一种用于振动电容式静电传感器的机械振动结构的制作方法

1.本实用新型涉及静电测试技术领域，特别涉及一种用于振动电容式静电传感器的机械振动结构。


背景技术：

2.随着我国改革开放的深入，我国各行业先进技术迅速发展，静电研究成果逐渐被应用到各行各业中，利用静电感应、高压静电场的气体放电等效应和原理，实现多种加工工艺和加工设备，例如利用静电除尘、复印、喷涂、纺纱、植绒等；但静电的存在同样会带来一些威胁和隐患，静电放电(esd)会造成电子设备故障和误动作，促进电子器件老化，降低生产成品率，在多易燃易爆物或粉尘的生产场所易引起爆炸和火灾，静电吸附导致胶片、塑料、造纸印刷工业收卷不齐，影响产品质量，造成安全隐患，中国电子工业每年因静电造成直接经济损失高达数十亿人民币，如果处理不当，静电的存在将严重威胁国民经济的安全。因此，为充分掌握并完善静电的应用，静电的防护与测量尤为重要，对静电进行准确测量是关键前提，静电测量核心部件为静电传感器，目前市场上的振动电容式静电传感器电容改变方式主要有变极距法和变面积法。其中变极距法是通过改变极板间垂直距离，该方法在极板上下振动时会出现不平行情况，使得极板相对面积发生改变，空气阻尼较大导致每次振幅不一致，两个变量同时改变造成传感器测量误差的增大；变面积法则改变极板间相对表面积，但传统测量方向采用横向测量，导致传感器整体与待测试品相对表面积较大，加快了静电的泄放，改变了表面电荷的分布状态，影响了静电测量的准确度；同时结构的固定多采用粘接方式，安装位置无法统一，造成装置一致性较差；振动梁连接不合理导致传动不一致，振动幅度小且易受到干扰。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的在于提供一种用于振动电容式静电传感器的机械振动结构，旨在应用于高精度静电测量领域完成多环境场所下的静电检测任务，可以有效解决背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
5.一种用于振动电容式静电传感器的机械振动结构，包括静电传感器，所述静电传感器外部一侧设有待测试品，所述待测试品被测表面与静电传感器一侧平行且保持间隙，所述静电传感器与待测试品被测表面共同构成电容器，所述静电传感器外部边缘设有静电传感器外壳，所述静电传感器内部设有振动发生器，所述振动发生器一端设有尾端固定支架，所述尾端固定支架一侧固定设有连接梁，所述连接梁远离尾端固定支架一侧的两端分别固定设有第一机械振动梁和第二机械振动梁，所述第一机械振动梁平行于第二机械振动梁，所述第一机械振动梁远离尾端固定支架的一端固定设有第一振动片，所述第一振动片垂直于第一机械振动梁的长度方向，所述第二机械振动梁远离尾端固定支架的一端固定设有第二振动片，所述第二振动片垂直于第二机械振动梁的长度方向，所述第一机械振动梁
内壁中部贴附设有第一陶瓷片，所述第二机械振动梁内壁中部贴附设有第二陶瓷片，所述尾端固定支架远离第一机械振动梁的一端设有第一定位齿，所述第一定位齿与连接梁之间设有定位孔，所述连接梁靠近第一机械振动梁和第二机械振动梁的一端中部设有第二定位齿，所述尾端固定支架外部设有静电传感器外壳，所述尾端固定支架通过定位孔机械固定于静电传感器外壳，所述第一定位齿将尾端固定支架电性连接固定于静电传感器外壳上，所述第二定位齿将连接梁电性连接固定于静电传感器外壳上，所述连接梁靠近第一机械振动梁和第二机械振动梁的一端两侧分别设有连接副梁，所述连接副梁与定位孔之间设有连接主梁，所述连接主梁和连接副梁共同组成连接梁，所述连接副梁远离尾端固定支架的一侧两边分别固定设有第一机械振动梁和第二机械振动梁，所述第一振动片与第二振动片呈对称分布设置，所述第一振动片靠近第一机械振动梁的一侧固定设有第一弧形板，所述第一弧形板另一端设有第一矩形板，所述第一矩形板垂直于第一机械振动梁的长度方向，所述第二振动片靠近第二机械振动梁的一侧固定设有第二弧形板，所述第二弧形板另一端设有第二矩形板，所述第二矩形板垂直于第二机械振动梁的长度方向，所述第一弧形板和第一矩形板连接并组成第一振动片，所述第二弧形板和第二矩形板连接并组成第二振动片，所述第一矩形板和第二矩形板处于同一平面且两者之间保持间隙，所述第一弧形板远离第一矩形板的一端固定连接第一机械振动梁，所述第二弧形板远离第二矩形板的一端固定连接第二机械振动梁。
