用于改进电容测量的电容计、方法、计算机程序及其产品技术

本申请公开一种电容计、使用电容计来测量电容器的电容的方法、用于测量电容的计算机程序和计算机程序产品。该电容计包括：ＡＣ源，向电容器提供具有测量频率的测量电压；电流传感器，布置成测量去往或者来自电容计的电流；电压传感器，布置成测量电容器两端的电压；以及电容计算单元，布置成使用控制器利用来自电流传感器的测量电流、来自电压传感器的测量电压和测量频率来计算电容器的电容。电容计被布置成在测量持续时间期间使用电流传感器和电压传感器来获得测量。选择测量频率和测量持续时间，使得测量持续时间等于测量频率的周期的倍数，并且测量持续时间等于主电源电力的周期的倍数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于改进电容测量的电容计、方法、计算机程序和计算机程序
技术介绍
自从电容器问世起一直需要测量电容器的主要量值，即电容。一种测量电容的已知方式是将交变电流连接到电容器并且观测电压。由于使用交变电流，所以电流可能受电容器、电容计或者连接二者的线缆附近 的主电源电流影响。已知为交变电流选择并非主电源频率50Hz或者60Hz倍数的频率。 例如已知选择频率如IllHz和222Hz以减少主电源电流的基频和谐波的任何影响。然 而，这一策略仍然允许来自主电源电流的明显干扰，由此需要在测量电容时进一步减少 来自周围主电源电流的干扰。
技术实现思路
本专利技术克服或者至少减少现有技术的问题。呈现一种电容计，该电容计包括AC源，向电容器提供具有测量频率的测量电 压；电流传感器，布置成测量去往或者来自电容计的电流；电压传感器，布置成测量电 容器两端的电压；以及电容计算单元，布置成使用控制器利用来自电流传感器的测量电 流、来自电压传感器的测量电压和测量频率来计算电容器的电容。电容计被布置成在测 量持续时间期间使用电流传感器和电压传感器来获得测量。选择测量频率和测量持续时 间，使得测量持续时间等于测量频率的周期的倍数，并且测量持续时间等于主电源电力 的周期的倍数。由于测量持续时间和测量频率的这一仔细选择，所以明显地减少或者甚至消除 主电源信号的任何干扰影响，因为来自主电源信号的正贡献和负贡献在从整个测量持续 时间来看时相互抵消。测量持续时间可以等于50Hz主电源电力的周期的倍数。测量持续时间可以等于60Hz主电源电力的周期的倍数。测量持续时间可以等于50Hz主电源电力的周期的倍数，并且测量持续时间等于 60Hz主电源电力的周期的倍数。以这一方式，电容计被布置成随处使用而不管主电源信 号为50Hz还是60Hz。测量持续时间可以选择为IOOms或者其倍数。测量频率可以是IOHz的倍数。电容计还可以包括布置成测量去往或者来自电容器的电流的第二电流传感器， 其中去往或者来自电容器的电流由电容计算单元用来计算电容器的电容。这允许电容计 在单个电容与其它电容器并联布置时测量这一单个电容器。本专利技术的第二方面是一种用于使用电容计来测量电容器的电容的方法，该方法包括以下步骤使用AC源来向电容器提供具有测量频率的测量电压；在测量持续时间 期间使用电流传感器来测量去往或者来自电容计的电流并且使用电压传感器来测量电容 器两端的电 压；并且使用电容计算单元利用测量电流、测量电压和测量频率来计算电容 器的电容。选择测量频率和测量持续时间，使得测量持续时间等于测量频率的周期的倍 数，并且测量持续时间等于主电源电力的周期的倍数。计算步骤包括使用以下公式来计算电容器的电容C = —^~2TlfU其中C是电容器的电容，I是测量电流，f是测量频率，并且U是测量电压。本专利技术的第三方面是一种用于测量电容的计算机程序，该计算机程序包括计算 机程序代码，该计算机程序代码在运行于电容计中时使电容计执行根据第二方面的方法。本专利技术的第四方面是一种计算机程序产品，该产品包括根据第三方面的计算机 程序和其上存储有该计算机程序的计算机可读装置。将注意在应用时可以在任何其它方面中使用第一、第二、第三和第四方面的任 何特征。当这里提到信号的频率如测量信号的频率时，除非另有指明，它将解释为基 频。这里无论何时使用术语等于/相等，它将解释为在误差裕度内相同。误差裕度 适当地设置成比如数个百分点等。这里无论何时使用术语主电源频率，它将解释为配电网络的频率。一般而言，在权利要求书中使用的所有术语除非这里另有明确定义都将根据它 们在
