LCR 数字电桥与万用表：电感电容怎么测

简短回答：万用表的电容挡靠测量电容充电所需的时间来换算容量，用来核对标称值、分拣元件足够，但它看不到损耗，而且大多数万用表根本不能测电感。LCR 数字电桥用可选频率的交流信号激励元件、测量阻抗，能测电感、变压器绕组和小电容，并给出 ESR、D 和 Q。旋钮式手持 LCR 表介于两者之间：能测电感，但不测损耗。如果只是分拣电容，专用电容表介于两者之间。

很多人把这两种仪表当成一回事，因为屏幕上都能显示 µF。其实它们回答的是不同的问题。下面讲清楚各自的测量原理、适用场合，以及我们的手持式 LCR 表与电容表分别适合什么工作，也包括它们做不到的事。

万用表是怎么测电容的

常见的数字万用表用已知电流给电容充电，计时电压升到阈值所需的时间，再由充电速率算出容量。这基本上是一种直流式测量：没有可选的测试频率，仪表只“看到”电容储存的电荷。

这种方法带来三个后果：

漏电流会分走一部分充电电流，电压上升变慢，漏电的电容读数通常偏高，而仪表不会提示。
大容量测得慢，在毫法级量程上读数可能要几秒才能稳定。
没有损耗信息。ESR 已经升高的电容，容量读数仍可能接近标称值。

大多数万用表也没有电感挡，少数例外：VC4060B+ 绝缘万用表的电感挡量程从 6mH 到 100H，精度 ±(1.5%+5)，主要面向电机和绕组检查，而不是元件检验。

LCR 数字电桥是怎么测的

“LCR 表”其实有两类。LCR 数字电桥在可选频率下向元件施加交流测试信号，测量其复阻抗（幅值和相位），再推算电感 L、电容 C 和电阻 R，并给出损耗因数 D、品质因数 Q（D = 1/Q）和 ESR，可选串联或并联等效模型。这类仪器有台式的，也有较高端的手持式。

另一类是旋钮式手持 LCR 表，例如我们的 DM4070，用表盘上不同挡位分别测 L、C 和电阻。它补上了万用表测不了电感的短板，但不显示损耗，也不能设定频率。

由于测量是在某个频率下进行的，L、C 和 ESR 都随频率变化。只报数值、不报测试频率，这个数据是不完整的。电解电容的容量通常按 120 Hz（或 100 Hz）标定，开关电源用电容的 ESR 则常按 100 kHz 标定。

LCR 数字电桥与万用表对比

项目	万用表（电容挡）	LCR 数字电桥（电桥型）
测量方法	已知电流充电并计时	交流测试信号，测阻抗
测试频率	不可选	设定频率，数值需注明频率
电感	通常没有	有
小电容（pF 级）	有限，最低满量程挡常为几十 nF	更适合，视型号而定
ESR、D、Q	无	标明具备该功能的型号才有
串联/并联等效模型	不适用	可选
其他功能	电压、电流、电阻、频率等	只测断电元件
最适合	现场快速核对数值	电感、变压器、配对、来料检验

什么时候万用表的电容挡就够用

很多维修工作用随身的万用表就行。只要你想知道元件是否大致符合标称值，就用它：

检查已拆下并放完电的电机启动电容或运行电容。
确认电容没有开路或短路。
对零散元件做粗分拣。

VC99 电容挡 60nF 到 60mF，精度 ±(2.5%+6)；VC89 电容挡 60nF 到 60mF，精度 ±(2.5%+5)。精度要放到具体读数里看。假设用 VC99 的 6µF 挡测一只 1 µF 薄膜电容，此挡 1 个字为 0.001 µF：允许误差为 1.000 的 2.5% 加 6 个字，约 ±0.031 µF。判断好坏够了，做配对不够。计算方法可参考仪表误差公式一文。

什么时候需要 LCR 数字电桥

电感、扼流圈和变压器绕组。万用表电阻挡只能看到铜阻，看不到电感量，也发现不了匝间短路。
小电容。pF 级元件、电缆电容和 PCB 线路电容都低于多数万用表的量程。
配对与公差分选。滤波器、分频器里成对使用的电容电感，需要比万用表更高的精度。
来料检验。按规格书核对整盘或整批元件，需要可重复的读数和固定的方法。
电解电容的 ESR。ESR 升高是电源里的常见故障，即使容量读数仍接近标称值。

