一种静电衰减测试仪的衰减时间校准系统的制作方法

1.本实用新型属于检测仪器技术领域，特别涉及一种静电衰减测试仪的衰减时间校准系统。


背景技术：

2.离子化静电消除器作为一种通用的防静电设备，在国内得到了大量的应用。据估计，目前我国大约有几十万台套离子化静电消除器应用于电子、石油、制造等领域。对于离子化静电消除器消除静电的能力测试，国际和国内标准都有相应的规定和说明，如《sj/t10694
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2006电子产品制造与应用系统防静电检测通用规范》和《esdstm3.1
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2006 静电放电敏感产品的防护——电离化》等。这些标准中对静电消除器的测试都需要用到一种专用的测试设备——静电衰减测试仪。目前，国家没有公开的校准规范发布，其中iec 61340
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1:2016《protection of electronic devices from electrostatic phenomena
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general requirements》给出了静电衰减测试仪衰减时间参数的校准方法，但是目前还没有专门的校准装置可以校准，所以急需研发一种静电衰减时间校准装置，能够对衰减时间参数进行校准，满足其溯源需求。
3.静电衰减测试仪的衰减时间是指带电体的电压下降到其起始电压的给定百分比（即停止电压）所需要的时间，根据iec 61340
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1:2016《protection of electronic devices from electrostatic phenomena
ꢀ‑‑
general requirements》中的要求，是测量带电体的电压从1000v下降到100v所需要的时间。静电衰减测试仪在对离子化静电消除器的衰减时间测量过程中，板间积累的电荷量很小，板间的电阻非常高（一般为10
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ω），而普通的电子信号记录设备输入电阻只有108ω左右，所以无法通过放电波形采集的方法直接进行测量。


技术实现要素：

4.实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，解决了无法通过放电波形采集的方法来进行静电衰减测试仪衰减时间的测量的问题。本专利申请的目标是设计一款专用的静电衰减时间校准装置，实现对静电衰减时间参数进行校准。作为校准用标准器，该装置要能够溯源，并满足静电衰减时间校准的精度要求。
5.技术方案：一种静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，包括被校静电衰减测试仪和衰减时间校准装置，所述衰减时间校准装置上设有输入高端接口和输入低端接口，所述输入高端接口和输入低端接口分别与被校静电衰减测试仪的输入端连接；其中，所述衰减时间校准装置包括电源输入端、电源转换单元一、电源转换单元二、可编程显示单元、可编程控制单元、高压开关一和高压开关二，所述电源输入端与电源转换单元一的电源输入端连接，所述电源转换单元一的电源输出端支路一和电源转换单元二的电源输入端连接，所述电源转换单元二的电源输出端和可编程显示单元连接，所述可编程显示单元和可编程控
