一种用于人体电位的测量方法及装置与流程

本发明涉及一种用于人体电位的测量方法及装置，属于静电测量。

背景技术：

1、静电以其特殊性广泛存在于各科研生产环境，人体各种操作所伴随的接触、分离、摩擦、感应等过程均会引起静电的积累，人体活动产生的静电电压高达数千伏，静电积累到一定程度将引发静电放电现象，可能造成电子器件潜在失效，甚至直接击穿，严重影响产品可靠性。

2、对人体动态电位进行实时精确测量能有效提升芯片制造良率，有利于集成电路的静电防护设计，也为防静电材料的市场监管提供了有力支持，逐渐成为国内外研究的热门课题。

3、在人体电位测量领域，由于外界环境如电磁，温度等因素的干扰，如何处理干扰因素的影响，从而提高人体电位测量的准确性，避免静电放电现象对电子器件或日常生活可能造成的隐患成为亟待解决的技术问题。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于人体电位的测量方法及装置，解决了现有技术中难以精确测量人体电位从而不能及时预防静电放电现象对电子器件和日常生活造成不便的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种用于人体电位的测量方法，包括：

4、通过传感器采集人体静电电位；

5、根据电容型分压器对人体静电电位进行分压处理形成电压信号；

6、通过信号调理电路对电压信号进行调理；

7、通过信号处理电路中的ad转换模块将调理后的电压信号转换成数字信号；

8、将数字信号输入微控制器处理后再输出至显示设备完成测量。

9、进一步地，所述电容型分压器、信号调理电路、信号处理电路、微控制器之间信号连接。

10、进一步地，还包括：

11、根据所述电容型分压器中的温湿度模块采用多项式拟合方法建立温度补偿模型。

12、进一步地，所述根据所述电容型分压器中的温湿度模块采用多项式拟合方法建立温度补偿模型包括：

13、从所述电容型分压器的工作温度范围区间每间隔5℃选取一个恒温点，分别测量所述电容型分压器在不同恒温点下的实际分压比；

14、根据温度与实际分压比的关系，通过高阶多项式拟合的方法模拟不同温度范围内不同阶次的温度与实际分压比的关系特性曲线，通过残差平方和可以衡量曲线拟合程度，其中yi为测量值，yi'为拟合结果，将残差平方和进行比较以选择拟合精度高的多项式拟合来建立温度补偿模型。

15、进一步地，所述电容型分压器的工作温度范围为0℃～35℃。

16、进一步地，所述电容型分压器包括高压臂电容和低压臂电容，所述高压臂电容采用平行板结构，板间填充介质为空气。

17、进一步地，还包括通过修正系数对所述电压信号进行修正；

18、所述修正系数为其中c0为人体静电电容，c1为电容分压器的高压臂电容。

19、进一步地，所述电容型分压器、信号调理电路、信号处理电路、微控制器均放置于屏蔽外壳中。

20、进一步地，所述电容型分压器设有±1kv与±6kv两个测试档位用于满足测试仪器对宽电压测试范围和低电压测试准确度的要求。

21、第二方面，本发明提供了一种用于人体电位的测量装置，包括：

22、依次信号连接的高压臂电容、低压臂电容、信号调理电路、信号处理电路、微控制器，以及用于保护电压信号不被周围电磁环境干扰的屏蔽外壳；

23、所述高压臂电容和低压臂电容用于将人体高电压脉冲信号衰减为低电压信号；

24、所述信号处理电路的ad转换模块用于将电压信号转换成数字信号；

25、所述信号处理电路的温湿度模块用于通过多项式拟合方法建立温度补偿模型；

26、所述信号调理电路用于对电压信号进行调理使其适合于ad转换模块的输入；

27、所述微控制器用于对数字信号进行处理并输出至显示设备。

28、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

29、通过电容型分压器对采集到的人体静电电位进行分压处理，电容型分压器可以将高电压的脉冲信号无失真的衰减为低电压信号，具有分压变比大，响应时间快，绝缘性能好的优点，适合人体电位测量，电压信号通过信号处理电路转换成数字信号后再流入显示设备，增强信号传输过程中的抗干扰能力，降低频率对分压比造成的影响；

30、通过人体接触传感器采集人体静电电位，对于接触测试的场景，人体电容c0会与电容型分压器的高压臂电容c1相接触，带电体的等效电容增加为c0+c1，实际电压u0下降为因此需要对电压测量值乘上的系数对其进行修正从而减少误差，具体地，分压器高压臂电容值低于2pf，降低接触测试对实际分压比的影响，提高了测量结果准确性；

31、所述电容型分压器、信号调理电路、信号处理电路、微控制器均放置于屏蔽外壳中，能够保护电压信号不被周围电磁环境干扰；

32、提出了一种新的温度补偿模型，可在电容型分压器的工作温度范围内实现温度补偿，无需确定分压器中高压臂电容与低压臂电容的温度系数的具体值，无需考虑温度对电容介质的介电常数造成的影响，减少了温度对测量的影响。

技术特征：

1.一种用于人体电位的测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于人体电位的测量方法，其特征在于，所述电容型分压器、信号调理电路、信号处理电路、微控制器之间信号连接。

3.根据权利要求1所述的用于人体电位的测量方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的用于人体电位的测量方法，其特征在于，所述根据所述电容型分压器中的温湿度模块采用多项式拟合方法建立温度补偿模型包括：

5.根据权利要求4所述的用于人体电位的测量方法，其特征在于，所述电容型分压器的工作温度范围为0℃～35℃。

6.根据权利要求1所述的用于人体电位的测量方法，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的用于人体电位的测量方法，其特征在于，还包括通过修正系数对所述电压信号进行修正；

8.根据权利要求1所述的用于人体电位的测量方法，其特征在于，所述电容型分压器、信号调理电路、信号处理电路、微控制器均放置于屏蔽外壳中。

9.根据权利要求1所述的用于人体电位的测量方法，其特征在于，所述电容型分压器设有±1kv与±6kv两个测试档位用于满足测试仪器对宽电压测试范围和低电压测试准确度的要求。

10.一种用于人体电位的测量装置，其特征在于，包括：依次信号连接的高压臂电容、低压臂电容、信号调理电路、信号处理电路、微控制器，以及用于保护电压信号不被周围电磁环境干扰的屏蔽外壳；

技术总结
本发明公开了一种静电测量技术领域的一种用于人体电位的测量方法及装置，旨在解决现有技术中难以处理人体活动产生的静电高压，并精确测量人体电位的技术问题。方法包括通过传感器采集人体静电电位；根据电容型分压器对人体静电电位进行分压处理形成电压信号；通过信号调理电路对电压信号进行调理；通过信号处理电路中的AD转换模块将调理后的电压信号转换成数字信号；将数字信号输入微控制器处理后再输出至显示设备完成测量。本发明能够解决现有技术中难以精确测量人体电位从而不能及时预防静电放电现象对电子器件和日常生活造成不便的技术问题。

技术研发人员：周婧洁,鲁凯,李舒,唐娟,薛赟赟,管美华,唐欣妍
受保护的技术使用者：南京市计量监督检测院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22