电容测试系统的文献综述
基于PCAP01的高精度电容测量
基于PCAP01的高精度电容测量作者：付洁赵晴杨凯文刘书萌来源：《物联网技术》2014年第02期摘要：电容测量技术在电子产品制造和维修中有着重要的意义及广泛的应用，文中提出了基于PCAP01单芯片方案的电容检测系统，给出了以单片机MSP430F149为核心的高精度电容测量系统的软硬件架构，该系统可实现高精度的电容测量。
关键词：电容测量；PCAP01；MSP430F149中图分类号：TP368 文献标志码：A 文章编号：2095-1302（2014）02-0027-030 引言对于电容传感器的测量来说，传统的电路方式有其无法克服的局限性。
复杂的模拟电路设计，难以扩展的电容测量范围，都会给开发带来非常大的阻力。
针对这一问题，我们设计了以带有内部DSP单片机的PCAP01为电容测量芯片的检测系统，该芯片会使电容测量提高到一个前所未有的水平。
1 总体设计电容式传感器的检测方法主要有：设计专用ASIC芯片；使用分立元件通过电容桥、频率测量等原理实现测量；使用通用电容检测芯片将电容转换为电压或其他量[1]；新型的微弱电容测量电路等[2]。
从技术难度、测量精度等多方面考虑[3]，本系统采用电容数字转换单芯片来完成对电容式传感器的检测，系统结构框图如图1所示。
电容测量芯片选用德国ACAM公司的单芯片PCAP01[4]。
这颗芯片测量范围覆盖了从几fF到几百nF，而且可以非常简单地通过配置来满足各种不同应用的需求。
单片机MSP430F149通过I/O端口对PCAP01内部寄存器进行配置，其通信方式为SPI串行通信。
测量数据最终通过RS232串口传送到上位机进行处理、实时显示、存储等。
上位机由普通微机构成。
图1 系统结构框图2 系统硬件设计2.1 MSP430F149简介最小系统是由保证处理器可靠工作所必须的基本电路组成的，主要包括电源电路、时钟电路、复位电路、通信接口电路、数据存储电路。
单片机MSP430F149的特点有：低功耗、强大的处理能力、丰富的片上外围模块、方便高效的开发方式、多种存储器形式、适应工业级运行环境等。
长寿命电容器试验报告
长寿命电容器试验报告
1. 背景
长寿命电是一种具有较长使用寿命的电子器件，具有较高的可
靠性和稳定性。
为了验证其性能和耐久度，我们进行了一系列试验。
2. 实验目的
本实验的主要目的是评估长寿命电在不同环境条件下的工作特
性和寿命。
3. 实验方法
我们选取了若干个长寿命电样本，并依次将它们置于不同的环
境条件下进行测试。
我们主要关注以下方面的测试：
- 电的稳定性：通过测量电容变化情况，评估电在长期使用中
的稳定性。
- 耐压能力：通过施加不同程度的电压，检验电的耐压能力。
- 温度影响：将电在高温和低温环境中长时间测试，评估其在极端温度下的性能。
4. 实验结果
经过一系列试验，我们得出了以下结论：
- 电的稳定性良好，没有明显的电容变化。
- 电显示出较高的耐压能力，可以承受较高的电压。
- 在高温和低温环境中，电的性能均较稳定。
5. 结论
本实验证实了长寿命电的优越性能和耐久度。
它们适用于各种环境条件下的电子设备，并具有较长的使用寿命。
6. 建议
鉴于长寿命电的优势，我们建议在电子设备中广泛使用它们，以提高设备的可靠性和稳定性。
附录：实验数据。
超级电容器的性能研究
超级电容器的性能研究超级电容器的性能研究李宝华"周鹏伟康飞宇曾毓群StudiesofSuperCapacitorLiBaohua'ZhouPengwei'KangFeiyu'ZengYuqun摘要:本工作对超级电容器性能进行了研究.电化学测试发现有机体系超级电容器拥有良好的电化学性能.其能量密度可达6.8Wh/Kg,最高功率密度超过1000W/Kg,2.5万次充放电循环后容量保持率在70%以上,循环性能良好,充放电效率高,且内阻小.关键词:活性炭超级电容器比电容充放电特性一.前言超级电容器是一种新型的电化学能量储存和转换装置,与传统意义上的电容器相比有着更高的法拉第比电容量和能量密度;与蓄电池相比则具有功率密度,充放电时间短,循环性好,使用寿命长,便于维护等特点1-6J.从某种意义上可以说超级电容器有着传统电容器和电池的双重功能,其功率密度远高于普通电池,能量密度远高于传统电容,因而填补了这两个传统技术问的空白.超级电容器同时也可在极低温等极端恶劣的环境中使用,并且无环境污染.