[發明專利]基于靜電放電瞬態場強測量系統的實驗裝置及其實驗方法

有效

• 申請號: 202010675581.4
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN111736047B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 李春光;衛水愛;孫磊;李文海
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業火炸藥工程與安全技術研究院
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R29/12;G01R29/24
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 吳超

1.基于靜電放電瞬態場強測量系統的實驗裝置，其特征在于：包括靜電放電瞬態場強測量系統和實驗裝置，

靜電放電瞬態場強測量系統由瞬變靜電場強傳感器、高頻信號處理器、放大器和數據采集單元四部分組成，所述瞬變靜電場強傳感器通過信號線與放大器的輸入端相連接，所述放大器的輸出端與數據采集單元相連接，所述高頻信號處理器連接于瞬變靜電場強傳感器與放大器之間，

所述的實驗裝置包括對所述靜電放電瞬變場強測量系統進行標定的實驗裝置和利用靜電放電瞬態場強測量系統對不同放電電荷轉移量、不同粉堆高度靜電放電進行測量的靜電放電場強測量實驗裝置；

所述實驗裝置的實驗方法包括標定實驗方法和不同放電電荷轉移量、不同粉堆高度的靜電放電實驗方法；

所述標定實驗方法具體實現步驟如下：

將實驗裝置安裝在人工環境實驗室，分為非放電實驗和放電實驗兩種，

非放電實驗方法：開啟靜電場強計和靜電放電瞬態場強測量系統，將高壓電源關閉，高壓極板上沒有加載靜電電壓，將放電球靠近極板時，分別觀測靜電場強計和靜電放電瞬態場強測量系統中放電前后的測量數據；

放電實驗方法：開啟靜電場強計和靜電放電瞬態場強測量系統，開啟高壓電源，并將高壓電源升壓至1KV，穩定后關閉電源，放電球接觸高壓極板，產生靜電放電，分別觀測靜電場強計和靜電放電瞬態場強測量系統中讀取放電前后的測量數據，然后將高壓電源分別升壓至2kV、3kV、4kV、5kV、6kV、7kV、8kV、9kV、10kV，重復上述放電實驗過程。

2.根據權利要求1所述的基于靜電放電瞬態場強測量系統的實驗裝置，其特征在于：所述實驗裝置由平行極板部分、靜電場強測量部分、放電部分和靜電放電瞬態場強測量系統四部分組成，所述平行極板部分包括高壓電源、電容器、高壓極板和接地極板，所述高壓極板和接地極板相互平行設置，高壓電源通過電容器與高壓極板電連接，所述靜電場強測量部分包括靜電場強計，所述接地極板開有孔洞，尺寸與靜電場強計感應部件相同，所述靜電場強計安裝在接地極板外側，所述放電部分包括放電球和與放電球相連接的接地系統，所述瞬變靜電場強傳感器安裝在接地極板的表面。

3.根據權利要求2所述的基于靜電放電瞬態場強測量系統的實驗裝置，其特征在于：所述靜電場強計型號為JF101。

4.根據權利要求2所述的基于靜電放電瞬態場強測量系統的實驗裝置，其特征在于：在所述平行極板部分，高壓極板和接地極板材質為304#不銹鋼，直徑400mm，兩者相距100mm。

5.根據權利要求1所述的基于靜電放電瞬態場強測量系統的實驗裝置，其特征在于：所述靜電放電場強測量實驗裝置包括粉體輸送起電和放電部分、靜電放電瞬態場強測量系統和輔助檢測儀器三個部分，

所述粉體輸送起電和放電部分包括速度可調節式加料筒、角度可調式滑槽、料筒和放電球，所述料筒為由內筒和外筒組成的雙層結構，所述外筒接地設置，內筒與外筒間由絕緣棒相隔，電阻大于10¹²Ω，所述放電球通過導線接地，

所述的靜電放電瞬態場強測量系統由環狀靜電場強傳感器、高頻信號處理器、放大器和數據采集單元組成，

所述輔助檢測儀器包括感應電流積分靜電電荷量測試儀和靜電電位計，通過所述感應電流積分靜電電荷量測試儀測量粉堆電荷量，通過所述靜電電位計測量粉堆表面靜電電位。

6.根據權利要求5所述的基于靜電放電瞬態場強測量系統的實驗裝置，其特征在于：所述加料筒、滑槽、料筒和放電球均為不銹鋼材料，所述加料筒容積0.3m³，滑槽長度1500mm，內筒直徑為300mm，高度500mm，外筒直徑500mm，高度600mm，所述放電球直徑20mm。

7.根據權利要求5所述的基于靜電放電瞬態場強測量系統的實驗裝置，其特征在于：所述環狀靜電場強傳感器由銅質材料構成，寬30mm，長600mm，安裝于距料筒頂部邊緣100mm處，與內筒間絕緣電阻為10³Ω；高頻信號處理器由高頻信號轉換部分組成；高頻信號處理器與計算機內的放大器和數據采集單元相連接。

8.根據權利要求1所述的基于靜電放電瞬態場強測量系統的實驗裝置，其特征在于：所述不同放電電荷轉移量、不同粉堆高度的靜電放電實驗方法具體實現步驟如下：

將不同放電電荷轉移量、不同粉堆高度的靜電放電的靜電放電場強測量實驗裝置安裝在人工環境實驗室，保證溫度處于18℃～22℃之間，濕度為30％～40％RH，實驗前對測試裝置進行擦拭、清洗并保持干燥；

選用聚氯乙烯粉體作為研究對象，粉體直徑3mm～5mm，體積電阻率為10¹³Ω.m，實驗前將樣品在50℃烘干箱內烘干5h，然后再存放于人工環境實驗室內24h后進行實驗；

將聚乙烯粉體加入滑槽上方的加料筒中，打開加料筒的流量閥，使粉體均勻流入滑槽，經摩擦帶電后進入料筒形成堆積，在粉體堆積高度h分別為100mm、200mm、300mm時停止加料，用感應電流積分靜電電荷量測試儀測量粉堆電荷量Q1，靜電電位計測量粉堆表面靜電電位U1；然后將放電球接近粉堆產生放電，同時用靜電放電瞬態場強測量系統測量放電信號S，最后將放電球移出料筒，用感應電流積分靜電電荷量測試儀再次測量放電后粉堆電荷量Q2；由于相同粉堆高度下放電電荷轉移量不同，按上述方法重復10次實驗。