一种具有虚拟仪器技术的静电动态电位的测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种具有虚拟仪器技术的静电动态电位的测试装置，由模拟室、恒湿箱、数据采集及处理系统相互连接组成，模拟室包括旋转摩擦盘、静止摩擦盘、测温探头、测湿探头、升降控制装置、驱动电机，旋转摩擦盘与静止摩擦盘相对安装，且与驱动电机连接，静止摩擦盘通过施力托盘与升降控制装置连接，恒湿箱通过塑料管道与抽气泵、模拟室相连接，形成气体循环通路，数据采集及处理系统包括静电动态电位测量探头、主机、计算机，静电动态电位测量探头分别与主机、计算机依次相互连接。本装置结构完善，功能多，真实性强，信号处理能力强，可广泛应用于危险货物的贮存搬运作业过程或铁路、公路、轮船等运输过程，成本低廉，具有很强的应用价值。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及静电测试
，具体涉及一种静电动态电位测量装置。
技术介绍
静电放电(electrostatic discharge,简称ESD)是指带电体周围的场强超过 周围介质的绝缘击穿场强时，因介质产生电离而使带电体上的静电荷部分或全 部消失的现象。其产生的内因取决于物质的导电特性，体电阻率位于 10u 1015acm范围内的物质最容易产生静电；外因则是多种多样，如物体间 的摩擦、电场感应、介质极化、带电微粒附着等等。ESD造成的故障和危害通称静电灾害。与常规电能量相比，静电能量比 较小，往往被人们所忽视，但在静电放电过程中，瞬态大电流集中注入，易引 起火灾、爆炸、人体电击等事故。自20世纪中期以来，随着工业生产的高速 发展以及高分子材料的迅速推广应用，ESD灾害日益严重，逐渐成为火工、 化工、石油、粉末加工、燃气等行业引起火灾、爆炸等事故的主要诱发因素之 一，也是亚麻、化纤等纺织行业加工过程中的质量及安全事故隐患之一，更是 造成人体电击危害的重要原因之一。在微电子
，由于ESD危害每年 损失上百亿美元；在弹药、火工品及易燃易爆气体、粉尘存在的"静电危险场 所"，因ESD危害造成许多燃烧、爆炸等恶性事故；在航天、航空方面，ESD 危害曾使机毁人亡、火箭发射失败、卫星发生故障。因此，静电灾害防护研究 是各个行业面临的重点安全技术之一。静电灾害防护研究即静电安全工程学包括静电起/放电机理、静电作用机 理、ESD模型、静电测试技术、静电防护设计等方面。其中静电测试技术地 位特殊，它承担着探测"危险静电源"与评价材料静电性能的任务，无论是静 电机理研究还是静电防护设计都依赖于它。换句话说，静电测试是研究和实施 静电防护工程的技术基础，直接制约着静电防护理论与技术的发展。静电测试的对象包括电位、电量、电容、电阻率、泄漏电阻、电荷衰减时 间等参数。其中，对于静电防护措施的效能检验以及静电事故分析来说，最重 要、最直观的判断依据就是静电电位的高低。因此，静电电压表的研制一直是静电测试的主攻方向。目前，根据工作方式来分，静电电压表分为接触式和非 接触式两种；根据信号特性来分，静电电压表又可分为静电静态电位和静电动 态电位两种。接触式就是使被测物体与静电电压表直接接触，利用等电位原理进行测 量。该类仪器仅适用于静电导体带电电位的测量，对于更容易产生静电的绝缘 体则无能为力，其代表性产品为Q-V系列静电电压表。非接触式就是不与被 测物体接触，运用静电感应或空气电离的原理，间接测量带电体的静电电位。 该类仪器适用于测量导体、绝缘体及人体等的静电电位。根据工作原理的不同， 该类仪表分为直接感应式、交流调制式和空气电离式等三类。与接触式测量相 比，非接触测量结果受仪表输入电容、输入电阻的影响较小，但受测试距离、 带电体几何尺寸的影响较大。在现代静电安全工程中，静电灾害概率的大小，不仅决定于危险静电源的 静态电位的高低，而且与静电的动态电位更为关联。在危险货物搬运、堆码、 车辆运输等作业过程中，静电的动态电位尤其关键，必须把其峰值电位控制在 安全电位以下。因此，研制静电动态电位测试设备，准确测量不同环境条件下 危险静电源的动态电位值，对于制定静电灾害的防护技术措施和进行静电安全 管理工作是至关重要的。目前国内已有的静电电压表中，绝大部分的电位传递函数都是频率的函 数，对于不同频率的信号，其电位衰减比例不同，在实际测试中存在频率失真， 难以用于动态测试。例如，Q-V系列静电电压表采用光标指示，阻尼大，光标 稳定需要一定的时间，不能用于动态测试。真正能够用于静电动态电位的仪器 只有两种，一种是石家庄军械工程学院的刘尚合院士1988年主持研制的ZPD,-1 静电动态电位测试仪，另一种是北京市劳动保护科学研究所的黄久生博士 2003年主持研制的EST405静电动态计算机监测报警系统。