本工作使用成本较低的粉状活性炭作为电极原料,采用层叠制造技术制备了工作电压为2.8V有机体系超级电容器,并考察了电容器的实用性能,为电容器的实用化提供参考.二.实验1电极膜片的制备按照质量比80:10:10的比例称取活性炭粉,乙炔黑和粘结剂,干混后加入适量的溶剂,调节溶剂用量使得浆料达到合适的粘度要求,然后用磁力搅拌器搅拌一定时间,之后把浆料均匀涂覆于金属集电流体上,涂好后即放入70℃左右的烘箱中干燥,然后在对辊轧机上轧制,将所得到的电极体在裁切机上裁成所需形状与大小的电极膜片备用.2.超级电容器的结构及制造超级电容器的基本单元为:活性炭正,负电极膜片中间加隔离膜,注入1MEt4NBF4/PC(四乙基四氟化硼酸铵盐/碳酸丙稀酯)电解液,并紧紧挤压在一起.将多只基本单元的正极与正极,负极与负极相互连接组成大容量的片式并联结构超级电容器.3.超级电容器测试仪器超级电容器的电化学测量采用直流恒流循环法测定,测定工作使用美国Maccor公司的4通道MC-4型电化学工作站和Arbin公司生产的16通道超级电容器测试仪上完成.三.结果与讨论1.超级电容器1亘电流充放电性能图1,表1是2.8V/IOOF超级电容器在不同电流密度下的充放电性能,图1中在恒定电流充放电情况下,电压和时间呈良好的线性关系,这进一步说明对于多孔炭电极而言其在有机电解液体系以形成双电层电容为主,几乎不存在假电容的现象.在表1中当充放电电流为0.1A时,超级电容器的能量密度可达6.8Wh/Kg和11.7Wh/L;电流增至4.5A时能量密度仍可达4.6Wh/Kg和8.0Wh/L.作者简介:作者单位:i.清华大学深圳研究生院新材料研究所,广东省,深圳,518055;2东莞新能源电子科技有限公司,广东省,东莞市,523080电话:0755-********E—mail:libh自.CFI第一作者简介:李宝华,男,博士,清华大学深圳研究生院讲师,研究方向为能源与环境材料,主要包括新型炭材料,锂离子电池,超级电容器和燃料电池及其关键技术和部件.8m嬖Chargetime(S)图12.8v/100F超级电容器不同电流下充放电曲线表12.8V/100F超级电容器不同电流下放电性能2.超级电容器恒功率密度充放电性能早在1994年美国能源部就对商业化超级电容器性能指标提出了具体要求:能量密度和功率密度分别大于5Wh/Kg和1000W/Kg.国家"十五"863计划电动汽车重大专项也对电动车用超级电容器提出了功率密度大于1000W/kg和充放电寿命大于5万次的要求.直到目前为止研究者无法从国际市场上购买到能量密度和功率密度分别大于5Wh/Kg和1000W/Kg的超级电容器.3.交流阻抗谱(EIS)测试超级电容器的内阻,主要包括电解液本身电阻,活性炭电极固有电阻,集流体与活性炭的接触电阻三部分.图2所示为电容器的EIS图谱,频率范围10mHz～100kHz.从EIS图谱可以看到电容器R(Ohm)图2超级电容器的EIS图谱(频率范围为10mHz～100kHz)u_O-0500010000150002000025000Cyclenumbers图3超级电容器循环性能9在低频区具有双电层电容"弥散效应"的明显特征,内阻值仅为46mQ,符合电源的低内阻要求.在超级电容器的阻抗谱表征中,经常研究"拐点"频率的大小,因为这个频率点是两个电极过程的分界点.以拐点频率为界,高频区阻抗的实部代表了电解液离子渗入电极微孔的难易;低频区则是双电层的电容效应.拐点频率的高低受离子在电解液中迁移率的影响,即离子迁移速率越快,拐点频率越高;而迁移速率又受离子大小,电解液黏度以及隔膜厚度与离子通透性等各个因素的限制.4.超级电容器循环性能图3给出了超级电容器在高电流密度(20mA/cm)下的2.5万次循环性能.在测试过程中循环一段时间后,电容器由于自身发热温度升高,并且可逆放电容量下降;经略微休息,电容器温度降至室温后,继续进行充放电测试,电容器可逆容量略有反弹,但仍比最初容量低.在1万次循环,容量下降约20%之后,交叉进行充放电循环和休息,超级电容器容量衰减已经非常缓慢.容量的衰减一方面是由于电解液本身所含杂质和多孔炭所吸附的水份发生分解产生少量气体,电容器出现气胀,内阻增加,容量减少;另一方面在长期的充放电循环过程中电解液必然要发生老化,同样造成内阻增加,容量减少.其中第一个因素可以通过电解液的进一步纯化和对多孔炭电极高温真空干燥予以解决.由电容器充放电容量可以计算出电容器的充放电效率.图4中电容器首次循环的效率为77%,随着循环次数的增加,充放电效率逐渐增高并稳定,5次循环后达到97%以上,远高于电池的充放电效率,说明电容器是一种高效率电子装置.