一种用于静电压检测的测试装置及其测试方法与流程

本发明属于静电检测，特别涉及一种用于对静电压检测仪器进行测试的装置及其测试方法。

背景技术：

1、在产品的生产制造、传输过程中，由于工艺操作中存在着大量挤压、剥离、摩擦动作，就会不可避免的产生大量的静电荷。这些静电荷会严重威胁产品质量安全，并降低生产效率，造成重大损失。因此，对产品所带静电荷的全面监测变得尤为重要。

2、目前对产品所带静电的监测，主要以监测产品表面静电压的方式进行，主要的监测仪器为静电电压表、静电压传感器。

3、目前市场上的静电压检测表、静电压传感器，大都利用静电感应原理，采用非接触式的静电检测方式，检测物体表面静电；其实质是对物体表面静电荷所产生的叠加静电场的检测。

4、现有的用于对静电压传感器进行测试的装置，均是按照国家计量标准《jjf1517-2015非接触式静电电压测量仪校准规范》的规定，采用一个可被加电的金属平板，对静电压传感器进行测试。测试过程相对简单，对金属平板施加不同的电压，使静电压传感器在不同的测试距离下对加电金属平板进行测试，以便对静电压传感器进行性能调试。

5、例如，授权公告日为2016年2月10日，授权公告号为cn 103499798 b的发明专利，公开了一种非接触式静电电压表校准装置及校准方法，该方案利用直流高压电源和金属平板电极，在电极中心附近局部空间获得标准静电场，其电压可溯源到标准直流高压电源；采用加重边缘效应的试验方法来检验金属平板电极的边缘效应。其承载金属平板电极的玻璃平板支架和保护电阻减少人员被电击的危险，垂直运动机构可调节被校准表的测试距离，采用可拆卸的游标卡尺，便于溯源。

6、然而，在实际工作中发现，对于绝缘带电体，其表面正、负电荷的分布，即表面电位分布，通常是不均匀的。物体静电电位显示为正电位时，并不代表此时物体没有带负电荷；或物体静电电位显示为负电位时，并不代表此时物体没有带正电荷；其中有可能混有正、负两种极性的电荷，因而其测试结果仅为某一表面的电位叠加值。

7、另外，静电压检测表、静电压传感器所测得的物体表面电压值与检测器到物体表面的安装距离有着重大关联，会直接影响最后的检测结果。

8、基于上述应用实际及检测、测试技术原因，现有用于对静电压传感器进行测试的装置，存在如下技术缺陷：

9、1)由于只采用一个加电的金属平板，对静电压传感器进行测试，因此每次测试只能对单极性静电压进行测试，无法针对多个不同带电极性与电压的物体表面进行模拟测试；

10、2)由于只采用一个加电的金属平板，对静电压传感器进行测试，因此无法针对不同水平面高度的多个物体表面或带电曲面进行模拟测试；

11、3)只对一金属板施加直流电压，对静电压传感器进行测试，而没有直接反映出面电荷密度这一静电场的本源参数对静电检测的影响。

12、在实际工作中，如何才能够科学、合理、直观的研究、展示实际带电物体电场分布状况，为静电压传感器产品性能提升及合理应用、推广提供支持，是实际静电压传感器产品设计、制造及应用工作中急待解决的一个技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供用于静电压检测的测试装置及其测试方法。其设置有多个检测平板，通过对多个检测平板分别施加同极性或不同极性、相同或不相同的静电压值或电荷量，以静电压或面电荷密度作为测试靶点，对静电压传感器进行测试；利用检测平板与接地的金属安装板之间设置的隔离电容，实现了电荷密度这一静电场本源参数对静电压检测影响的量化测试。

