静电电压检测方法与流程

1.本发明涉及静电电压检测领域，尤其涉及一种静电电压检测方法。


背景技术：

2.在现有的静电电压检测技术中，使用多种复杂的结构和工艺方法，检测到的数值的精度不高、偏差值大多在10%左右。体型大，多是作为单独的测试仪器或设备使用、没办法连接在静电消除器上使用。离子化设备对电场是有干扰的。
3.因此，现有技术中离子化设备成本高体积大，并且无法应用在静电消除器中。离子化设备对电场的测量是有干扰的，可能会导致测量的不精准。这也是为什么没有人将其应用在静电消除器上的重要原因之一。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种静电电压检测方法。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种静电电压检测方法，包括：采用线圈测量区域交变磁场；根据所述磁场计算得到磁感应强度，根据所述磁感应强度计算得到磁场强度；根据所述磁场强度计算得到电场强度，通过所述电场强度，计算得到静电电压。
6.根据本发明的一个方面，所述采用线圈测得区域交变磁场为：将由铁氧体或者取向钢和铜线制成的线圈置于交变磁场中，线圈感应出感应电动势，当线圈闭合时，磁通量的变化将会产生感应电流，实现磁场测量。
7.根据本发明的一个方面，所述铁氧体采用pc50以上的芯材，所述铜线采用漆包线。
8.根据本发明的一个方面，在根据所述磁场计算得到磁感应强度之前，还包括获取稳定的磁场信号，所述获取稳定的磁场信号的方法包括：在所述线圈的两端并联电阻；在垂直于所述线圈的中心位置设置霍尔元件。
9.根据本发明的一个方面，所述根据所述磁场计算得到磁感应强度为：在所述霍尔元件两端的管脚处通入控制电流，霍尔元件另外两端管脚将产生霍尔电势，之间的关系为：；式中，为霍尔电势，为元件系数，为控制电流，b为磁感应强度，d为霍尔元件的厚度；其中，霍尔元件的厚度d为定值，则也为定值u，则；则霍尔电势与磁感应强度b成正比，据此测量得到磁感应强度。
10.根据本发明的一个方面，所述霍尔元件的厚度d为0.3mm~6mm。
11.根据本发明的一个方面，所述根据所述磁感应强度计算得到磁场强度采用公式：；式中，b是磁感应强度；是真空中的磁导率，是常数；m是磁化强度，h为磁场强度。
12.根据本发明的一个方面，根据所述磁场强度计算得到电场强度，通过所述电场强度，计算得到静电电压为：根据所述磁场强度，经过麦克斯韦方程组得出所述电场强度，式中e为电场强度，t为时间，为哈密顿算子，为偏导符号；通过电场强度公式计算得出所述静电电压。
13.根据本发明的方案，能够实现以下技术效果：根据本发明的方法，本发明仅仅采用线圈布置在风机风窗上，然后通过线圈测得磁场，再通过稳定的磁场转换为电场，如此设置使得可以采用结构足够简单、体积足够小的测量结构即可实现对电场的精准测量。
14.根据本发明的方法，本发明是采用线圈测得磁场后，将磁场先稳定得到稳定的磁场信号后，将磁场转换为电场。如此过程可以保证得到的电场结果是稳定且精准的。值得注意的是，在本发明中，计算得到磁场强度之后、没有直接转换电场，目的是防止离子化环境下的干扰。使用的方式是将磁场强度转化为磁感应强度之后再计算得到电场、以此增加电压的感应，使得最后得到的电压结果足够准确。
15.根据本发明的方法，能够有效解决离子化对电场感应造成的干扰、降低生产成本、减小体积。因为，一方面，离子化会产生正负离子，正负离子产生的电子/电荷会对周围电场造成影响，但是相对于磁场造成的影响会小很多，本技术通过检测磁场的方式转换为电场、可以得到更为精准的数值。另一方面，在电场检测设备中，通常需要特殊的结构件。包括绝缘的特殊材质、感应的面积和得到信号的光滑程度，都会对测量结果产生很大的影响。为了减少这类情况的发生就需要生产高精度的结构件、使用特殊的稀缺材质来弥补，这样会导致成本的大幅增加。而本技术无需采用特殊构件和特殊材质等即可实现电场测量。第三方面，电场检测设备通常体积较大，最小的设备有小尺寸的平板电脑大小，大些的要到笔记本电脑的尺寸（特殊的感应设备会更大）。而本技术采用的方法仅仅需要一个线圈的设置，检测设备的体积足够小。由此可知，通过本发明的上述方法可以有效解决上述现有技术中的技术问题。使得电场检测更加精准无误，检测过程更加简单便捷。