中的普通含义来解释。对“一个/ 一种/该/所述元件、设备、部件、 装置、步骤等”的所有引用除非这里另有明确声明都将开放式地解释为指代该元件、设 备、部件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确声明，无需按公开的准确顺序执行 这里公开的任何方法的步骤。附图说明现在参照以下附图通过示例描述本专利技术，其中图1是示出了根据本专利技术一个实施例的电容计的示意图，其中着重于用来测量 待测部件的电容的元件，图2是示出了图1的电容计的示意图，其中着重于电容计的接口，图3a是示出了图1和图2的电容计的测量持续时间和测量频率相对于50Hz主电 源频率的曲线图，图3b是示出了图1和图2的电容计的测量持续时间和测量频率相对于50Hz主电 源频率和60Hz主电源频率的曲线图，图4是示出了可以在图1和图2的电容计中执行的方法的流程图，并且图5示出了包括计算机可读装置的计算机程序产品的一个示例。具体实施例方式现在将参照其中示出本专利技术某些实施例的附图，在下文中更完全地描述本专利技术。然而本专利技术可以按许多不同形式来实现而不应理解为限于这里阐述的实施例；实际 上，通过示例提供这些实施例以使得本公开内容将既透彻又完整并且将向本领域技术人 员传达本专利技术的范围。相似标号在说明书全文中指代相似元件。图1是示出了根据本专利技术一个实施例的电容计1的示意图，其中着重于用来测量 电容器3的电容的元件。将注意尽管以电容器3的电容影响为主，但是可以有电容器3 的电阻和电感分量和/或连接电容器3和电容计1的布线。下文将参照图4示出如何可 以减少或者甚至消除电阻分量的影响。电容器3可以例如是电容器组中的电容器。电容计1借助连接器9a_9b连接到电容器3。电容计1包括生成测量电压的AC 电压源2。AC电压源2通常包括电阻器和其它部件(未示出)以及实际电源。AC源可 以包括电池和逆变器以生成AC电力。电容计1适合于测量从1至IOOOyF的的电容。 可以例如使用来自微处理器(例如控制器8)的脉宽调制来控制AC电压源。AC电压源 还包括放大器和低通滤波器，例如电感器。尽管AC源可以具有任何适当输出电压，但 是它可以局限于1-1.4伏特以便保持于任连接二极管的触发电压以下。AC测量电压将产生去往和来自电容器3的电流。电压传感器5如电压计测量电 容器3两端的电压，并且电流传感器6如安培计测量去往和来自电容器3的电流。可选地，有与待测电容器3并联连接的其它电容器7a_7b。在这一情形中，第二 电流传感器4用来测量去往或者来自待测电容器3的电流。第二电流传感器4也连接到 用于计算待测电容器3的电容的控制器8。控制器8监视整个测量过程并且使用测量的电压和电流来计算测量的电容。控 制器可以是CPU(中央处理单元)、FPGA(现场可编程门阵列)、DSP (数字信号处理器) 或者任何适当可编程电子逻辑单元。为了减少对测量有影响的奇点的风险，可以进行三次电容测量，由此使用中值 作为测量的电容。可选地，在两个不同频率进行测量，其中在两个频率取三次测量。然 后可以取所用测量为六次测量的两个中值的平均。图2是示出了图1的电容计的示意图，其中着重于电容计的接口。电容计1包 括显示器11和小键盘10。这允许用户与电容计1交互，以例如测量具体电容器3的电容 并且将测量的电容与电容器的标识一起存储从而允许保持历史。数据接口 12允许电容计1与计算机13如通用固定或者便携计算机发送和/或接 收数据。数据接口 12可以例如是USB(通用串行总线)型接口、Centronics并行接口、 RS-232串行接口或者以太网接口。数据接口 12也可以是无线接口，比如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容计（１），包括：ＡＣ源（２），向电容器（３）提供具有测量频率的测量电压；电流传感器（６），布置成测量去往或者来自所述电容计（１）的电流；电压传感器（５），布置成测量所述电容器（３）两端的电压；以及电容计算单元（８），布置成使用控制器，利用来自所述电流传感器（６）的测量电流、来自所述电压传感器（５）的测量电压和所述测量频率，计算所述电容器（３）的电容，其中所述电容计（１）被布置成在测量持续时间（２３）期间，使用所述电流传感器（６）和所述电压传感器（５）来获得测量，其特征在于，选择所述测量频率和所述测量持续时间（２３），使得所述测量持续时间（２３）等于所述测量频率的周期（２２）的倍数，并且所述测量持续时间（２３）等于主电源电力的周期（２１，２４）的倍数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HO弗罗杰德，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]