[发明专利]电介质极化电容式静电场测量方法和系统

权利要求书

1.一种电介质极化电容式静电场测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)制备一个传感器，该传感器由一对电极和电容器芯构成，一对电极为两块导体板，粘结在电容器芯的两侧端面上，两块导体板连接出两根导线形成传感器的端口；

(2)在步骤(1)制备的传感器端口施加一个电压，使构成电容器芯的电介质在垂直于导体板的方向上被极化，并且使电容器芯的电介质工作在传感器端口电容值变化量较大的工作点上；

(3)将步骤(2)的加有电压的传感器置于被测静电场中，被测静电场对电容器芯的电介质在竖直方向即垂直于横向的方向上极化，构成电介质在竖直与横向两个方向的极化，形成由被测静电场对电容器芯产生的极化与由电压源对电容器芯产生的极化两个方向极化之间的耦合关系，被测静电场使电容器芯的电介质的介电常数发生变化，从而使传感器端口的电容发生变化；

(4)对步骤(3)的传感器端口的电容变化与被测静电场的关系进行确定，具体过程为：将被测静电场场强作为传感器的输入量，传感器的电容变化作为输出量，确定输出量与输入量的比例系数，该比例系数采用“标定”法确定，即将已知的标准静电场场源施加到传感器上，通过测量传感器的电容变化得到比例系数，采用不同强度的标准静电场场源，多次重复该过程，得到多个比例系数，根据多个比例系数，拟合出一条传感器的电容值变化与被测静电场之间的关系曲线；

(5)利用步骤(4)的关系曲线，根据测量得到的步骤(3)中传感器端口的电容变化值，得到当前传感器所处的静电场的大小，实现静电场的测量。

2.一种电介质极化电容式静电场测量系统，其特征在于该测量系统包括：

由一对电极和电容器芯构成的传感器，所述的一对电极为两块导体板，粘结在电容器芯2的两侧端面上，两块导体板连接出两根导线形成传感器的端口，构成电容式静电场测量用的传感器；

电压源，所述的电压源为直流电源，电压源的一端与传感器一侧的电极相连接，电压源的另一端通过电容测量仪与传感器另一个电极相连接，电压源用于对传感器施加偏置电压，使构成电容器芯2的电介质被极化，并使电介质工作在传感器电容值变化量较大的区域；

电容测量仪，所述的电容测量仪通过与电压源串联后连接到传感器的端口上，用于测量传感器端口的电容值，并将测量得到的传感器端口的电容值上传至处理器；

处理器，所述的处理器与电容测量仪的输出端相连，用于接收电容测量仪输出的传感器端口电容测量数据，根据标定所得的传感器的电容值变化与被测静电场之间的关系，将测量得到的电容值换算为静电场的场强值，并输出被测静电场的测量结果。