制单元连接，所述电源转换单元一的电源输出端支路二和可编程控制单元连接，所述可编程控制单元的输出端分别与高压开关一和高压开关二连接，所述高压开关一通过电容与输入高端接口和输入低端接口连接，所述高压开关二通过电容与输入高端接口和输入低端接口连接。本实用新型的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，可以对静电测试仪的衰减时间参数进行校准。该校准装置的高端和低端分别与被校静电衰减测试仪的充电平板和接地端相连接；校准装置对衰减时间进行预置，预置时间范围为1s～600s；被校仪器进行充电，当其充电板的充电大于起始电压后，启动放电按钮，校准装置和被校仪器同时启动计时功能，达到预置的衰减时间后，校准装置和被校仪器同时启动计时功能同时停止计时；通过校准装置预置的衰减时间和被校仪器测量的衰减时间进行比较，可以实现对静电衰减测试仪衰减时间参数的校准；校准装置具有脉冲信号输出端口，可以通过外接通用计数器对其时间参数进行溯源；该装置具有操作简单，检测效率高的优点。
6.进一步的，上述的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，所述可编程控制单元通过导线连接有校准信号输出端一和校准信号输出端二，所述校准信号输出端一和校准信号输出端二之间串联有电阻一，所述校准信号输出端二所在支路和可编程控制单元之间串联有电阻二。校准信号输出端一和校准信号输出端二用来测量可编程控制单元（定时器）是否准确。
7.进一步的，上述的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，所述电源转换单元一输出端的正极和校准信号输出端二所在支路连接，所述电阻二位于电阻一与校准信号输出端二所在支路交点和电源转换单元一输出端正极与校准信号输出端二所在支路交点之间。
8.进一步的，上述的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，所述高压开关一和高压开关二并联连接，所述高压开关一所在的支路连接有高压电容一，所述高压开关二所在的支路连接有高压电容二。
9.进一步的，上述的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，所述电源输入端为220v交流电源。
10.进一步的，上述的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，所述电源转换单元一可将电源输入端的220v交流电压转换为24v直流电压，所述电源转换单元二可将电源转换单元一输出的24v直流电压转换为5v直流电压。
11.进一步的，上述的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，所述可编程显示单元和可编程控制单元之间采用rs232通信。
12.本实用新型还提供一种静电衰减测试仪的衰减时间校准系统的工作方法，包括以下步骤：
13.s1、被校静电衰减测试仪的起始电压设置为v1，被校静电衰减测试仪的停止电压设置为v2；
14.s2、初始时，高压开关一和高压开关二均处于断开状态，将被校静电衰减测试仪的充电板和衰减时间校准装置的输入高端接口连接，将被校静电衰减测试仪的接地端与和衰减时间校准装置的输入低端接口连接；
15.s3、衰减时间校准装置进行衰减时间预置为t0，t0为1s～600s范围内；
16.s4、被校静电衰减测试仪进行充电，被校静电衰减测试仪的充电电压高于起始电压v1，此时被校静电衰减测试仪处于电压u
s
状态；
17.s5、高压开关一闭合，被校静电衰减测试仪充电板上的电荷瞬间被转移到高压电容一中，被校静电衰减测试仪进行放电，电压u
s
瞬间被拉下，被校静电衰减测试仪充电板上的电压瞬间下降到小于起始电压v1大于停止电压v2的电压值，即被校静电衰减测试仪充电板上的电压下降至u
m
；
18.s6、被校静电衰减测试仪和衰减时间校准装置同时启动衰减时间计时功能，在电压保持u
m
状态时，被校静电衰减测试仪和衰减时间校准装置持续计时；
19.s7、当衰减时间校准装置计时达到t0时，高压开关二闭合，被校静电衰减测试仪充电板上的电荷瞬间被转移到高压电容二中，被校静电衰减测试仪充电板上的电压u
m
瞬间被拉下，被校静电衰减测试仪充电板上的电压u
m
瞬间下降到小于停止电压v2的电压值，此时被校静电衰减测试仪充电板上的电压下降至u
d
；
20.s8、被校静电衰减测试仪计时时间停止，时间记录为t
x
，将被校静电衰减测试仪衰减时间测量值t
x
与校准装置预置的时间t0进行比较，判断该指标是否符合校静电衰减测试仪标准衰减时间的技术要求。