2、本发明的技术方案是：提供一种用于静电压检测的测试装置，包括静电压传感器，其特征是：

3、设置一组带有可移动滑块的水平滑动导轨和一组带有可升降滑块的垂直滑动导轨；

4、所述的水平滑动导轨和垂直滑动导轨与接地端电连接；

5、在垂直滑动导轨的可升降滑块上，固定设置一水平测试臂；

6、所述水平测试臂在水平滑动导轨所在平面的投影，与水平滑动导轨相交；

7、所述的静电压传感器设置在水平测试臂上；

8、在水平滑动导轨的可移动滑块上，可拆卸地设置至少两块检测平板；

9、每一个所述的检测平板，经至少一个聚四氟乙烯绝缘螺柱，固定于水平滑动导轨的可移动滑块上；

10、所述的聚四氟乙烯绝缘螺柱，可拆卸地设置在对应检测平板下表面的法向空间内；

11、在每一个检测平板与接地端之间，设置一个高压电容，构成每一个检测平板与接地端的电容隔离；

12、各个所述的检测平板之间，彼此电隔离；

13、各个所述检测平板的机械结构相同。

14、具体的，所述的静电压传感器通过安装杆安装固定于测试臂的下方；

15、所述的检测平板为金属板；

16、在所述水平滑动导轨的可移动滑块上设置有金属安装板，在金属安装板上设置有多个聚四氟乙烯绝缘螺柱安装孔，金属安装板的底部固定在水平滑动导轨的移动滑块上；

17、所述的金属安装板与接地端电连接；

18、所述的高压电容设置在聚四氟乙烯绝缘螺柱的内部，并与聚四氟乙烯绝缘螺柱胶封为一体；

19、所述聚四氟乙烯绝缘螺柱的上端，安装固定在检测平板的下表面；

20、所述聚四氟乙烯绝缘螺柱的底端，安装固定在金属安装板上；

21、各个所述高压电容的电容量相等或不相等；

22、每一个所述的检测平板，经过至少一个聚四氟乙烯绝缘螺柱，固定在金属安装板上；

23、在每一个检测平板与金属安装板之间，设置一个高压电容，构成每一个检测平板与金属安装板之间的隔离电容。

24、进一步的，用金属型材构建一个矩形立体空间的框架，在框架的外表面或内表面，设置防静电塑料板或导静电塑料板，构成一个具有整体静电屏蔽功能的介电屏蔽箱；

25、所述的水平滑动导轨和垂直滑动导轨与所述的框架固定安装为一体；

26、所述的框架与接地端电连接；

27、所述的水平滑动导轨和垂直滑动导轨设置在介电屏蔽箱内，防止外界空间电荷和/或静电场对内部静电测试的影响，预防测试人员误触碰带电的检测平板，防止人员遭受电击。

28、具体的，所述检测平板的形状、大小和材质根据需要选择加工；

29、使用直流高压电源对各个检测平板施加不同极性和大小的电压，或采用包括电晕喷电在内的方法，使各个检测平板带上不同极性和数量的静电荷。

30、进一步的，通过更换内置有不同高压电容值的高压电容的聚四氟乙烯螺柱，来改变检测平板表面的电荷密度；进而模拟测试物体表面不同部位静电荷量不同的情况，或模拟周围存在不同带电量的多个物体；或模拟测试静电压相同而静电荷密度不同的物体。

31、本发明的技术方案，还提供了一种采用权利要求1所述测试装置进行静电压检测的测试方法，其特征是：

32、1)分析并确定带电物体的典型带电情况；

33、所述带电物体的典型带电情况至少包括以下类型：

34、a)带电物体表面带电极性相同，且不同部位的带电量/静电压也相同；

35、b)带电物体表面带电极性相同，但不同部位的带电量/静电压不同；

36、c)带电物体表面带电极性不同，但不同部位的带电量/静电压相同；

37、d)带电物体表面带电极性不同，且不同部位的带电量/静电压也不同；

38、2)对静电压传感器进行初始校准；

39、3)分别以静电压和电荷密度作为测试靶点，测试不同典型带电情况下的试验数据；

40、4)分别对不同类型测试条件下的测试数据进行曲面/曲线拟合，得到对应的拟合公式；

41、5)依据以电荷密度为测试靶点的测试数据拟合公式，对以静电压为测试靶点的测试数据拟合公式进行加权修正，得到隐含电荷密度因素的综合静电压拟合公式；

42、6)将静电压综合拟合公式程序化，写入静电压传感器的单片机内，并根据带电物体电容率的不同调用相应的检测程序。

43、具体的，在测试前，先用只保留一个检测平板的测试装置对静电压传感器进行校准。

44、进一步的，所述的测试方法，以静电压作为测试靶点，对静电压传感器进行测试：

45、1)对测试装置的多个检测平板施加同极性的相同静电压值或电荷量，对静电压传感器进行测试，模拟测试带电物体表面带电极性相同，且不同部位的带电量/静电压也相同的带电情况；

