专利名称：一种基于超声技术的便携式非接触静电测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于超声技术和静电测量技术领域，涉及一种可广泛应用于静电物体的非接触式静电测量的基于超声技术的便携式非接触静电测量装置。
背景技术：
目前，静电电压的测量通常是利用静电电压表，包括接触式和非接触式静电电压表，接触式测量是将被测静电体直接用电缆线连接在静电电压表的测量，电压表的读数就是被被测静电体相对于大地的电位；非接触式静电测量原理是通过空气绝缘介质中的电荷不能自由移动，各不同部位的电位不同，用静电感应或空气电离原理进行的测量。前者是将测量探极接触静电体，测量其表面电位，后者是利用静电感应原理技术，测量带电体的对地电位。在本实用新型以前的现有技术中，市场上所销售的非接触式静电电压表或静电测量仪，如ESTlOl型防爆静电电压表等，在进行静电测量中，仪表显示的数值，要通过测量距离，依据说明书给出的转换系数进行换算，才能得出被测静电体的静电电压数值，这样的测量方法、模式，会因为测量距离的误差，导致得出被测静电体的静电电压数值不够准确，同时测量工作比较繁琐。
发明内容针对上述非接触式静电电压表或静电测量仪存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于超声技术的、可以实现在一定距离范围内、不受距离变化影响的非接触的、直接显示被测静电电压值的便携式非接触静电测量装置，以解决因为测量距离的误差，带来的被测静电体的静电电压数值不够准确、测量工作比较繁琐等问题。现将本实用新型技术解决方案叙述如下本实用新型基于超声技术的便携式非接触静电测量装置，具有采用电池供电模式对装置的各电路进行供电的电源模块、数据处理及控制电路和显示器，其特征在于还具有非接触静电测量电路、超声测距电路；所述的非接触静电测量电路，包括静电传感器和高阻抗放大电路，由静电传感器的电容式静电感应极板感应静电体静电电位，产生出感应电压信号后送高阻抗放大电路；所述的超声测距电路，包括超声发射、接收和前置放大处理电路，由超声发射、接收电路测量装置距被测静电体的距离，产生出与距离变化成对应关系的电压信号送前置放大处理电路；所述的数据处理及控制电路，由AD转换器、单片机组成，由 AD转换器将高阻抗放大电路和前置放大处理电路送入的非接触静电测量电压信号和超声测距电路输出的电压信号转换成数字信号后送单片机进行处理，通过设计的拟合公式和运算模式进行编程运算，输出数字信号到显示器；显示器为LCD显示器，用于显示数据处理电路输出的数字信号，可同时实时显示所测试的静电电压值和距离值；显示的静电电压Ux与感应电压Ug关系式为UX = k · Ug转换系数k与距离d的拟合公式为:k = 0. 0019d2+0. 0511d+0. 3172[0009]拟合公式是依据感应式静电测试仪表原理，经过多次试验验证得出的。当被测静电体静电电压不变，测量装置与被测静电体的距离d增大时，转换系数k增大，静电感应电压Ug减小，则Ux不变，反之，则相反；因此，Ux就可确定为被测静电体的静电电压值。显示的静电电压Ux与被测静电体静电电压值误差的大小，主要决定于k、(！和扎的精确度及准确性；通过加设补偿等措施，使测量误差进一步减小；在0. 2kv IOOkv范围内，测量误差小于17%。本实用新型的装置，将超声测距技术与静电感应式测量原理相结合，建立了显示的静电电压Ux与感应电压Ug关系，确立了转换系数k与距离d的拟合公式，运用单片机技术，通过电路的信号处理、编程运算和显示控制，实现了显示数值基本等于被测静电体的静电电压，解决了一般非接触静电测量仪表进行测量时，所存在的显示值与测量距离值换算的问题；采用了一体化结构设计，实现了便携、操作使用更为简便。
图1 本实用新型基于超声技术便携式非接触静电测量装置的原理框图图2 本实用新型基于超声技术便携式非接触静电测量装置的外形图其中1电容式静电感应极板2机壳3显示器4超声发射接收器5绝缘罩6手柄
具体实施方式
