[发明专利]电介质极化电容式静电场测量方法和系统

摘要

本发明涉及一种电介质极化电容式静电场测量方法和系统，属于电磁场测量技术与测量仪器制造技术领域。本发明的测量系统中的电容式传感器让被测静电场和电压源静电场构成电介质在两个方向上极化的相互作用，使得介电常数变化，电容值变化，进而将被测场强转化为传感器端口电容值的变化。通过电容测量仪测量传感器端口电容值，可得到被测静电场的场强。电压源可使电介质工作在一个合适的工作点上，提高传感器的输出输入比例系数。本发明的静电场测量方法，可测量弱静电场，而且测量范围大，测量灵敏度、分辨率和准确度都高。本发明的静电场测量系统不带运动部件、且系统结构与测量电路简单，具有灵敏度高、体积小、易实现、稳定性好等优点。

主权项

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：/n(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；/n(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；/n(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；/n(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；/n(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。/n