与蓄电池电池相比,双电层电容器的充放电容量较小,但充放电时间短,功率密度大,充放电效率高.O/clen1.J~b1....』t1II]一'.0500O1∞∞15000200∞250D0Cyclenumbers图4超级电容器循环效率变化四,结论1.有机电解液体系超级电容器的法拉第容量随电流密度的增大而略有降低,在小电流充电条件下,能量储存密度可达6.8Wh/Kg,充电电流增大45倍后,电容量保持率为81%.2.超级电容器最高功率密度超过1000W/Kg,2.5万次充放电循环后容量保持率在70%以上,循环性能良好,充放电效率高,且内阻小.参考文献【1】戴贵平,刘敏,王茂章,等.电化学电容器中炭电极的研究与开发I.电化学电容器【J】.新型炭材料,2002,17(1):71-79【2】刘辰光,刘敏,王茂章,等.电化学电容器中炭电极的研究与开发II.炭电极【J】_新型炭材料,2002,17(2):64.72【3】孟庆函.李开喜.宋燕.等.石油焦基活性炭电极电容特性研究【J】_新型炭材料,2001,16(4):18-21【4】何月德,刘洪波,张红波.活化剂用量对无烟煤基高比表面积活性炭电容特性的影响【J】_新型炭材料,2002,17(4):18-2210∞∞∞0—口/o一∞石亡石一.一l.[5】文越华,曹高萍,程杰,等.纳米孔玻态炭一超级电容器的新型电极材料I.固化温度对其结构和电容性能的影响[J].新型炭材料,2003,18(3):219-224[6】周鹏伟,李宝华,康飞宇.椰壳活性炭基超级电容器的研制与开发.新型炭材料,待发表.。
《电池故障诊断系统研究的文献综述2100字》
电池故障诊断系统研究的国内外文献综述PEMFC电池需要用螺栓装配并密封，以防止内部气体和液体的泄漏，但是在整个PEMFC的装配压力作用下，各部分组件都会不可避免地会发生变形。
GDL 因其时多孔介质，所以强度并不高，容易发生变形，而且它表面的疏水涂层也会掉落，这样一来GDL 不仅会改变孔隙率、接触电阻等方面因素，也会改变其表面结构，出现许多亲水的凹陷区域，严重影响了流道液态水运输的效率。
易伟，陈涛[15]等在经过理想化处理后，认为可以将这些亲水的凹陷区域与GDL表面的微型凹槽相等效，对流道建立了二维模型，在两种流道中进行了数值模拟分析，得出了这些亲水微型凹槽会阻碍水滴从GDL表面脱落，可能会造成液膜阻塞流道的结论，提高空气流速有助于增加流道的排水量，GDL表面结构的变化会严重影响流道内的液态水的运输。
所以应当让PEMFC工作在一个稳定的工作环境中，并且尽量在一个合理的整体装配力的范围下加工PEMFC,以减小这方面对电池的影响。
刘嘉蔚，李奇等运用了在诊断精度和计算时间两方面都具有较大优势的基于概率神经网络和线性判别分析的PEMFC水管理故障诊断方法，这种方法被证明适用于PEMFC水管理的故障诊断[5]。
赵鑫，郭建强等发现实现最佳水管理的关键在于膜干和水淹之间找到平衡点，而平衡点的建立主要取决于流场布局、反应物流增湿、GDL和MPL的结构以及润湿性能等多个变量。
[6]张卿雷，朱凤鹃等发现逆流布置的电池在低湿度条件下相对于顺流布置的电池具有更好的性能。
这是由于在低进气湿度时用逆流，相同电流使阴阳极之间的平均湿度差进一步加大，致使反扩散强度提高，膜湿度的分布不仅更加均匀，而且平均湿度更高，在相同电压时平均过电位下降。
而且，逆流让阴极出口湿度进一步降低，让更多水在反扩散的作用下到达阳极，阳极的平均湿度得到提高，从而使电池性能实现提高[3]。
胡弦通过建立流体体积函数模型得出入口流速的大小会对生成水在流道内的运动造成一定的影响，若流速较低W e，韦伯数够大，可能会造成水的生成速度和排出速度不匹配，导致液态水累积，阻塞阴极多孔电极，降低电池的工作效率。
微小电容测试电路
目录第一章绪论 (2)1.1. 研究现状及意义 (2)课题背景2本论文研究的内容 (3)第二章微小电容检测电路设计方式 (3). 微电容检测原理 (3)微电容检测的经常使用方式 (3)第三章微小电容检测电路系统的设计 (9)3．1时序电路的设计设计 (12)两相不交叠时钟的产生 (13)二分频电路的设计 (14)脉宽不对称分频器的设计 (15)所有时序电路的实现 (15)C-V 转换电路的设计 (19)双端转单端电路设计 20第四章总结与展望 (22)参考文献 (23)致谢 (25)第一章绪论1．1研究现状及意义加速度计作为一种测量加速度的仪器，在民用、军用领域都有普遍的应用在民用方面，普遍应用于汽车平安气囊等平安爱惜装置中；军用方面，加速度计是飞机、火箭、导弹中不可缺少的一部份。