46、2)对测试装置的多个检测平板施加同极性的不同静电压值或电荷量，对静电压传感器进行测试，模拟测试带电物体表面带电极性相同，但不同部位的带电量/静电压不同的带电情况；

47、3)对测试装置的多个检测平板施加不同极性的相同静电压值或电荷量，对静电压传感器进行测试，模拟测试带电物体表面带电极性不同，但不同部位的带电量/静电压相同的带电情况；

48、4)对测试装置的多个检测平板施加不同极性的不同静电压值或电荷量，对静电压传感器进行测试，模拟测试带电物体表面带电极性不同，且不同部位的带电量/静电压也不同的带电情况。

49、5)在上述各个测试条件下，分别针对每个检测平板进行静电压检测，再将静电压传感器移至多个检测平板的几何中心进行静电压检测，获得叠加后的静电压；

50、6)在上述各个测试条件下，将各个检测平板设置在不同的水平高度，即，将各个检测平板与静电压传感器的测试距离设置为不同值，以模拟测试曲面带电物体的静电场分布。

51、具体的，本发明所述的测试方法，以面电荷密度作为测试靶点，对静电压传感器进行测试；检测平板上所加电压与以静电压作为测试靶点时所加电压的极性与数值相同，且测试方位与距离也应相同：

52、1)只保留一个检测平板，依次对其设置不同的隔离电容，在不同的隔离电容下施加相同的静电压值，对静电压传感器进行测试，模拟测试不同材质带电物体表面静电压相同，但带电量不同的带电情况；

53、2)依次对多个检测平板设置不同的隔离电容，然后对测试装置的多个检测平板施加同极性的相同静电压值，对静电压传感器进行测试，模拟测试带电物体表面不同部位静电压相同，但带电量不同的带电情况；

54、3)在上述多个检测平板测试条件下，分别针对每个检测平板进行静电压检测，再将静电压传感器移至多个检测平板的几何中心，进行静电压检测，以获得叠加后的静电压；

55、4)在上述多个检测平板测试条件下，将各个检测平板设置在不同的水平高度，各个检测平板与静电压传感器的测试距离为不同值，以模拟测试曲面带电物体的静电场分布。

56、进一步的，所述的测试方法，通过设置多个检测平板，能够模拟测试到不同带电极性与静电压的多个带电物体所在空间内，任意一点的静电参数，直观的观察到多个带电体所形成的静电场的变化规律；

57、所述的测试方法，利用检测平板与接地的金属安装板之间设置的隔离电容，实现了电荷密度这一静电场本源参数对静电压检测影响的量化测试。

58、与现有技术比较，本发明的优点是：

59、1.本发明的技术方案，由于设置了多个检测平板，就可便捷的模拟测试到不同带电极性与静电压的多个带电物体所在空间内，任意一点的静电参数，直观的看到多个带电体所形成的静电场的变化规律，加深对相邻的多个带电物体所形成的空间静电场特性的认识，为静电压传感器检测的性能的提高及其更科学的应用提供试验支持；

60、2.本测试装置利用检测平板与接地金属安装板之间设置的隔离电容，实现了电荷密度这一静电场本源参数对静电压检测影响的量化测试，有利于更深入的探究不同材质带电物体静电场分布规律，提高静电压传感器检测的性能及其检测方法的科学性、合理性；

61、3.当进行高静电压测试时，位于检测平板覆盖的下方空间内的聚四氟乙烯螺柱上积累的静电荷不会对测试造成影响，因为高压平板始终处于与高压电源的电连接状态，而只要高压电源输出稳定，其平板上产生的静电场会自动屏蔽处于平板下方聚四氟乙烯螺柱上的静电荷，使其产生的静电场无法穿过平板向上传输；

62、4.当进行零电位测试时，位于检测平板覆盖的下方空间内的聚四氟乙烯螺柱上积累的静电荷不会对测试造成影响，因为此时高压平板始终处于零电位状态，与地连接，会自动屏蔽处于平板下方聚四氟乙烯螺柱上的静电荷，使其产生的静电场无法穿过平板向上传输；

63、5.将检测平板设置于介电屏蔽箱内，可有效防止外界空间电荷和/或静电场对内部静电测试的影响；

64、6.同时本技术方案通过设置介电屏蔽箱，可有效的预防测试人员误触碰带电的检测平板，防止人员遭受电击。