一种高压静电电压测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高压静电电压测量装置，包括感应极板、分压电容和测量电路；其中感应极板的输出分成两个支路，其中一支路通过分压电容接地，另一支路与测量电路相连；所述测量电路包括低偏置输入放大器、同相比例放大器、低通滤波器、测量显示模块、等电势屏蔽环、跟随放大器和开关，所述等电势屏蔽环将低偏置输入放大器上的输入管脚包围；其中感应极板的输出支路通过开关依次与低偏置输入放大器、同相比例放大器、低通滤波器相连、测量显示模块相连；低偏置输入放大器的反向输入端与跟随放大器的输入端相连，跟随放大器的输出端与等电势屏蔽环相连。该装置在对高压静电电压测量的过程中，可以很好解决电荷漏电的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种高压静电电压测量装置，包括感应极板、分压电容和测量电路；其中感应极板的输出分成两个支路，其中一支路通过分压电容接地，另一支路与测量电路相连；所述测量电路包括低偏置输入放大器、同相比例放大器、低通滤波器、测量显示模块、等电势屏蔽环、跟随放大器和开关，所述等电势屏蔽环将低偏置输入放大器上的输入管脚包围；其中感应极板的输出支路通过开关依次与低偏置输入放大器、同相比例放大器、低通滤波器相连、测量显示模块相连；低偏置输入放大器的反向输入端与跟随放大器的输入端相连，跟随放大器的输出端与等电势屏蔽环相连。该装置在对高压静电电压测量的过程中，可以很好解决电荷漏电的问题。【专利说明】-种高压静电电压测量装置
本专利技术涉及一种高压静电电压测量装置，用于介质或导体的高压静电电位的测 量。
技术介绍
介质或导体的高压静电电位测量在科研和工程领域应用广泛，尤其在卫星充放电 效应研究中，该技术可W有效测量星用材料的静电高压电位，为卫星的静电防护设计提供 测试、研究手段。 目前对高压静电电压的测量，基本都是非接触式的，主要分为两类；一类是采用振 动装置在静电电压形成的电场中振动，形成振幅与电场强度成正比的调制信号，通过对调 制信号进行解调实现静电电压测量；另一类是采用金属极板对静电电位进行感应，通过对 极板感应电位的测量来实现高压静电电压测量。其中后者采用极板感应电荷，并通过电容 分压对高压静电电位进行测量，结构简单，易于实现。但在对感应极板的电位进行测量时， 由于其为静电电荷，极易通过测量电路泄露，从而产生误差，在大分压比的测量系统中，对 应的被测高压误差更大，因此高压静电电压测量电路应着重解决测量中的电荷泄漏问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出了一种高压静电电压测量装置，该装置在对高压静电电压测 量的过程中，可W很好解决电荷漏电的问题。 实现本专利技术的技术方案如下： -种高压静电电压测量装置，包括感应极板、分压电容和测量电路；其中感应极板 的输出分成两个支路，其中一支路通过分压电容接地，另一支路与测量电路相连； 所述感应极板用于感应被测对象的静电电压； 所述分压电容用于对感应极板输出的静电电压进行分压； 所述测量电路包括低偏置输入放大器、同相比例放大器、低通滤波器、测量显示模 块、等电势屏蔽环、跟随放大器和开关，所述等电势屏蔽环将低偏置输入放大器上的输入管 脚包围；其中感应极板的输出支路通过开关依次与低偏置输入放大器、同相比例放大器、低 通滤波器相连、测量显示模块相连；低偏置输入放大器的反向输入端与跟随放大器的输入 端相连，跟随放大器的输出端与等电势屏蔽环相连。 进一步地，本专利技术所述分压电容为聚苯己帰电容。 进一步地，本专利技术所述低偏置输入放大器的偏置电流小于60fA。 进一步地，本专利技术所述感应极板包括高压样品、感应电极、接地铅环及铅壳；其中， 高压样品位于接地铅环的上方，感应电极位于接地铅环的下方，所述铅壳将高压样品、感应 电极和接地铅环压紧于铅壳内；铅壳上端留有开口，接地铅环与铅壳内壁接触，且接触电阻 小于0. 5欧姆； 所述高压样品包括样品压环、样品巧环和薄膜样品材料，其中所述薄膜样品材料 与被测对象的材料相同；薄膜样品材料的下表面通过环氧胶固连在与其直径相同的样品巧 环上，样品压环压紧薄膜样品材料，并使薄膜样品材料的上表面通过环氧胶固连于样品压 环的凹槽内； 所述感应电极包括感应电极压环、感应电极巧环和极板；极板由感应电极压环压 紧于感应电极巧环上。 进一步地，本专利技术所述样品压环和样品巧环的材料为聚醜亚胺，所述感应电极压 环和感应电极巧环为聚醜亚胺。 