6.优选的，所述尾端固定支架、连接梁、第一机械振动梁、第二机械振动梁、第一陶瓷片、第二陶瓷片、第一振动片和第二振动片共同构成振动发生器。
7.优选的，所述第一振动片与第二振动片均做接地处理，所述电容器通过静电感应原理带电，所述第一振动片与第二振动片周期性屏蔽静电传感器感应面相对表面积，所述电容器电容量大小通过振动方式改变待测试品与静电传感器之间的感应相对表面积来实现。
8.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：测量前，固定测量距离，保证静电测量结果的一致性，将第一振动片、第二振动片分别接地起屏蔽作用，采用变面积屏蔽法改变电容器的电容值，测量时，分别贴设于第一机械振动梁、第二机械振动梁内侧的第一陶瓷片、第二陶瓷片，通电后由于压电效应而产生振动，从而带动第一振动片、第二振动片进行周期振动，第一振动片、第二振动片对静电传感器感应面进行周期屏蔽，改变静电传感器与待测试品相对面积大小，从而改变电容量的大小，当电容器的电容量发生周期性变化时，引起电荷量的改变，由于电荷量的改变，产生微弱电流信号，在静电传感器内部电路中感应出周期性电流，将上述感应电流引入微弱信号检测电路中，转换为电压信号并做放大处理，得到电压信号，即为测量感应处理信号，完成静电的检测。该装置将探测方向由传统的水平方向改变为竖直方向，使得测量面积明显减小，使测量点位更加精准；减小了静电传感器与待测试品表面间的感应相对表面积，延缓了静电电荷的泄放过程，提高了静电测量过程中的稳定性与准确性；连接梁的应用使得第一机械振动梁与第二机械振动梁之间的振动联系更加稳定，提高了第一振动片与第二振动片的振动幅度与振动稳定性，进而保证了静电传感器应用于小信号高精度的静电测量领域；在定位孔铆接固定与在定位齿焊接固定的联合设置大大提高了该振动装置的安装一致性，相较于市场上已有传感器内部结构组装一致性较差的问题，该结构的应用有益于推动静电传感器的产品化与规范化，该装置结构科学合
理，使用安全可靠，为人们提供了很大的帮助。
附图说明
9.图1为本实用新型一种用于振动电容式静电传感器的机械振动结构的振动发生器组成示意图。
10.图2为本实用新型一种用于振动电容式静电传感器的机械振动结构的电容器组成局部透视示意图。
11.图3为本实用新型一种用于振动电容式静电传感器的机械振动结构的静电传感器外壳示意图。
12.图中：1、尾端固定支架，101、定位孔，102、第一定位齿，2、连接梁，201、连接主梁，202、连接副梁，203、第二定位齿，3、第一机械振动梁，4、第二机械振动梁，5、第一陶瓷片，6、第二陶瓷片，7、第一振动片，701、第一弧形板，702、第一矩形板，8、第二振动片，801、第二弧形板，802、第二矩形板，9、静电传感器外壳，10、待测试品，11、电容器，12、静电传感器，13、振动发生器。
具体实施方式
13.为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
14.如图1-3所示，一种用于振动电容式静电传感器的机械振动结构，包括静电传感器12，静电传感器12外部一侧设有待测试品10，待测试品10被测表面与静电传感器12一侧平行且保持间隙，静电传感器12与待测试品10被测表面共同构成电容器11，静电传感器12外部边缘设有静电传感器外壳9，静电传感器12内部设有振动发生器13，振动发生器13一端设有尾端固定支架1，尾端固定支架1一侧固定设有连接梁2，连接梁2远离尾端固定支架1一侧的两端分别固定设有第一机械振动梁3和第二机械振动梁4，第一机械振动梁3平行于第二机械振动梁4，第一机械振动梁3远离尾端固定支架1的一端固定设有第一振动片7，第一振动片7垂直于第一机械振动梁3的长度方向，第二机械振动梁4远离尾端固定支架1的一端固定设有第二振动片8