现结附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步说明参见图1 本实用新型的电源模块，采用9V电池供电，并通过充电器可以充电；非接触静电测量电路，采用电容式感应静电传感器和CMOS放大电路对静电传感器信号进行隔离放大，感应静电体静电电位，产生出感应电压信号；超声测距电路，由UCM-T(R)40小型超声发射、接收器件、TL082器件放大电路和LM1875器件组成时间处理电路，测量装置距被测静电体的距离，产生出与距离变化成对应关系的电压信号；数据处理及控制电路，由非接触静电测量电路和超声测距电路输出的电压信号，通过单片机对拟合公式进行编程运算， 输出数字信号到显示器。显示的静电电压Ux与感应电压Ug关系式为Ux = k*Ug。显示器， 采用LC128643显示器，用于显示数据处理电路输出的数字信号，可同时实时显示所测试的静电电压值和距离值。参见图2 本实用新型整个装置外形结构将电容式感应静电传感器与小型超声发射、接收器件组合为一体，安装在装置前端；显示器面对使用者；手持柄安装在装置下方， 方便使用操作。使用时，打开电源开关，装置对准地板进行清零后，就开始进行测量；手持装置尽量不要摇晃，对准被测静电体进行静电测量；此时，电容式感应静电传感器1、小型超声发射接收器4、显示器3和内部电路开始工作，待显示基本稳定后，其显示数值即为被测静电体电压值。电池充电后，可工作4小时；测距范围在20 80 (cm)之内。
权利要求1.一种基于超声技术的便携式非接触静电测量装置，具有采用电池供电模式对装置的各电路进行供电的电源模块、数据处理及控制电路和显示器，其特征在于还具有非接触静电测量电路、超声测距电路；所述的非接触静电测量电路，包括静电传感器和高阻抗放大电路，由静电传感器的电容式静电感应极板感应静电体静电电位，产生出感应电压信号后送高阻抗放大电路；所述的超声测距电路，包括超声发射、接收和前置放大处理电路，由超声发射、接收电路测量装置距被测静电体的距离，产生出与距离变化成对应关系的电压信号送前置放大处理电路；所述的数据处理及控制电路，由AD转换器、单片机组成，由AD转换器将高阻抗放大电路和前置放大处理电路送入的非接触静电测量电压信号和超声测距电路输出的电压信号转换成数字信号后送单片机进行处理，通过设计的拟合公式和运算模式进行编程运算，输出数字信号到显示器。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声技术的便携式非接触静电测量装置，其特征在于所述的数据处理及控制电路根据拟合公式，由AD转换器、单片机，通过编程实时显示所测试的静电电压值和距离值。
3.根据权利要求2所述的一种基于超声技术的便携式非接触静电测量装置，其特征在于所述的转换系数k与距离d的拟合公式为k = 0. 0019d2+0. 0511d+0. 3172 ；建立的运算模式，即显示的静电电压Ux与感应电压Ug关系式为UX = k · Ug。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于超声技术的便携式非接触静电测量装置， 其特征在于采用电容式感应静电传感器与小型超声发射、接收器件组合为一体的结构设计，安装在装置的前端；显示器面对使用者；手持柄安装在装置下方。
专利摘要本实用新型涉及一种基于超声技术的便携式非接触静电测量装置，包括电源模块、非接触静电测量电路、超声测距电路、数据处理及控制电路和显示器；非接触静电测量电路，包括静电传感器和高阻抗放大电路；超声测距电路，包括超声发射、接收和放大处理电路；本装置将超声测距技术与感应式静电测量原理相结合，建立了显示的静电电压Ux与感应电压Ug关系，确立了转换系数k与距离d的拟合公式，运用单片机技术，通过电路的信号处理、编程运算和显示控制，实现了显示数值基本等于被测静电体的静电电压，解决了一般非接触静电测量仪表繁琐的距离值换算问题；采用的一体化结构设计，实现了便携、操作使用更为简便。
文档编号G01R29/24GK201965186SQ20112004862
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者刘鹏, 杨庆, 董振旗, 陈桂明, 马文彦 申请人:中国人民解放军第二炮兵工程学院