专利名称：一种快速静电电压测量头的制作方法
技术领域：
本实用新型属静电测量领域，特别是属于液体或粉体静电电荷的测量。
在工业生产中，很多可燃性的液体和粉体的固有绝缘电阻很高，在生产和输送过程中由于流动产生摩擦、碰撞和吸附等。容易产生静电荷，随着静电荷的不断积累，可能产生火花放电，使液体或粉体燃烧引起火灾和爆炸等恶性事故。如果利用测试手段监视静电产生的情况，并根据产生电荷量的多少采取适当的措施，可减少损失。近年来发展起来的利用晶体电光效应使静电荷测量前进了一步，然而这一系统对流动的液体或粉体产生的积累电荷不能进行快速准确测量，这是由于为了达到测量目的必须使晶体和传感器的绝缘电阻很高，一般大于1012欧姆。而传感器在制做过程中通常都有几皮法到十几皮法的分布电容、这样传感器在取样过程中，其电压是一个时间常数较大的指数形式的充放电过程，当液体或粉体带电量发生变化时，传感器需较长时间才能达到平衡。因此，测量系统不能快速跟随电荷变化情况，不能直接应用于液体或粉体连续的在线测量。
本实用新型的目的是使电光测量系统快速反应液体或粉体中电荷量的变化，能适用连续在线检测。并使电光转换部分集装在一金属园柱体内。
本实用新型静电电压测量头，其特征是采用一周期性变化的蓝光或白光照射晶体〔6〕，交替利用同一块晶体〔6〕的电光效应和光电导效应。采用电光效应实现静电电压到光强度的转换，而光电导效应使传感器上的电荷快速泄放掉，实现周期性地测量过程。电光效应所用光的波长在红光或红外区域，在这一区域内晶体〔6〕的光电导效应较小，晶体有较高的绝缘电阻，大于1012欧姆，使静电荷积累，达到输出光的强度随静电电压变化。当静电电荷积累一段给定的时间后，这时传感器不一定达到最大值，利用光电导效应，快速开通光强较强的蓝光或白光，同时保持测量结果，使晶体〔6〕的绝缘电阻迅速下降，将传感器积累的静电荷迅速短路放掉，清零。开通时间以保证清零为准。这一过程晶体相当于一个静电短路开关。当蓝光或白光关断时，晶体的绝缘电阻又迅速升高恢复到电光转换测量过程，如此循环进行，在同一块晶体上交替应用电光效应和光电导效应，使晶体〔6〕即起到电光转换作用又起到了静电开关作用，即解决了高输入阻抗的测量问题又提高了测量系统的跟随速度。从而使测量结果及时准确。可以提高绝缘液体或粉体的生产和运输的安全系数，同时可实现高绝缘液体或粉体静电荷的连续在线检测，提高生产效率。
本实用新型
如下附图是快速静电电压测量头的原理图。〔1〕为LED发光二极管，〔2〕〔10〕〔11〕为芯径50um光导纤维，〔3〕和〔9〕为自聚焦透镜，〔4〕〔8〕为起偏器和检偏器，〔5〕为1／4波片，〔6〕为硅酸铋(Bi12SiO20)晶体，简称BSO，〔7〕为透明电极引线，接传感器取电压信号。〔13〕为光电转换器，〔14〕为电流电压变换器，〔15〕为带保持功能的数字表。〔17〕为金属外壳。〔16〕为时间控制器，〔12〕为蓝光或白光光源。
以下结合附图详细叙述本实用新型的具体实施方案采用高亮度发光二极管，波长0.85μm，通过芯径为50μm光纤〔2〕，经过自聚焦透镜〔3〕，焦距20mm孔径10mm，使光变成平行光，起偏器〔4〕使自然光变成线偏振光，1／4波片〔5〕使线偏振光变成园偏振光，起偏器〔4〕的起偏方向与BSO晶体〔6〕加电压后的光轴方向成45°角，晶体〔6〕的尺寸6×6×4mm，光经过BSO晶体〔6〕后，由于晶体的电光效应变成椭园偏振光，经过检偏器〔8〕检出的随静电电压变化的光，通过聚焦透镜〔9〕和光纤〔10〕，给探测器PIN光电管〔13〕进行光电转换，经放大器〔14〕放大后，给具有保持功能的数字显示器〔15〕，白光灯〔12〕通过光纤〔11〕周期地照射BSO晶体〔6〕。开通和断开时间由控制器〔16〕控制。大部分光学元件封装在外径为φ40mm，长100mm的圆柱形金属壳体〔17〕内。引出电极〔7〕为聚四氟乙稀护套线，接传感器取电压信号。
权利要求1.一种快速静电电压测量头，由光源[1][12]光导纤维[2][10][11]，BSO晶体[6]，起偏和检偏系统及光电转换系统[13][14][15]组成。其特征是利用周期地变化的蓝光或白光[12]，使同一块BSO晶体[6]的绝缘电阻周期性变化，使得晶体[6]即用作电光转换又做为静电短路开关。
专利摘要一种快速静电电压测量头，属静电测量领域，利用高绝缘阻抗的电光转换系统，另加一路光电导控制系统，交替应用晶体的电光效应和光电导效应，采用白光周期性地照射和断开，从而改变晶体的绝缘电阻，使晶体即起到电光转换进行测量，又起到静电短路开关的作用。整个系统能快速反应电荷的变化情况，从而可实现绝缘液体和粉体的静电电压的在线检测。
文档编号G01R29/24GK2123774SQ92224700
公开日1992年12月2日 申请日期1992年6月9日 优先权日1992年6月9日
发明者孙冰, 王荣毅 申请人:大连理工大学