随着微电子技术的飞速进展，芯片的集成度不断加大，如何设计出体积小、精度高、抗干扰能力强、对工作环境的适应能力强的加速度计，已经成为一个重要的课题[1，23]。
MEMS(微机电系统)电容式加速度计检测ASIC是一个数模混合集成电路，要紧部份是模拟集成电路。
随着MEMS工艺的提高，MEMS电容传感器的信号检测加倍具有挑战性，设计出对寄生电容阻碍小、低噪声、低失调的电容检测ASIC 对提高加速度计的性能有着超级重要的作用。
MEMS(Micro Electromechanical System 1最近几年来进展最快的技术之一，随着.MEMS技术的快速进展，电容式加速度计的电容转变转变量愈来愈小，对检测技术提出了新的要求。
在电容式传感器中，经常使用电容检测电路是将其转换为电压、电流或频率信号。
目前的微型电容传感器的极板面积变得愈来愈小，电容总量只有几个pF，转变量就更小。
针对这种微小电容的检测，目前的方式要紧有震荡电路、持续时刻电流读出方式、持续时刻电压读出方式、差动脉冲调宽电路、开关电容电荷积分方式，这几种都是利用模拟器件实现，输出均为模拟量。
简易数字式电容测试仪设计报告
简易数字式电容测试仪设计报告一、设计要求1、要求能够测试电容的容量在100PF到100uF范围内；2、至少能设计制作两个以上的测量量程；3、用三位数码管显示测量结果。
二、设计的作用、目的很多电子产品中，电容器都是必不可少的电子元件，它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。
固定电容的容量可直接从标称容量上读出，而可调电容的容量则不确定，因此，设计一个简易电容测试仪作为测量工具是有必要的。
三、设计的具体实现1系统概述利用单稳态触发器或电容器充放电规律，可以把被测电容的大小转换成输出脉冲的宽度，即控制脉冲宽度Tx与Cx成正比。
只要将此脉冲作为计数器的控制信号，便可得到计数脉冲，把计数脉冲送给计数器计数，然后再经译码器送至数码管显示。
时钟脉冲可由555构成的多谐振荡器提供。
如果时钟脉冲的频率等参数合适，数码管显示的数字N便是Cx的大小。
该方案的原理框图如图1所示。
图1 电容测试仪原理框图2 单元电路设计与分析2.1计数译码显示电路(BCD译码器4511)图6 显示器外引线排列图及接法2.2时钟脉冲产生电路多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源后，不需要外加触发信号，便能自动产生矩形脉冲。
先将555定时器构成施密特触发器，再将施密特触发器的输出端经RC积分电路接回到它的输入端即可构成多谐振荡器，且其电容C的电压Vc将在和之间反复振荡。
其输出的脉冲作为计数器的CP。
555构成的多谐振荡器电路图和工作波形分别如图7和图8所示。
图7 多谐振荡器电路图图8 多谐振荡器工作波形555构成的时钟脉冲发生器的最高输出频率为200KHz，电路的振荡周期仅与外接元件R1、R2和C有关，不受电源电压变化的影响。
多谐振荡器的主要参数：充电时间：放电时间：振荡周期：占空系数：本单元电路中选取的元件参数为R1=3.3K，R2=1K，C=0.068uF，则T=0.252ms，符合电路工作的要求。
电容电感测量仪课题报告
一、课题的开发背景与需求分析在电子电路实验中经常需要测量电容的容量和电感的电感量，特别对一些小容量和小感量的器件，虽然专业测量仪很好，但不是每人都能配备，所以，如果能够自己动手制作，那么既锻炼了动手能力，又解决了问题。
国外有一个网站上出售使用PIC16C622制作的电容电感测试议套件，可以测量电容量或电感量；后来又有人介绍使用AT89C2051制作的同类测量仪。
这里根据上述仪器的原理模仿制作了一个，经试用效果不错，而且电路简单实用，测量范围较宽，测量结果也较准确，完全可以满足一般电子爱好者的需要自制的电容电感测量仪。
二、调研分析经过开题期间的文献查阅和实际情况调研，了解到电容器的参数很多，通常有：电容量、耐压、漏电、等效电感、损耗、频率特性、温度稳定性、等效串联电阻（超大容量电容器）等；电感器的参数有：电感量、漏感、等效电阻、损耗、频率特性、饱和电流、最大功率等。
在故障诊断以及电器维修中更换元器件时，需要对这些参数予以全面考虑。