要说清楚我们的手持表能覆盖哪些。DM4070 手持式 LCR 表和 VC6243+ 的精度是 ±(2.0%+5)，2000 字显示，并不比 6000 字万用表的电容挡更精密。它们适合做万用表做不了的事：测电感和线圈、核对数值、元件之间相互比较。规格中没有列出 ESR、D、Q、可选测试频率或等效模型设置。

精密电容分选请用下面介绍的专用电容表。电感的精密分级、按规格书在指定频率下做来料检验，或在 100 kHz 下测开关电源电容的 ESR，需要标明这些功能的 LCR 数字电桥（台式或手持式均可）；只测 ESR 的话也可以用专用 ESR 表。ESR 表只测 ESR，适合快速判断好坏；LCR 数字电桥给出的是元件的完整参数。

专用电容表：折中的选择

如果主要测电容，专用电容表的精度比万用表和旋钮式手持 LCR 表都高。VC6013 有九个挡，满量程从 200pF 到 20mF，精度 ±(0.5%+1)。同样假设在 2µF 挡测那只 1 µF 电容：1.000 的 0.5% 加 1 个字，约 ±0.006 µF，比上面 VC99 的例子紧约五倍。VC6013A 精度相同，最高量程扩展到 200mF。

串联与并联模型，以及测试频率

LCR 数字电桥把元件等效为理想的 L 或 C 加一个电阻，二者串联或并联。同一个元件用两种模型得到的数值不同，选哪种取决于测试频率下的阻抗：

低阻抗，约 100 Ω 以下（大电容、小电感）：用串联模型。
高阻抗，约 10 kΩ 以上（小电容、大电感）：用并联模型。
介于两者之间：按元件厂家的规格执行。

测试频率也要与规格书一致：电解电容容量用 120 Hz 或 100 Hz，电感按规格书标注的频率。记录数值时一并记下频率和等效模型，方便别人复测。以上设置针对具备这些选项的仪器，台式或手持均可；我们下面的手持型号没有列出频率或模型设置，它们的读数适合互相比较，不宜直接对照规格书中在其他频率下给出的数值。

型号选择

型号	测量参数	满量程挡位与精度	适用场合
VC6013	C	200pF 到 20mF，±(0.5%+1)	精密电容分选
VC6013A	C	200pF 到 200mF，±(0.5%+1)	同上，可测超大电容
VC6243+	C、L	C 2nF 到 2000µF；L 2mH 到 20H；±(2.0%+5)	常规电容、电感检查
DM4070	L、C、R	L 200µH 到 20H，C 200pF 到 2000µF，均为 ±(2.0%+5)；R 20Ω 到 20MΩ，±(0.8%+2)	一台表兼顾小线圈、电容和低阻

表中数字是从最低到最高的满量程挡位，最低挡也能读出低于挡位名称的数值（200pF 挡可读到 199.9 pF）。四款都是 2000 字、手动量程的手持表，带电容自动放电保护。最看重电容精度，选 VC6013 或 VC6013A；电感最低 2mH 满量程挡够用，选 VC6243+；需要更细的 200µH 挡或同一表盘上测电阻，选 DM4070 手持式 LCR 表。电机绕组检查中，相间电感平衡只是其中一项，完整流程见电机绕组测试方法。

测准的实用要点

先断开、先放电。接任何仪表之前都要先给电容放电。我们的元件表带放电保护，但那只能防微弱残余电荷烧表，扛不住高压或大能量电容，更不能保护人身安全。大容量或高压电容可能储存危险电荷，应通过合适的电阻放电，并用电压表确认已降到零。
拆下来测。板上的并联支路会改变电容和电感读数。
引线尽量短。长引线自带电容和电感，在 pF 和 µH 挡影响最大。用短夹子，测不同元件时保持位置不变。
选不溢出的最低量程。在 2000 字的表上这样分辨率最高。
报告 LCR 数字电桥的测量结果时注明频率和等效模型。