基于超材料的新型静电场传感探针及设计方法技术
【技术实现步骤摘要】
基于超材料的新型静电场传感探针及设计方法
本专利技术涉及的是一种基于超材料的新型静电场传感探针及设计方法，属于静电场传感探针
技术介绍
随着技术的进步，在工业生产和日常生活，静电作为一种不可避免的伴随物随之产生。静电的危害很多，在工业上上，纸页之间的静电会使纸页粘合在一起，难以分开，给印刷带来麻烦；在制药厂里。由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度；在工厂和在煤矿，静电引起的粉尘和瓦斯爆炸，均导致大量的人员死伤和财产损失；在电子行业静电放电引起的元器件击穿损害是电子工业最普遍、最严重的静电危害等。在日常生活中，在放电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃的薄膜，使图像的清晰程度和亮度降低；在飞机机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电，如果不采取措施，将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作，使飞机变成聋子和瞎子；穿在身上的混纺衣服上常见而又不易拍掉的灰尘，也是静电捣的鬼，人体运动导致衣服和皮肤的摩擦产生的静电，在脱衣或身体接触到导体时的放电，强烈的电击会导致人体伤害。静电还影响了人的身体健康，长期接触电脑的人，体内会积聚很多静电，时间...
【技术保护点】
基于超材料的新型静电场传感探针，其特征是将传统的金属探针在静电场感应信号不变的情况下用球形介质壳层包裹金属或纯介质替代，当新型传感器存在于静电场时，与金属传感器的存在于静电场中的对场的感应是一致的。
【技术特征摘要】
1.基于超材料的新型静电场传感探针，其特征是将传统的金属探针在静电场感应信号不变的情况下用球形介质壳层包裹金属或纯介质替代，当新型传感器存在于静电场时，与金属传感器的存在于静电场中的对场的感应是一致的。2.基于超材料的新型静电场传感探针的设计方法，其特征是包括如下步骤：1)计算均匀电场中金属球的场分布和电势分布；2)在相同的均匀电场中，推导计算获得覆盖在小金属球上的人工介质壳层的电磁参数或人工介质球的电磁参数。3.根据权利要求2所述的基于超材料的新型静电场传感探针的设计方法，其特征是所述的计算均匀电场中金属球的场分布和电势分布：根据经典的电磁场理论，获得一个在均匀的静电场中金属球及其附近的静电场的电势的分布；在此基础上，根据静电场中场和势的关系推到出金属球附近的电场分布规律。4.根据权利要求2所述的基于超材料的新型静电场传感探针的设计方法，其特征是所述的在相同的均匀电场中，推导计算获得覆盖在小金属球上的人工介质壳层的电磁参数或人工介质球的电磁参数：根据经典的电磁场理论，获得一个在均匀的静电场中介质球壳覆盖金属球的复合结构的静电场的电势的分布，在此情形中，介质球壳的尺寸和介质的介电常数决定了其内部和周围的势分布；要求在介质覆盖金属球的势分布与已定尺寸的金属球的势分布一致或相等，就可获得介质球壳的介电常数与介质球壳尺寸和金属球的尺寸的关系，从而获得所需要的介电常数；当覆盖介质球壳的金属球的半径等于零，也可以获得与金属球势分布一致的纯介质球的介电常数。5.设计基于超材料的新型静电场传感探针的方法，其特征是1）设自由空间中存在一个沿z方向的均匀电场E0，位于坐标原点的球体处在该均匀静电场中；根据经典电磁场理论，电位φ写成如下形式：（1）其中n为整数，Pn为n阶勒让德函数；A1n和A2n由边界条件确定待定常数；如果球体是接地的金属球，电动势的边界条件是：当r=a时，电位φ(a)=0；当r→∞时，φ(∞)=-E0rcosθ；因此，未知的常数很容易地求出，并且公式（1）简化为：（2）（3）对于处在均匀静电场E0中，被相对介电常数是εr的介质球壳包裹的小金属球，介质球壳将空间划分为三个区域：内部区域r≤b、中间区域c≥r>b和外部区域r>c，假设内部金属球区域的电位φ1等于零，在中间区域，根据内边界的电势连续边界条件，电介质球的电势写为：；根据r→∞，φ3(r,θ)=-E0rcosθ，电介质球壳外的电势表达式如下：；未知常数A1n和A2n由介质球壳的外边界条件求解；电势写成：（4）（5）（6）其中，，，εr是介质球壳的相对介电常数；在均匀的静电场中，一个金属球的电场以及电位和内半径为r=b、外半径为...
【专利技术属性】
技术研发人员：余观夏，王秀芝，付晶晶，董隽媛，骆敏，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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