[实用新型]数字式电容量测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数字式电容量测量仪，其通过间接转换测出未知电容大小并数字显示，主要适用于模拟电路和射频电路的设计领域及便携式野外作业电容测量领域。

背景技术

目前，随着电子技术的迅猛发展，对电子测量设备的使用和精密测量的要求也越来越高，电容具有储能的特性，被广泛用于射频、振荡、整流、滤波、耦合等电路中，几乎成为现代电路设计中不可或缺的分立元件，然现代的电容量测量仪表主要由硬件电路和软件电路组成，硬件电路主要由测量电路、正弦波发生电路、整流滤波电路、A/D转换电路、控制处理电路和显示电路组成。软件部分主要有主控程序、中断子程序、数据处理子程序、档位切换程序、按键处理程序和显示程序组成，此种设计的硬件电路存在设计成本高，抗干扰能力弱，测量范围窄，测量精度低的缺点，由此而设计的产品操作复杂、体积大，不便于野外作业。因此发明一款携带方便、操作简单、价格低廉、测量精度高的智能化电容量测量仪器成为现代测量的必然趋势

实用新型内容

本实用新型的目的是为针对当前的电容量测量仪存在着成本高、体积大、测量精度低的不足，发明了一种数字电容量测量仪，其设计省去了现代数字测量仪器中常用的A/D转换芯片，降低了设计成本。

本实用新型的技术方案为：

一种数字式电容量测量仪，该测量仪由硬件部分和软件部分组成，其中软件部分包括主程序、中断处理子程序、数据处理子程序及显示子程序；硬件包括C-T电路、缓冲电路、整形电路、控制模块和显示模块。硬件电路的连接顺序依次为C-T电路、缓冲电路、整形电路、控制模块和显示模块。

其中所述的C-T电路由高速运算放大器、采样电阻、负阻抗变换器(NIC)、标准电阻和标准电感组成，其连接关系为负阻抗变换器的输出端与标准电感串联，标准电感与标准电阻、待测电容连接，组成LC谐振电路，采样电阻一端与待测电容连接，而另一端与负阻抗变换器(NIC)输入端的限流电阻R_b连接构成闭合回路；C-T电路产生的振荡信号由信号输出端输出。

所述的缓冲电路由电压跟随器组成。

所述的整形电路由高运算倍数放大器、电阻R₁、电阻R₂，电容C₁、电容C₂和三极管组成，连接方式为整形电路信号输入端经电阻R₁与高运算倍数放大器的负极性端相连，同时输入信号经电阻R₂与高运算倍数放大器的输出端相连，高运算倍数放大器的正极性端接地。经高运算倍数放大器输出的信号经电容C₁与三极管的基极端连接，三极管的集电极上接+5V电源，发射极接地，整形出的矩形波经电容C₂由整形输出电路的信号输出端输出。

所述的控制模块为80C51单片机。

所述的显示模块由六个高亮度LED显示器及74LS138译码器组成。

本实用新型数字式电容量测量仪与现代的电容测量仪相比有如下有益效果：

(1)其测量范围为1.0pF-9999.99μF，测量范围广，误差小，精度高。

(2)其控制方式采用基于规则的推理方法自动控制量程档位的切换，实现智能控制，操作简单。

(3)由此设计出的产品价格低廉、体积小、便于携带。

附图说明

图1是本实用新型数字式电容量测量仪系统结构框图；

图2是本实用新型数字式电容量测量仪C-T电路原理图；

图3是本实用新型数字式电容量测量仪缓冲电路原理图；

图4是本实用新型数字式电容量测量仪整形电路原理图；

图5是本实用新型数字式电容量测量仪主程序流程示意图；

图6是本实用新型数字式电容量测量仪中断处理子程序流程示意图

具体实施方式

本实用新型数字式电容测量仪主要由硬件部分和软件部分构成，其硬件部分主要由C-T电路1、缓冲电路2、整形电路3、控制模块4和显示模块5等构成(连接关系、方式)；其电路模块的依次连接方式如图1所示。即C-T电路1、缓冲电路2、整形电路3、控制模块4与显示模块5依次连接。软件部分主要由控制主程序(图5)、中断子程序(图6)、数据处理子程序及显示子程序构成。