉。通常情况下，仪表的正确维护包括定期检修与现场巡检保养两个方面。

2.1 定期检修保养

在进行煤化工烯烃装置生产过程中，要使生产效率提高，就要保证对仪表进行定期的标定与校验，且定期排污工作也要引起重视。在日常的仪表维护中，要对工艺设备检修停运的机会充分的利用，对装置仪表按检修范围与检修计划做好全面的检查与检修工作。必修要认真研究检修中的备品备件的替代或是更换，同时也要尽可能的将检修前后仪表的投用与停用操作进行全面的考虑，将不必要的事故有效的避免。

2.2 现场巡检保养

在进行每日的现场仪表巡检时，一定要有针对性，将重点仪表的的监护工作做好。在进行煤化工烯烃装置生产过程中，因地处西北，早晚温差大，冬季较为寒冷，生产环境较差，所以对接线电缆、接线密封等的检查要特别的注意。仪表阀门是否有震荡、仪表阀门定位器反馈杆是否松动、仪表风减压阀是否有水、执行机构是否漏气、手轮等是否加油以及反馈开关是否正常等都是每日仪表现场巡检保养的重点工作。

3 煤化工烯烃装置仪表在应用过程中应注意的问题

①如应用过程中出现问题，那么就要以现场的实际情况为依据，科学且合理的进行装置仪表的设计改进。而且，监理方、施工单位及业主方要共同协作，图纸与设计要求为主要依据，严格按照操作规范与要求来进行施工，从而使装置仪表的成品能够被保护好。

②如果没有将装置仪表电缆接线较好的密封，仪表的内部就非常容易有雨水或是其他相关的液体的渗入，从而使装置仪表某机械部分的较差或是电路故障等问题出现，因而在进行仪表采购时，对于仪表电缆密封接头的检查要特别的注意，而且在进行选型时，要使电缆外径与接头尺寸的匹配度得到有效的保证，密封接头时，要严格按照相关规范及要求进行。

③煤化工装置建设选址的趋势往北方及冬季寒冷地区建设，所以装置仪表要做好入冬前冬季伴热投用工作，并在入冬前对可能不正常含水的仪表管路进行排污，对长期含水等易冻仪表管路用打压泵定期打丙三醇等防冻液， 并加大冬季伴热管路巡检力度。

④煤化工烯烃装置仪表具有一定的复杂性，因此，在装置仪表的应用过程中，装置仪表维护工作人员专业技术与操作规程的学习还要进一步加强，能够使直接作业的安全性与可靠性得到有效保证，实施定期的维护与检查，及早发现问题或故障，并采取相应的措施及时及有效的处理。

4 结 语

综上所述，随着现代化自动控制技术不断深入的应用，对装置仪表的高效率、高机能灵活、高速度以及更多功能等方面的要求也越来越高，所以在煤化工烯烃装置生产过程中要得到更高质量的C3、C4、C5、PE、PP等产品，做好煤化工烯烃装置仪表的预防维修与计划维修工作，使装置仪器出现故障的情况有效的减少，使煤化工烯烃装置能够正常、安全及可靠的工作，是相关装置仪表控制技术人员日常工作中应注意的重点。