ZPD-1静电动态电 位测试仪采用刘尚合院士提出的"信号自屏蔽-电荷耦合"测试原理，能够用 表头显示整个测试过程中被测电位信号的最大绝对值，便于确定静电源的动态. 特性及其危险性。但该仪器测试信号的衰减常数在107s数量级，对一般的测 试而言，此衰减对测试结果造成的影响可以忽略，但对长时间的监测仍有可能 引起较大的测试误差。因此，该仪器不宜用作监测仪表。EST405静电动态计 算机监测报警系统，采用阻容分压原理测量静电电位，由静电检测探头和报警 器组成，可以监测重要部门进出人员、货物的静电。但在许多静电隐患较大的危险物品作业过程，应用ZPD-1和EST405还存在缺陷。例如，在危险货物的 人工搬运作业过程中，及其在铁路、公路、轮船等运输途中，由于各种振动、 摩擦，静电容易积累到危险高位，时有运输车辆途中自燃事故的报道便是佐证， 上述作业过程中静电积累到多高，极性如何，由于成本与技术实施的限制，目 前尚无法实现全程实时监测；此外，无论是ZPD-l,还是EST405都是对现场 进行被动实时测量，不能对某一危险工况做出预先警示。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服现有技术的缺点和问题，提供一种具有虚 拟仪器技术的静电动态电位的测试装置，改装置能够对仓库、油轮、铁路/公 路运输领域中无法实时全程检测的作业过程(如易燃、易爆类危险物品的运输、 搬运、堆码等)，实现真实模拟，并能够连续、实时地记录、显示这些作业过 程中积累的静电动态电位的大小、极性及动态波形。本技术通过下述技术方案实现所述静电动态电位的测试装置由模 拟室、恒湿箱、数据采集及处理系统相互连接组成，所述模拟室包括工作室、 机座和机架，所述工作室安装在机座与机架之间，其顶部安装有机械手，内底 面设有测温探头和加热管，内侧面设有测湿探头；所述机座上安装有变频电机、 机座控制器，所述机座控制器分别与测温探头、加热管、变频电机电控连接， 所述变频电机通过旋转轴与安装于工作室底部的旋转摩擦盘相连接，所述旋转 摩擦盘上方相对安装有静止摩擦盘，静止摩擦盘通过施力轴与施力托盘下端固 定连接，所述施力托盘内放置施力砝码，且施力托盘上端与安装在所述机架上 的升降控制装置固定连接；所述恒湿箱通过塑料管道，其出气孔与抽气泵的进 气孔连接，其进气孔与模拟室后侧的出气孔连接；所述抽气泵的出气孔与模拟 室后侧的进气孔连接；所述溶液槽放在恒湿箱内，其内部盛满饱和盐溶液；所 述数据采集及处理系统包括静电动态电位测量探头、主机、计算机，所述静电 动态电位测量探头分别安装在施力轴和所述机械手上，且与主机、计算机依次 相互连接。为更好地实施本技术，所述旋转摩擦盘的形状为圆盘形，所述静止摩 擦盘的形状为开口形、条形、三角形、三叶形等圆盘形以外的任意一种，所述 摩擦材料的形状分别与各个旋转摩擦盘、静止摩擦盘的形状对应。所述升降控制装置包括托盘上端滑轮、钢绳、机架滑轮组、蜗杆、摇柄， 所述施力托盘上下端通过长螺栓与托盘上端滑轮的滑轮座相连接，钢绳一端与机架连接，其另一端通过托盘上端滑轮、机架滑轮组与所述蜗杆连接，蜗杆安 装在所述机座后部，所述摇柄安装在蜗杆的端部。所述升降控制装置的提升距离是0 200mm，各所述静电动态电位测量探 头在垂直、水平方向的信号采样位置调整范围均为0 100mm。所述变频龟机的转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有虚拟仪器技术的静电动态电位的测试装置，其特征在于：其由模拟室、恒湿箱、数据采集及处理系统相互连接组成，所述模拟室包括工作室、机座和机架，所述工作室安装在机座与机架之间，工作室顶部安装有机械手，内底面设有测温探头和加热管，内侧面设有测湿探头，背面设有出气孔、进气孔；所述机座上安装有变频电机、机座控制器，所述机座控制器分别与测温探头、加热管、变频电机连接，所述变频电机通过旋转轴与安装于工作室底部的旋转摩擦盘相连接，所述旋转摩擦盘上方相对安装有静止摩擦盘，静止摩擦盘通过施力轴与施力托盘下端固定连接，所述施力托盘内放置施力砝码，且施力托盘上端与安装在所述机架上的升降控制装置固定连接；所述恒湿箱通过塑料管道，其出气孔与抽气泵的进气孔连接，其进气孔与模拟室后侧的出气孔连接；所述抽气泵的出气孔与模拟室后侧的进气孔连接；所述溶液槽放在恒湿箱内，其内部盛满饱和盐溶液；所述数据采集及处理系统包括静电动态电位测量探头、主机、计算机，所述静电动态电位测量探头分别安装在施力轴和所述机械手上，且与主机、计算机依次相互连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：常天海，尹俊勋，梁添，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]