[发明专利]一种便携式静电检测装置及其静电检测方法

说明书

技术领域

本发明属于检测领域，尤其涉及一种用于检测静电的便携式检测装置。

背景技术

静电检测表(仪)常用在各种场合中静电(静电量或静电放电量等等)的检测。

现有常用的静电检测表主要应用法拉第筒静电感应原理，做成平板式的非接触型静电感应传感器，将传感器上感应到的微弱电压，通过运算放大，在终端数字屏上显示，以便人们读取。

具体的，现有平板式传感器由二片金属片为主体，中间加入绝缘介质，类似电容器。其检测原理为：通过置于静电场中的平行板电容值C的改变来引起极板上电荷的变化，从而产生微弱电流，再利用微弱信号检测电路对此电流放大产生电压输出。可用下式来说明：

U＝Q(t)/C(t)

U——电容两极板间的电位差，由静电在其附近空间产生的电磁场所决定；

Q(t)——电荷；

C(t)——电场中的交变电容值。

当U固定时，极板上电荷Q(t)随C(t)而变化，Q(t)的变化导致两极板间的电荷相互移动，从而形成电流。对同一传感器而言，电流的大小反映了电场的强弱，也反映了静电的电压值。

平板式传感器有一个重要特点，就是电容变化量很小，只有几个PF，此特征使它极易受外界干扰，并联传感器虽能提高电容变化量，但寄生电容仍能影响变化量，严重时寄生电容远大于本体电容，使有用信号被寄生电容噪声淹没，以至传感器无法工作。这些寄生电容随温度、湿度、位置，以及元器件的性能等因素变化而变化。因此，测量静电时往往不够精确。

此外，现有板式静检测表在实际使用中，误差较大，重复检测一致性得不到保证，此类静电检测表作为定性检测使用没有问题，作为定量分析检测使用则勉为其难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种便携式静电检测装置及其静电检测方法，其通过机械振动/遮断的方式将所感应到的静电电压转变为交变电压，供输出和后续检测/放大单元使用，从根本上解决了静电的定量检测问题，且监测数据的后续放大/处理容易，检测数据的可重复性好，提高了静电检测的精度及稳定性。

本发明的技术方案是：提供一种便携式静电检测装置，包括静电感应传感器和电信号处理单元；所述的静电感应传感器用于感应/接收待测的静电直流感应电压，所述的电信号处理单元用于对检测数据进行后续处理和测量值的输出/显示，其特征是：所述的静电感应传感器包括一带有信号接收窗口的屏蔽壳体；在所述壳体的信号接收窗口内部，对应设置一金属质静电信号接收面；在壳体中设置电路板和一个位于电路板上且绝缘的信号传导支架；在所述的信号传导支架上，设置带有振动源的第一、第二振动电极片；在所述第一、第二振动电极片的前端，设置平行于金属质静电信号接收面的第一、第二遮掩片；所述第一、第二振动电极片的后端固定在信号传导支架上或经振动源固定在信号传导支架上，所述第一、第二振动电极片前端的遮掩片位于所述金属质静电信号接收面和壳体的信号接收窗口之间；其所述的电信号处理单元至少包括振动源驱动电路、信号放大电路、整流电路和单片机电路；其中，振动源驱动电路与第一、第二振动电极片上的振动源电连接，信号放大电路的输入端与金属质静电信号接收面电连接，信号放大电路的输出端经过整流电路与单片机电路的I/O端口连接，单片机电路的I/O端与振动源驱动电路的控制信号输入端连接。

进一步的，所述信号放大电路的输出端经过整流电路、模/数转换电路与单片机电路的I/O端口连接；所述单片机电路的I/O端口与LCD显示屏、输入键盘相连接；所述单片机电路的I/O端口与上位机的通讯端口对应连接。

具体的，所述的第一、第二遮掩片，与其各自所在的第一、第二振动电极片前端分别对应成90度夹角设置；所述的第一、第二遮掩片，位于平行于金属质静电信号接收面的同一平面内，或位于平行于金属质静电信号接收面的不同平面内。

所述的第一、第二振动电极片在振动源的驱动下，构成一组振动频率可控的振动音叉，通过音叉的振动，使得位于第一、第二振动电极片首端的遮掩片交替遮挡信号接收窗口或金属质静电信号接收面，将金属质信号接收面经信号接收窗口所感应/接收到的静电直流感应电信号，转换为交变电信号，供电信号处理单元进行后续数据处理。

所述的信号传导支架为门型或∏型结构；所述的第一、第二振动电极片为弹性簧片；所述的屏蔽壳体为金属壳体；所述的振动源驱动电路为常规压电陶瓷电/声换能电路或常规振荡/脉冲电路；所述的信号放大电路包括常规一级放大功能电路和二级放大功能电路；所述的整流电路为常规半波整流功能电路。