21.上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型所述的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，具有如下优点：
22.1. 静电衰减测试仪的衰减时间校准系统采用与被测仪器同步计时的原理，实现1s～600s范围内衰减时间的可调；
23.2. 静电衰减测试仪的衰减时间校准系统具有脉冲校准信号输出端，可以通过外接通用计数器对其时间参数进行溯源；
24.3.静电衰减时间校准装置操作简单，测量便捷，可以提高校准效率。
附图说明
25.图1为本实用新型所述的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统的结构示意图；
26.图2为本实用新型所述的衰减时间校准装置的电性连接示意图；
27.图3为本实用新型所述的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统的工作原理示意图。
28.图中：被校静电衰减测试仪100、衰减时间校准装置200、输入高端接口201、输入低端接口202、电源输入端1、电源转换单元一2、电源转换单元二3、可编程显示单元4、可编程控制单元5、高压开关一6、高压开关二7、校准信号输出端一8、校准信号输出端二9、电阻一10、电阻二11、高压电容一12、高压电容二13。
具体实施方式
29.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于
描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.实施例一
35.如图1所示的静电衰减测试仪的衰减时间校准系统，包括被校静电衰减测试仪100和衰减时间校准装置200，所述衰减时间校准装置200上设有输入高端接口201和输入低端接口202，所述输入高端接口201和输入低端接口202分别与被校静电衰减测试仪100的输入端连接。
36.其中，如图2所示的衰减时间校准装置200包括电源输入端1、电源转换单元一2、电源转换单元二3、可编程显示单元4、可编程控制单元5、高压开关一6和高压开关二7，所述电源输入端1与电源转换单元一2的电源输入端连接，所述电源转换单元一2的电源输出端支路一和电源转换单元二3的电源输入端连接，所述电源转换单元二3的电源输出端和可编程显示单元4连接，所述可编程显示单元4和可编程控制单元5连接，所述电源转换单元一2的电源输出端支路二和可编程控制单元5连接，所述可编程控制单元5的输出端分别与高压开关一6和高压开关二7连接，所述高压开关一6通过电容与输入高端接口201和输入低端接口202连接，所述高压开关二7通过电容与输入高端接口201和输入低端接口202连接。
37.此外，所述可编程控制单元5通过导线连接有校准信号输出端一8和校准信号输出端二9，所述校准信号输出端一8和校准信号输出端二9之间串联有电阻一10，所述校准信号输出端二9所在支路和可编程控制单元5之间串联有电阻二11。所述电源转换单元一2输出端的正极和校准信号输出端二9所在支路连接，所述电阻二11位于电阻一10与校准信号输出端二9所在支路交点和电源转换单元一2输出端正极与校准信号输出端二9所在支路交点之间。所述高压开关一6和高压开关二7并联连接，所述高压开关一6所在的支路连接有高压电容一12，所述高压开关二7所在的支路连接有高压电容二13。
38.上述电源的转换关系为：所述电源输入端1为220v交流电源，所述电源转换单元一2可将电源输入端1的220v交流电压转换为24v直流电压，所述电源转换单元二3可将电源转
换单元一2输出的24v直流电压转换为5v直流电压。
39.另外，所述可编程显示单元4和可编程控制单元5之间采用rs232通信。