但是一般条件下，元器件上只会标明电容量或电感量、电容器的耐压值等，普通仪器也能测量到这些基本参数，其他的参数只能靠选用规定类型、规格的电容器或电感器来保证。
电容器的种类很多，依其中使用的绝缘介质材料不同可分为：纸介电容、金属化纸介电容、云母电容、瓷介电容、涤纶薄膜电容、聚本乙烯薄膜电容、钽电解电容、铝电解电容、双电层电容等。
大多数电容器没有正负极之分，容量一般都在1uf 以下，一般适合在较高频率的场合使用；电解电容器的容量可以做到10^4uf，超大容量的双电层电容器（EDLC）其容量以可做到法拉级，但都有级性，适合低频场合使用，容量测量方法与无极性电容器不同。
电感器一般有空心、磁心、铁心之分，但电感的测量方法一般没有区别。
有以下测量方法：1.经典测量方法经典测量方法利用交流电桥的平衡原理，既可以测电容，也可以测量电感。
交流电桥测量电容的原理图如图1所示。
当电桥平衡时，有Rx+1/(jwCx)=R4(R2+1/(jwC2))/R3由上式可求得Cx=R3C2/R4,Rx=R4R2/R3。
电解电容寿命测试报告
电解电容寿命测试报告背景介绍电解电容是一种常见的电子元件，用于储存电荷和平滑电压波动。
然而，电解电容的使用寿命是一个重要的考量因素。
本文将介绍电解电容寿命测试的步骤和结果。
测试步骤为了测试电解电容的寿命，我们采取了以下步骤：步骤一：准备测试设备和样品我们准备了一台恒温恒湿环境的测试设备，以确保稳定的测试条件。
选取了一组电解电容作为样品，确保样品之间的参数尽可能一致。
步骤二：测量电容初始参数在测试之前，我们使用万用表测量了每个电解电容的初始电容值、电阻值和漏电流。
这些参数将作为对比基准。
步骤三：施加恒定电压在恒温恒湿环境中，我们将恒定电压施加在电解电容上。
施加的电压与电容的额定电压相匹配。
步骤四：持续观察和记录数据我们持续观察每个电解电容的电容值、电阻值和漏电流，并定期记录这些数据。
观察周期根据测试要求进行设置。
步骤五：分析数据和绘制曲线在测试过程中，我们定期分析观察到的数据，并绘制电容值、电阻值和漏电流随时间的变化曲线。
通过分析曲线，我们可以了解电容的寿命情况。
步骤六：判定寿命终点根据数据分析和曲线观察，我们可以判定电解电容的寿命终点。
一般情况下，当电容值下降到额定值的一定百分比或漏电流超过一定阈值时，可以认为电解电容的寿命已经到达。
步骤七：总结和报告根据测试结果，我们对电解电容的寿命进行总结，并撰写测试报告，以便提供给相关工程师和决策者参考。
测试结果经过以上的测试步骤，我们得到了以下结果：•在恒定电压施加下，电容值随时间逐渐下降。
•电阻值随时间略微上升。
•漏电流随时间逐渐增加。
通过数据分析和曲线观察，我们判定电解电容的寿命终点为电容值下降到额定值的50%。
根据这个判定标准，样品A的寿命为1000小时，样品B的寿命为800小时，样品C的寿命为1200小时。
结论和建议根据测试结果，我们得出以下结论和建议：1.电解电容的寿命受到施加电压的影响，较高的电压会缩短寿命。
2.随着寿命的增加，电容值下降、电阻值上升和漏电流增加。
超级电容器电极材料综述
超级电容器电极材料综述原创：jqzhu本文对超级电容器的背景，电极材料的储能原理、性能评价和电容器的制备方法，以及国内外报道的超级电容器电极材料做了详细的归纳和总结。
可作为超级电容器研究的入门资料。
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目 录超级电容器综述 (2)1.1 引言 (2)1.2 电化学电容器的理论基础与应用 (4)1.2.1 电双电层电容器和法拉第赝电容器 (4)1.2.2比电容，电压，功率和能量密度 (7)1.2.3电解液 (10)1.2.4电化学电容器的制备 (13)1.2.5 电极材料的评价方法 (15)1.2. 6 电化学电容器的优点、挑战以及应用 (18)1.3电极材料 (25)1.3.1 碳材料 (27)1.3.2 导电聚合物(CPs) (30)1.3.3 非贵金属氧化物/氢氧化物 (36)1.3.4 贵金属氧化钌电极材料 (52)1.4 多元活性氧化物材料的结构特点及制备技术 (65)1.4.1 多元氧化物的结构和性能特点 (65)1.4.2 多元氧化物的制备技术 (67)参考文献 (71)超级电容器综述1.1 引言随着经济和科学技术的发展，人类对能源的需求逐年递增，导致不可再生的石化能源储量逐年减少，而排放的有害气体，温室气体却与日俱增，环境污染日趋严重。
