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靜電電壓表、靜電計(jì)、靜電電位儀的選用

 靜電信息網(wǎng) www.ESD-china.com    2004-09

     靜電電壓測(cè)量?jī)x表有接觸式和非接觸式，一般接觸式靜電電壓表如FS3靜電計(jì)的測(cè)量精度高些，但只能適用于測(cè)量金屬體的靜電電壓或電位，而非接觸式測(cè)量時(shí)勿需同帶電體接觸，不但能測(cè)量金屬體的靜電，也能測(cè)量絕緣體的靜電，且對(duì)被測(cè)量物體影響小。非接觸式靜電測(cè)量?jī)x主要有直接感應(yīng)式、振動(dòng)電容式、旋轉(zhuǎn)葉片式等幾種結(jié)構(gòu)。

 1、直接感應(yīng)式

   　現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大部分的靜電電壓表都是屬于這種類型，如EST101防爆型靜電電壓表等，其測(cè)量靜電電壓的基本原理是利用探頭與被測(cè)帶電體之間的電容直接感應(yīng)放大后顯示靜電電壓。由于靜電感應(yīng)，用這種儀表測(cè)量得到的是帶電體表面的電壓(或電位)的平均值，對(duì)于同一儀表，只要改變探頭至被測(cè)帶電體的距離，亦即改變電容的大小即可以改變儀表的量程。

 直接感應(yīng)式儀表經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，探頭上的感應(yīng)電壓將趨近于零。因此，直接感應(yīng)式儀表不能用作固定接入的監(jiān)測(cè)儀表。 但這種儀表成本很低，因而價(jià)格低廉深受用戶歡迎，但空氣中的帶電粒子、離子或儀表內(nèi)部的漏電流會(huì)使儀表讀數(shù)隨時(shí)間而漂移，在對(duì)物體測(cè)量之前要在遠(yuǎn)離被測(cè)量物體或靜電為零處清零，否測(cè)會(huì)因沒(méi)有清零或清零不正確而產(chǎn)生非常大的誤差。

 2．旋轉(zhuǎn)葉片式

    這種儀表由測(cè)量探頭，放大器、顯示儀表等環(huán)節(jié)組成。其探頭上有幾個(gè)旋轉(zhuǎn)葉片金屬極片由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，隨著極片不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，感應(yīng)極片上感應(yīng)出持續(xù)的交流訊號(hào)電壓。這種儀表探頭上的交流訊號(hào)也是經(jīng)過(guò)阻抗變換、放大、檢波之后，再通過(guò)顯示儀表顯示被測(cè)電壓。

    為了辨別帶電體的極性，可以借助給轉(zhuǎn)動(dòng)極片加上—定的電壓，通過(guò)儀表指示可鑒別被測(cè)帶電體電壓的極性。旋轉(zhuǎn)葉片式儀表也能用做固定接入的監(jiān)測(cè)儀表。但這種儀表探頭部分有一個(gè)小電動(dòng)機(jī)，消耗能量較多，而且容易受環(huán)境影響較大，電動(dòng)機(jī)容易磨損也會(huì)產(chǎn)生干擾，探頭體積較大。有些靜電超過(guò)量程時(shí)可能指示不但不增加，還會(huì)隨著電壓的升高而讀數(shù)變小的“反常”現(xiàn)象，因些不適于監(jiān)測(cè)重要部門的靜電，否則有可能出現(xiàn)極大的誤差。

3.集電式儀

    集電式儀表是利用放射性同位素使空氣電離，借以測(cè)量被測(cè)帶電體對(duì)地電壓。其結(jié)構(gòu)原理是放射性同位素(通常用鐳)，在放射性同位素作用下，空氣被電離，在被測(cè)帶電體與探頭之間形成微弱的氣體導(dǎo)電區(qū)域，在集電片上產(chǎn)生一個(gè)直流訊號(hào)電壓，儀表探頭內(nèi)有微量的放射性同位素。由于射線有可能泄漏，使用是不要對(duì)人體測(cè)量，而且探頭前方空氣氣流速度會(huì)影響空氣電離的密度，因而影響其測(cè)量準(zhǔn)確性，在空氣流速大時(shí)根本無(wú)法測(cè)量。

4．振動(dòng)電容式

    這種儀表如EST102振動(dòng)電容靜電計(jì)主要由測(cè)量探頭、交流放大器、振蕩器、相敏檢波器、顯示儀表、調(diào)零電源、穩(wěn)壓電源等組成。探極是一可振動(dòng)的金屬片，由于機(jī)械振動(dòng)，探極與被測(cè)帶電體之間的電容周期性地變化，于是，在被測(cè)帶電體靜電感應(yīng)的作用下，在探極上產(chǎn)生一個(gè)周期性變化的電壓訊號(hào)。因?yàn)榻涣饔嵦?hào)非常微弱，采用高輸入阻抗的阻抗變換器接受汛號(hào)，經(jīng)阻抗變換后輸入給量程轉(zhuǎn)換器。交流放大器接受量程轉(zhuǎn)換器的輸出訊號(hào)，予以放大后還原成直流信號(hào)。

　　振動(dòng)電容式儀表的探極上的交流訊號(hào)決定于被測(cè)帶電體的電壓和探極的振動(dòng)，不隨時(shí)間衰減，因此，這種儀表除可用作測(cè)量?jī)x表外，還可用作固定接入的監(jiān)測(cè)儀表。而采用振動(dòng)電容式儀表還能在有帶電粒子或離子如高壓放電、離子風(fēng)消電器產(chǎn)生的環(huán)境中穩(wěn)定工作，也能在塵土較多，濕度較大的環(huán)境中穩(wěn)定工作。不會(huì)像直接感應(yīng)式儀表那樣產(chǎn)生漂移，也沒(méi)有旋轉(zhuǎn)葉片式儀表那樣因電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)造成磨損而影響壽命和產(chǎn)生“反�！闭`差，更不會(huì)像集電式儀表測(cè)量電壓那樣對(duì)人體產(chǎn)生有害的心理作用和受空氣流動(dòng)的影響。這種儀表成本高因而價(jià)格也高。

　　振動(dòng)電容式儀表的探頭可以做成體積很小，分辨率高（空間分辨率達(dá)mm量級(jí)),能耗低(幾十mW或更低)，響應(yīng)快以便用于長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)靜電或電場(chǎng)的微型探頭。

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