16.根据本发明的方法，获取稳定的磁场信号的方法包括：在所述线圈的两端并联电阻；在垂直于所述线圈的中心位置设置霍尔元件。如此设置，两端并联电阻之后，虽然获取的实际信号减小了、但是同时噪声也减小了，由于在前面的线圈材质上做了提升、所以只减少到了可以正常使用的程度。这样就可以在获取信号的同时降低噪声。垂直于线圈中新的霍尔元件是为了产生霍尔电势，霍尔电势作为辅助测量可以补充线圈的不足。因此可以获取稳定的磁场信号。
附图说明
17.图1示意性表示根据本发明的静电电压检测方法的流程图；图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的线圈的结构图；图3示意性表示线圈应用与离子风机封窗上的结构图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.图1示意性表示根据本发明的静电电压检测方法的流程图，如图1所示，根据本发明的静电电压检测方法，包括以下步骤：a. 采用线圈测得区域交变磁场；b. 根据所述磁场计算得到磁感应强度，根据所述磁感应强度计算得到磁场强度；c. 根据所述磁场强度计算得到电场强度，通过所述电场强度，计算得到静电电压。
20.根据本发明的上述方法，能够有效解决离子化对电场感应造成的干扰、降低生产成本、减小体积。因为，一方面，离子化会产生正负离子，正负离子产生的电子/电荷会对周围电场造成影响，但是相对于磁场造成的影响会小很多，本技术通过检测磁场的方式转换为电场、可以得到更为精准的数值。另一方面，在电场检测设备中，通常需要特殊的结构件。包括绝缘的特殊材质、感应的面积和得到信号的光滑程度，都会对测量结果产生很大的影响。为了减少这类情况的发生就需要生产高精度的结构件、使用特殊的稀缺材质来弥补，这样会导致成本的大幅增加。而本技术无需采用特殊构件和特殊材质等即可实现电场测量，只采用线圈即可实现磁场和电场的转换从而得到准确的电场。第三方面，电场检测设备通常体积较大，最小的设备有小尺寸的平板电脑大小，大些的要到笔记本电脑的尺寸（特殊的感应设备会更大）。而本技术采用的方法仅仅需要一个线圈的设置，检测设备的体积足够小。由此可知，通过本发明的上述方法可以有效解决上述现有技术中的技术问题。使得电场检测更加精准无误，检测过程更加简单便捷。
21.根据本发明的一种实施方式，在上述a步骤中，采用线圈测得区域交变磁场为：将由铁氧体、取向钢或者铜线制成的线圈置于交变磁场中，线圈感应出感应电动势，当线圈闭合时，磁通量的变化将会产生感应电流，实现磁场测量。
22.在本实施方式中，根据电磁感应的原理测量磁场是一种常用的磁场测量方法，感应线圈在测量近距离的交变磁场时具有良好的效果。感应电动势中的测量中，与交变磁场中的线圈匝数和磁芯的材质有很大的关系，原因如公式，e(t)是产生的感应电动势；n*a是线圈总匝数和面积的乘积；b（t）是通过线圈的磁通密度；t是时间。
23.进一步地，图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的线圈的结构图。如图2所示，在本实施方式中，线圈包括由铁氧体（需在pc50以上材质）或者铷铁硼、高导非晶、高密度取向钢等材料制成的金属环1，以及缠绕在金属环1外侧的漆包线2。如此设置，因为这几种材料的导率比较高，探测数据会更大一些、便于下文中的磁电转换。
24.图3示意性表示线圈应用与离子风机风窗上的结构图。由图2和图3可知，本发明仅仅采用上述线圈布置在风机风窗上，然后通过线圈测得磁场，再通过稳定的磁场转换为电场，如此设置使得可以采用结构足够简单、体积足够小的测量结构即可实现对电场的精准测量，由此，解决了现有技术中电场检测设备通常体积较大而且测量结果不够准确的问题。