因此，当前世界各国都在致力于开发清洁、高效的可再生能源，以及能源储存和转换的新技术和新设备。
在大多数应用领域，最为有效的和实用的能量储存与转换的技术包括蓄电池、燃料电池、以及电化学超级电容器（ES）。
最近的十几年里，由于具有高功率密度、长循环寿命等性能优点，超级电容器越来越受到广泛的重视。
超级电容器的性能介于传统介电容器（超高功率/低能量密度）和蓄电池/燃料电池（高能量密度/低功率密度）之间，刚好填补它们的性能间隙[1, 2]，因此有着广泛的应用的前景。
超级电容器综述_杨盛毅
K eywords: supercapac itors; developm en;t app lication; princ iple; review
0 引言
超级电容器 ( Supercapacitors)是近几十年来, 国内外发展 起来的一种介于常规电容器与化学电池二者之间的新型储 能元件。它具备传统电容那样的放电功率, 也具备化学电池 储备电荷的能力。与传统电容相比, 具备达到法拉级别的超 大电容量、较高的能量、较宽的工作温度范围和极长的使用寿 命, 充放电循环次数可达十万次以上, 且不用维护; 与化学电 池相比, 具备较高的比功率, 且对环境无污染。因此, 超级电 容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置, 它优越的性能 得到各方的重视, 目前发展十分迅速。
Review of Supercapacitors
YANG Shengy,i WEN Fang
Abstract: A s a new k ind energy storage dev ice, supercapac itors has large d ischarge pow er, large capac itance as farad g rade, h igher energy, w ider operating temperature range, longer serv ice life, free-ma intenance, econom ic and env ironm ental protection, wh ich is betw een common capacitor and chem ica l batteries. T his paper includes supercapac ito rs. pr inc iple, m ain perfo rm ance index, development sta tus and characteristics, and sums up supercapac ito rs. research status. A t las,t it po ints out attention in use and reso lven.t
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- - -.. - - 总结资料 数字电容测试仪的文献综述 1. 设计背景及意义 目前，随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的适用X围也逐渐广泛起来，在应用中我们常常要测定电容的大小。因此，设计可靠，安全，便捷的电容测试仪具有极大的现实必要性。 传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。 由于测量电容方法多并具有一定的复杂性，所以本次设计是在参考555定时器基础上拟定的一套自己的设计方案。是尝试用555定时器将被测参数转化为频率，这里我们将RLC的测量电路产生的频率送入STC89C52RC的计数端端口，通过定时并且计数可以计算出被测频率再通过该频率计算出各个参数。