，第二振动片8垂直于第二机械振动梁4的长度方向，第一机械振动梁3内壁中部贴附设有第一陶瓷片5，第二机械振动梁4内壁中部贴附设有第二陶瓷片6，尾端固定支架1远离第一机械振动梁3的一端设有第一定位齿102，第一定位齿102与连接梁2之间设有定位孔101，连接梁2靠近第一机械振动梁3和第二机械振动梁4的一端中部设有第二定位齿203，尾端固定支架1外部设有静电传感器外壳9，尾端固定支架1通过定位孔101机械固定于静电传感器外壳9，第一定位齿102将尾端固定支架1电性连接固定于静电传感器外壳9上，第二定位齿203将连接梁2电性连接固定于静电传感器外壳9上，连接梁2靠近第一机械振动梁3和第二机械振动梁4的一端两侧分别设有连接副梁202，连接副梁202与定位孔101之间设有连接主梁201，连接主梁201和连接副梁202共同组成连接梁2，连接副梁202远离尾端固定支架1的一侧两边分别固定设有第一机械振动梁3和第二机械振动梁4，第一振动片7与第二振动片8呈对称分布设置，第一振动片7靠近第一机械振动梁3的一侧固定设有第一弧形板701，第一弧形板701另一端设有第一矩形板702，第一矩形板702垂直于第一机械振动梁3的长度方向，第二振动片8靠近第二机械振动梁4的一侧固定设有第二弧形板801，第
二弧形板801另一端设有第二矩形板802，第二矩形板802垂直于第二机械振动梁4的长度方向，第一弧形板701和第一矩形板702连接并组成第一振动片7，第二弧形板801和第二矩形板802连接并组成第二振动片8，第一矩形板702和第二矩形板802处于同一平面且两者之间保持间隙，第一弧形板701远离第一矩形板702的一端固定连接第一机械振动梁3，第二弧形板801远离第二矩形板802的一端固定连接第二机械振动梁4。
15.本实施例中，优选的，尾端固定支架1、连接梁2、第一机械振动梁3、第二机械振动梁4、第一陶瓷片5、第二陶瓷片6、第一振动片7和第二振动片8共同构成振动发生器13。
16.本实施例中，优选的，第一振动片7与第二振动片8均做接地处理，电容器11通过静电感应原理带电，第一振动片7与第二振动片8周期性屏蔽静电传感器12感应面相对表面积，电容器11电容量大小通过振动方式改变待测试品10与静电传感器12之间的感应相对表面积来实现。
17.需要说明的是，本实用新型为一种用于振动电容式静电传感器的机械振动结构，测量前，固定测量距离，保证静电测量结果的一致性，将第一振动片7、第二振动片8分别接地起屏蔽作用，采用变面积屏蔽法改变电容器11的电容值，测量时，分别贴设于第一机械振动梁3、第二机械振动梁4内侧的第一陶瓷片5、第二陶瓷片6，通电后由于压电效应而产生振动，从而带动第一振动片7、第二振动片8进行周期振动，第一振动片7、第二振动片8对静电传感器12感应面进行周期屏蔽，改变静电传感器12与待测试品10相对面积大小，从而改变电容量的大小，当电容量发生周期性变化时，电容器12的电容量的变化引起电荷量的改变，由于电荷量的改变，产生微弱电流信号，在静电传感器12内部电路中感应出周期性电流，将上述感应电流引入微弱信号检测电路中，转换为电压信号并做放大处理，得到电压信号，即为测量感应处理信号，完成静电的检测。该装置将探测方向由传统的水平方向改变为竖直方向，使得测量面积明显减小，使测量点位更加精准；减小静电传感器12与待测试品10表面间的感应相对表面积，延缓了静电电荷的泄放过程，提高了静电测量过程中的稳定性与准确性；连接梁2的应用使得第一机械振动梁3与第二机械振动梁4之间的振动联系更加稳定，提高了第一振动片7与第二振动片8的振动幅度与振动稳定性，进而保证了静电传感器12应用于小信号高精度的静电测量领域；在定位孔101铆接固定与在定位齿102焊接固定的联合设置大大提高了该振动装置的安装一致性，相较于市场上已有传感器内部结构组装一致性较差的问题，该结构的应用有益于推动静电传感器12的产品化与规范化，该装置结构科学合理，使用安全可靠，为人们提供了很大的帮助。
18.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。