40.电源转换单元一2将输入的220v交流电压转换为24v直流电压，给电源转换单元二3和可编程控制单元5（定时器）供电；电源转换单元二3将输入的24v直流电压转换为5v直流电压，给可可编程显示单元4供电；可编程显示单元4通过rs232接口与可编程控制单元5（定时器）相连接，可编程显示单元4具有可操作性，可以预置定时器的时间和启动定时器计时功能；可编程控制单元5（定时器）具有定时功能，可以通过计时开始和计时结束来控制高压开关一6和高压开关二7的闭合，可编程控制单元5（定时器）启动的瞬间控制高压开关一6闭合，计时结束瞬间控制高压开关一6闭合；此外，可编程控制单元5（定时器）可以输出一个脉冲校准信号，脉冲周期为定时器预置的时间，脉冲校准信号的电平值取决于上拉电阻电阻二11（限流作用）和输出电阻电阻一10，脉冲校准信号可以通过外接通用计数器对其时间参数进行溯源；高压电容一12和高压电容二13用来转移被校静电测试仪充电板上的电荷，当高压开关一6闭合时，被校静电测试仪充电板上的电荷瞬间被转移到高压电容一12中，被校静电测试仪充电板上的电压瞬间下降到小于起始电压大于停止电压的电压值，当高压开关二7闭合时，被校静电测试仪充电板上的电荷瞬间被转移到高压电容二13中，被校静电测试仪充电板上的电压瞬间下降到小于停止电压的电压值，高压电容一12和的容量决定转移电荷的多少，即被校静电测试仪充电板上电压的下降值，是一项重要的参数。
41.基于上述连接结构的基础上，如图3所示静电衰减测试仪的衰减时间校准系统的工作方法，包括以下步骤：
42.s1、被校静电衰减测试仪100的起始电压设置为v1，被校静电衰减测试仪100的停止电压设置为v2；
43.s2、初始时，高压开关一6和高压开关二7均处于断开状态，将被校静电衰减测试仪100的充电板和衰减时间校准装置200的输入高端接口201连接，将被校静电衰减测试仪100的接地端与和衰减时间校准装置200的输入低端接口202连接；
44.s3、衰减时间校准装置200进行衰减时间预置为t0，t0为1s～600s范围内；
45.s4、被校静电衰减测试仪100进行充电，被校静电衰减测试仪100的充电电压高于起始电压v1，此时被校静电衰减测试仪100处于电压u
s
状态；
46.s5、高压开关一6闭合，被校静电衰减测试仪100充电板上的电荷瞬间被转移到高压电容一12中，被校静电衰减测试仪100进行放电，电压u
s
瞬间被拉下，被校静电衰减测试仪100充电板上的电压瞬间下降到小于起始电压v1大于停止电压v2的电压值，即被校静电衰减测试仪100充电板上的电压下降至u
m
；
47.s6、被校静电衰减测试仪100和衰减时间校准装置200同时启动衰减时间计时功能，在电压保持u
m
状态时，被校静电衰减测试仪100和衰减时间校准装置200持续计时；
48.s7、当衰减时间校准装置200计时达到t0时，高压开关二7闭合，被校静电衰减测试仪100充电板上的电荷瞬间被转移到高压电容二13中，被校静电衰减测试仪100充电板上的电压u
m
瞬间被拉下，被校静电衰减测试仪100充电板上的电压u
m
瞬间下降到小于停止电压v2的电压值，此时被校静电衰减测试仪100充电板上的电压下降至u
d
；
49.s8、被校静电衰减测试仪100计时时间停止，时间记录为t
x
，将被校静电衰减测试仪100衰减时间测量值t
x
与校准装置预置的时间t0进行比较，判断该指标是否符合校静电衰
减测试仪标准衰减时间的技术要求。
50.实施例二
51.具体的实施例为：
52.a、高压电容一12可以采用两个10kv/470pf的电容器串联，高压电容二13可以采用10kv/6800pf的电容器。电阻一10可以采用10kω电阻，电阻二11可以采用2kω电阻，输出脉冲校准信号电平值为20v；
53.b、被校静电衰减测试仪和校准装置的连接如图1所示，被校静电衰减测试仪的起始电压v1为1000v，停止电压v2为100v；
54.将被校静电衰减测试仪充电平板和接地端分别与校准装置的输入高端和输入低端相连接，此时开关k1、高压开关二7分别处于断开状态。
55.校准装置进行衰减时间预置t0（可以预置范围为1s～600s）。
56.被校静电衰减测试仪进行充电，充电电压高于起始电压v1，处于电压us状态。被校静电衰减测试仪进行放电，开关k1闭合，电压us瞬间被拉下，下降至um（um <v1），校准装置和被校静电衰减测试仪几乎同时启动衰减时间计时功能。在电压保持um状态时，校准装置和被校静电衰减测试仪持续计时。
57.当校准装置计时达到t0时，开关高压开关二7闭合，电压um瞬间被拉下，下降至ud，在电压um瞬间下降到停止电压v2（v2>ud）时，被校静电衰减测试仪计时时间至tx停止。将被校静电衰减测试仪衰减时间测量值tx与校准装置预置的时间t0进行比较，判断该指标是否符合技术要求。
58.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。