2.电阻、电容、电感测试仪的发展历史及研究现状 当今电子测试领域，电容测量已经在测量技术和产品研发中应用的十分广泛。 电容测试发展已经很久，方法众多，常用测量方法如下。传统的测量电容方法有谐振法和电桥法两种。前者电路简单，速度快，但精度低；后者测量精度高，但速度慢。随着数字化测量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数字化测量常采用恒流法和比较法。 在我国1997年05月21日中国航空工业总公司研究出一种电阻、电容、电感在线测量方法及装置等电位隔离方法，用于对在线的电阻、电容、电感元件实- - -.. - - 总结资料 行等电位隔离，其特征在于，(1)将一个运算放大器的输出端与其反相输入端直接连接，形成一个电压跟随器；(2)将基准精密电阻(R)的一端与被隔离的在线元件(Z↓[x])的一端通过导线连接，基准精密电阻(R)的另一端与信号源(V↓[i])或者地连接，被隔离的在线元件(Z↓[x])的另一端通过导线与地或者信号源(V↓[i])连接，基准精密电阻(R)与被隔离的在线元件(Z↓[x])连接的一端同时与运算放大器的同相输入端连接；(3)通过导线将运算放大器的输出端与线路板上所有的隔离点(C)连接，隔离点(C)的确定方法是：在线路板上凡是与被隔离的在线元件(Z↓[x])靠近信号源(V↓[i])的一端(A)相连的电阻、电容、电感元件的另一端均为隔离端(C)。 中国本土测量仪器设备发展的主要瓶颈。尽管本土测试测量产业得到了快速发展，但客观地说中国开发测试测量仪器还普遍比较落后。每当提起中国测试仪器落后的原因，就会有许多不同的说法，诸如精度不高，外观不好，可靠性差等。实际上，这些都还是表面现象，真正影响中国测量仪器发展的瓶颈为： 1.测试在整个产品流程中的地位偏低。由于人们的传统观念的影响，在产品的制造流程中，研发始终处于核心位置，而测试则处于从属和辅助位置。关于这一点，在几乎所有的研究机构部门配置上即可窥其一斑。这种错误观念上的原因，造成整个社会对测试的重视度不够，从而造成测试仪器方面人才的严重匮乏，造成相关的基础科学研究比较薄弱，这是中国测量仪器发展的一个主要瓶颈。实际上，即便是研发队伍本身，对测试的重视度以及对仪器本身的研究也明显不够。 2.面向应用和现代市场营销模式还没有真正建立起来。本土仪器设备厂商只是重研发，重视生产，重视狭义的市场，还没有建立起一套完整的现代营销体系和面向应用的研发模式。传统的营销模式在计划经济年代里发挥过很大作用，但- - -.. - - 总结资料 无法满足目前整体解方案流行年代的需求。所以，为了快速缩小与国外先进公司之间的差距，国内仪器研发企业应加速实现从面向仿制的研发向面向应用的研发的过渡。特别是随着国内应用需求的快速增长，为这一过渡提供了根本动力，应该利用这些动力，跟踪应用技术的快速发展。 3.缺乏标准件的材料配套体系。由于历史的原因，中国仪器配套行业的企业多为良莠不齐的小型企业，标准化的研究也没有跟上需求的快速发展，从而导致仪器的材料配套行业的技术水平较低。虽然目前已有较大的改观，但距离整个产业的要求还有一定距离。所以，还应把标准化和模块化的研究放到重要的位置。还有，在技术水平没有达到的条件下，一味地追求精度或追求高指标，而没有处理好与稳定性之间的关系。上述这些都是制约本土仪器发展的因素。 近年来我国测量仪器的可靠性和稳定性问题得到了很多方面的重视，状况有了很大改观。测试仪器行业目前已经越过低谷阶段，重新回到了快速发展的轨道，尤其最近几年，中国本土仪器取得了长足的进步，特别是通用电子测量设备研发方面，与国外先进产品的差距正在快速缩小，对国外电子仪器巨头的垄断造成了一定的冲击。随着模块化和虚拟技术的发展，为中国的测试测量仪器行业带来了新的契机，加上各级政府日益重视，以及中国自主应用标准研究的快速进展，都在为该产业提供前所未有的动力和机遇。从中国电子信息产业统计年鉴中可以看出，中国的测试测量仪器每年都以超过30%以上的速度在快速增长。在此快速增长的过程中，无疑催生出了许多测试行业新创企业，也催生出了一批批可靠性和稳定性较高的产品。
3.原理 - - -.. - - 总结资料 本电容测试仪主要是测试电容器的容量，所以首先要将容量值变换成与其成正比的脉冲宽度；再用该脉冲控制闸门电路，对标准的时钟脉冲进行计数，控制脉冲宽则记录的数值大，脉冲窄则记录的数值小；从而反映电容量的大小；然后，通过译码显示电路显示出电容量的数值。 图2-1为本电容测试仪组成部分框图，包括直流电源模块、控制器模块、时钟脉冲发生器模块和数显模块（即计数、译码和显示模块）。
图 2-1 电容测试仪框图 直流电源模块工作原理：该电路由桥式整流电路及LM317等器件组成。220V交流电压经过整流输出28V直流电压，然后经过集成芯片LM317输出，通过滑动变阻器可以调节输出电压大小。电压可调X围为1.25V--15V。 控制器模块原理：控制电路的主要功能是根据被测电容Cx的容量大小形成与其成正比的控制脉冲宽度。实现的方法有多种，如采用多谐振荡器，利用Cx作为震荡电容从而影响振荡周期，产生出对应的控制脉冲；再如采用单稳态电路，由Cx影响暂态的时间，从而形- - -.. - - 总结资料 成对应宽度的控制脉冲。这里着重介绍由单稳态电路组成的控制电路。当被测电路Cx接到电路中之后，只要按一下开关K，电源电压DDV