25.根据本发明的上述方案，实际上，本发明是为了在交变电场的感应中有良好的效果并且减少生产工艺的难度，所以将磁芯的材质做了限定：铁氧体需要选择pc50以上的芯材，必要时选择增加镜面和高导工艺；不锈钢选择取向钢；其他可以达到相应条件的金属也可以作为感应的条件。铜线虽然使用普通材料也可以，但是最好优先使用漆包线，采用漆包线可以防止铜线和磁芯直接发生接触产生大噪声。
26.进一步地，根据本发明的一种实施方式，在根据所述磁场计算得到磁感应强度之前，即在上述b步骤之前，还包括获取稳定的磁场信号，在本实施方式中，获取稳定的磁场信号的方法包括：在所述线圈的两端并联电阻；在垂直于所述线圈的中心位置设置霍尔元件。
27.如此设置，两端并联电阻之后，虽然获取的实际信号减小了、但是同时噪声也减小了，由于在前面的线圈材质上做了提升、所以只减少到了可以正常使用的程度。这样就可以在获取信号的同时降低噪声。垂直于线圈中新的霍尔元件是为了产生霍尔电势，霍尔电势作为辅助测量可以补充线圈的不足。因此可以获取稳定的磁场信号。
28.在本实施方式中，在线圈绕线的两端并联电阻即实际测量的为电阻两端的电压信号，磁场信号稳定后即可实现稳定精准的电压信号的生成，稳定精准的电压信号生成后便可以将稳定的电压信号转换为感应电动势量输入到pcb电路板中进行处理。
29.进一步地，根据本发明的一种实施方式，根据磁场计算得到磁感应强度为：在霍尔元件两端的管脚处通入控制电流，霍尔元件另外两端管脚将产生霍尔电势，之间的关系为：；式中，为霍尔电势，为元件系数，为控制电流，b为磁感应强度，d为霍尔元件的厚度；其中，霍尔元件的厚度d为定值，则也为定值u，则；则霍尔电势与磁感应强度b成正比，据此测量得到磁感应强度。
30.在本实施方式中，霍尔元件的厚度d为0.3mm~6mm。如此设置，可以使得的得数更大一些，同时符合器件选型要求。
31.根据本发明的一种实施方式，磁感应强度测量之后可以直接由计算出磁场强度，其中，h为磁场强度，b是磁感应强度；是真空中的磁导率，是常数；m是磁化强度，由于磁芯的材质和线圈匝数是固定的，所以也可以直接计算得出磁场强度。
32.磁场强度得出后，可经由麦克斯韦方程组得出电场强度，式中e为电场强度，t为时间，为哈密顿算子，为偏导符号；进而通过电场强度公式计算得出静
电电压。
33.由上可知，本发明是采用线圈测得磁场后，将磁场先稳定得到稳定的磁场信号后，将磁场转换为电场。如此过程可以保证得到的电场结果是稳定且精准的。值得注意的是，在本发明中，计算得到磁场强度之后、没有直接转换电场，目的是防止离子化环境下的干扰。使用的方式是将磁场强度转化为磁感应强度之后再计算得到电场、以此增加电压的感应，使得最后得到的电压结果足够准确。
34.根据本发明的上述方法，能够有效解决离子化对电场感应造成的干扰、降低生产成本、减小体积。因为，一方面，离子化会产生正负离子，正负离子产生的电子/电荷会对周围电场造成影响，但是相对于磁场造成的影响会小很多，通过检测磁场的方式转换为电场、可以得到更为精准的数值。另一方面，在电场检测设备中，通常需要特殊的结构件。包括绝缘的特殊材质、感应的面积和得到信号的光滑程度，都会对测量结果产生很大的影响。为了减少这类情况的发生就需要生产高精度的结构件、使用特殊的稀缺材质来弥补，这样会导致成本的大幅增加。第三方面，电场检测设备通常体积较大，最小的设备有小尺寸的平板电脑大小，大些的要到笔记本电脑的尺寸（特殊的感应设备会更大）。所以，通过本发明的上述方法可以有效解决上述现有技术中的技术问题。使得电场检测更加精准无误，检测过程更加简单便捷。
35.以上实施例只是用于帮助理解本发明的制作方法及其核心思想，具体实施不局限于上述具体的实施方式，本领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的变化，均落在本发明的保护范围。