[發明專利]一種靜電電壓測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201210189151.7
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102692544A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 彭磊
• 申請（專利權）人: 彭磊
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及電子測量技術領域，尤其涉及一種靜電電壓測量裝置及方法。

背景技術

靜電測量廣泛應用于科學研究、石油化工、國防軍事、鋼鐵冶金、環境保護、半導體制造等領域。目前，常見的靜電測量技術為振動電容非接觸式測量。振動電容非接觸式測量是采用一個電極靠近被測靜電體，通過使電極與被測靜電體的距離周期性交變或電極感應面積周期性交變，即改變電極與被測靜電體間的耦合電容量，測量流過電極的交流電流，間接測得被測靜電體的電壓。振動電容非接觸式測量又分為：校正型振動電容非接觸式測量和平衡型振動電容非接觸式測量。

校正型振動電容非接觸式測量需要校正電極面積及電極與被測靜電體的平均距離和距離振幅，或者需要校正電極面積振幅及電極與被測靜電體的距離，同時，校正型振動電容靜電測量對電極安裝位置、安裝角度要求較高。平衡型振動電容靜電測量將振動電容、輔助程控電壓源、被測靜電體等效串聯，通過改變輔助程控電壓源的極性和調節輔助程控電壓源的電壓，使流過振動電容的電流為零，從而測得被測靜電體的電壓。平衡型振動電容非接觸式測量需要產生與被測靜電體電壓幅度相同的電壓，對于高壓靜電測量場合，實現比較困難。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種靜電電壓測量裝置及方法，用以解決現有的振動電容非接觸式測量需要校正電極面積、面積振幅、電極與被測靜電體的距離以及距離振幅，需要產生與被測靜電體電壓同等幅度的比較電壓，同時電極的形狀、安裝位置和安裝角度影響測量結果的問題，其技術方案如下：

一種靜電電壓測量裝置，包括：電極、振動器、電壓源、電流取樣裝置和處理器；

所述電壓源輸出交直流疊加的電壓至被測靜電體；

所述處理器控制所述振動器振動以帶動與所述振動器連接的所述電極振動，其中，所述電極靠近所述被測靜電體設置，所述電極與所述被測靜電體之間的耦合電容因所述電極的振動而交變；

所述電壓源、所述被測靜電體、所述電極、所述電流取樣裝置形成串聯回路，所述電流取樣裝置對被測靜電體通過所述電極耦合的電流進行取樣，得到取樣電流，并將包含有所述取樣電流的取樣電流信號發送至所述處理器；

所述處理器從所述取樣電流信號中提取電流分量并根據提取的電流分量獲取所述被測靜電體的靜電電壓參數。

所述取樣電流具體為：所述電壓源、所述被測靜電體、所述電極和所述電流取樣裝置所形成的串聯回路的電流。

所述處理器從所述取樣電流信號提取電流分量并根據提取的電流分量獲取所述被測靜電體的靜電電壓參數，具體為：

所述處理器從所述取樣電流信號中提取j次電流分量幅值，并提取j+i、j-i或i-j次電流分量幅值，并根據提取的電流分量幅值獲取所述被測靜電體的靜電電壓幅值和靜電電壓極性，其中，j為大于等于1的正整數，i為大于等于1的正整數，且j不等于i。

所述電壓源、所述被測靜電體、所述電極和所述電流取樣裝置所形成的串聯回路的電流為：

ic=CcdUcdt+UcdCcdt]]>

其中，C_c為所述電極與所述被測靜電體之間的耦合電容，U_c為所述電極與所述被測靜電體之間的總電壓，t為時間。

所述電極與所述被測靜電體之間的耦合電容為：