经微分电路1C、2R和反相器送给555定时器的触发端2一个负脉冲信
号，使单稳态电路由稳态变为暂态，其输出端3由低电平变为高电平。该高电平控制闸门使时钟脉冲信号通过，送入计数器计数。暂态的时间，然后单稳态又回到稳态，其输出端3变为低电平，从而封锁闸门、停止计数。可见，控制脉冲宽度Tw与成正比，如果1R固定不变，则
计数时钟脉冲的个数将与Cx的容量值成正比。因此，可以达到测电容量的要求。 时钟脉冲发生器模块：时钟脉冲电路主要由555定时器作为多谐振荡触发器，多谐振荡器用于产生连续的脉冲信号。电路采用电阻、电容组成RC定时电路，用于设定脉冲的周期和宽度。调节滑动变阻器，可得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出。电源通过滑动变阻器和固定电阻对0.1uF的电容充电，放电时候通过555定时器的DIS端（7引脚）进行放电，以此循环作为基准的频率输出，与单稳态电路相结合生成特定的电容频率。 数显模块: 三只译码器CD4511实现译码功能，将计数器的BCD码转换为可直接驱动发光二级管数码显示器的7段码。CD4511输出信号均为高电平有效，我们的数码显示器选用共阴极LED数码管。 计数器CD4518三个输入端，CLK,E,MR.待测信号输入CLK，计数频率。当E端为高电平时，计数器正常工作，当E为低电平时，计数器不再计数，输出原来的计数结果。当MR高电平时，计数器清零，计数- - -.. - - 总结资料 结果归零。 译码器CD4511有4个数据输入端，7个数据输出端，A-G。LE锁存端控制译码器输出数据的滞留功能：当计数器清零时，译码器输入端数据也随即归零，只有在此时将上一刻的数据锁存起来，才能达到设计预期的效果。LE锁存端高电平有效。LE为高电平时，输出端输出的结果一直不变，为上一刻数据。LE锁存端为低电平时，译码器正常工作，转换来自计数器的BCD码为可以直接驱动数码管的7段码，驱动显示管显示输出结果。
3.结论
经过在mulitism10.0软件的仿真，用Protel99SE软件做的pcb电路板，经过对腐蚀电路板的制作以及在实验室的元件安装、调试和故障分析及其排除，终于制作出一台完整的电容测试仪。由于本身的局限性，只能大概测试电容的容量，当然也是由于电容有的也不大准确，应该算是一台比较好的测试仪。在这个制作过程中，学习到的东西远远不止于这上面用到的知识，让自己温习了大学课程学到的很多知识，圆满完成了大学的学业！ - - -..
- - 总结资料 参考文献 [1] Mark N. Hartenstein. Microelectronic Circuits and Devices.2nd.Prentice-Hall Inc, New Jersey.1996 [2] Jonathan Corbet , Alessandro Rubini , Greg Kroah Hartman. Linux device driver (3rd edition) [M]. O’Reilly & Associates Inc, 2005. [3] 康华光.电子技术基础：模拟部分.第5 版.：高等教育，2000 [4] 阎石.数字电子技术基础.第5 版.：高等教育，2006 [5] 谢嘉奎.电子线路：线性部分.第4 版.：高等教育，1999 [6] 童诗白.模拟电子技术基础.第3 版.：高等教育，2001 [7] 李良荣.现代电子设计技术.：机械工业，2004 [8] X家龙.集成电子技术基础教程.：高等教育，2002 [9] 瞿安连.应用电子技术.：科学，2003 [10] 潘永雄 沙河.电子线路CAD实用教程.XX：电子科学大学，2007 [11] 周春阳.电子工艺实习.：大学，2006 [12]杨志忠.数字电子技术[M].：育，2000 [13]X永瑞.电子测量技术基础[M].XX：电子科技大学，2002 [14]罗胜钦.数字集成系统芯片[M].：希望电子，2002 [15]邱关源 罗先觉.模拟电路.第5版.：高等教育，2007 [16]李建东.移动通信.XX：电子科技大学, 2006 [17]X健.电路分析.：电子工业，2008