有益效果 第一，本专利技术测量装置采用电容分压结构，由于分压电容上电压与感应极板上的 电压存在一定的比例关系，因此通过测量分压电容的电压，实现了高压静电电压测量，测量 装置结构简单，性能可靠，与传统进行高压电位测量的装置相比，其不需要高压模块，便于 集成到不同的系统内。 第二、本专利技术在测量电路上设置开关，在不同情况下对开关的开闭状态进行控制， 可W消除测量电路上电过程对分压电容进行充电所造成的误差影响。 第H、本专利技术在测量电路输入端的低偏置输入放大器上设置等电势屏蔽环，使得 分压电容上的电荷不会通过测量电路的印制电路板泄露，因此在设计上实现了极低的漏电 流，保证了静电电位测量的准确性。 第四、本专利技术将高压样品与感应电极分开，使其通过非接触式静电感应来测量表 示被测对象上电位情况的高压样品电位，同时将薄膜样品材料的漏电通过接地铅环导向铅 壳，因此可W防止薄膜样品材料漏电至感应电极的问题；该感应极板结构简单，稳定性高， 进行空间搭载的环境适应性强。 第五、本专利技术薄膜样品材料与所需测量航天器表面的材料相同，因此在需要对不 同类型的航天器进行测量时，只需更换与被测航天器表面材料相同的样品薄膜材料，因此 其具有很强的适用性。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术高压静电电压测量装置组成示意图。 图2为本专利技术测量电路原理框图。 图3为本专利技术测量电路的电路板防漏电设计示意图。 其中，管脚1同相输入端，管脚2无连接管脚，管脚7无连接管脚，管脚8反相输入 玉山 乂而。 图4为感应极板的结构示意图。 1-样品压环，2-样品巧环，3-样品材料，4-接地铅环，5-极板6-感应电极压环， 7-感应电极巧环，8-铅壳。 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明 如图1所示，本专利技术高压静电电压测量装置，包括感应极板、分压电容和测量电 路；其中感应极板的输出分成两个支路，其中一支路通过分压电容接地，另一支路与测量电 路相连； 所述感应极板用于感应被测对象的静电电压； 所述分压电容用于对感应极板输出的静电电压进行分压； 所述测量电路包括低偏置输入放大器、同相比例放大器、低通滤波器、测量显示模 块、等电势屏蔽环、跟随放大器和开关，所述等电势屏蔽将低偏置输入放大器上的输入管脚 包围；其中感应极板的输出支路通过开关依次与低偏置输入放大器、同相比例放大器、低通 滤波器、测量显示模块相连；低偏置输入放大器的反向输入端与跟随放大器的输入端相连， 跟随放大器的输出端与等电势屏蔽环相连。 本专利技术感应极板对被测对象的电位进行静电感应，由于感应极板与被测对象所形 成的电容与分压电容串联，且前者远小于后者，因此感应极板的电位同被测对象电位成正 比，且为被测电位的几百分之一到千分之一，因此通过测量分压电容的电位即可测量被测 对象的电位。 本专利技术在测量支路上设置开关，当测量电路上电前，开关处于断开状态，该样可W 消除上电过程对分压电容进行充电所造成的误差，当测量电路上电后，需要对被测对象进 行测量时，此时开关闭合；当测量电路测量结束关电前，此时断开所述开关，该样保证了分 压电容极低的漏电流。 本专利技术测量电路原理框图如图2所示。第一级为低偏置输入放大器，其小于60fA 的偏置电流，保证了分压电容上通过测量电路泄放的电荷在很低的水平，同时采用了漏电 流极小的聚苯己帰电容作为分压电容，也保证了对感应极板长时间测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压静电电压测量装置，其特征在于，包括感应极板、分压电容和测量电路；其中感应极板的输出分成两个支路，其中一支路通过分压电容接地，另一支路与测量电路相连；所述感应极板用于感应被测对象的静电电压；所述分压电容用于对感应极板输出的静电电压进行分压；所述测量电路包括低偏置输入放大器、同相比例放大器、低通滤波器、测量显示模块、等电势屏蔽环、跟随放大器和开关，所述等电势屏蔽环将低偏置输入放大器上的输入管脚包围；其中感应极板的输出支路通过开关依次与低偏置输入放大器、同相比例放大器、低通滤波器相连、测量显示模块相连；低偏置输入放大器的反向输入端与跟随放大器的输入端相连，跟随放大器的输出端与等电势屏蔽环相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周朝阳，王鹢，杨生胜，田恺，薛玉雄，苗育君，李存惠，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62