一种基于液晶光学特性的静电测量装置制造方法及图纸

一种基于液晶光学特性的静电测量装置，从上至下依次设置光源、液晶盒和图像采集处理模块，液晶盒从上至下依次设置有N个上基板和一个下基板，下基板和每个上基板有且只有一面涂有透明导电膜，且N个上基板涂有透明导电膜的一面朝下，下基板涂有透明导电膜的一面朝上；将下基板与设置在最下面的上基板重合区域的四周进行封接，并在重合区域内部注入液晶；这样每相邻两个上基板构成一个电容，下基板与设置在最下面的上基板构成一个电容，共N个电容串联；下基板设置一个电极导线端接地，N个上基板设置N个电极导线端分别连接到N个档位的测试端；图像采集处理模块采集光源发出的光透过液晶盒后的图像，并提取图像的灰度数据判断静电大小。电大小。电大小。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液晶光学特性的静电测量装置


[0001]本技术属于静电测量
，涉及一种基于液晶光学特性的静电测量装置。

技术介绍

[0002]目前检测静电的方法主要分为接触式和非接触式。接触式的静电检测方法不适用于绝缘物体静电电位的准确测量，加入电压后会影响原来的电位分布。而非接触式的静电检测方法通常基于电学理论进行设计，现有的非接触式静电仪如日本MH型静电仪和美国的263型静电仪，无法解决因机械工作的频率限制仪器对瞬变静电电位信号响应，在高电压测量上有着明显失真，且两者的测量结果会由于响应时间及输入阻抗而产生一定的偏差。另外现有的静电电压测试设备一般体积较大，质量也较重，不利于携带。

技术实现思路

[0003]针对上述传统静电检测方法中，接触式静电检测易受影响和非接触式静电检测在高压测量时失真导致的精度低，以及传统静电电压测试设备不利于携带等问题，本技术基于液晶光学特性，提出一种静电测量装置，能够用于人体静电测量，具有体积小、轻薄、便于携带、成本低、精度高的特点。
[0004]本技术提出的静电测量装置的技术方案为：
[0005]一种基于液晶光学特性的静电测量装置，包括从上至下依次设置的光源、液晶盒和图像采集处理模块，所述光源发出的光照射在所述液晶盒上表面，所述图像采集处理模块采集所述光源发出的光经过所述液晶盒后的图像；
[0006]所述液晶盒包括从上至下依次设置的N个上基板和一个下基板，N为正整数；所述下基板和每个所述上基板有且只有一面涂有透明导电膜，且N个所述上基板涂有透明导电膜的一面朝下，所述下基板涂有透明导电膜的一面朝上；将所述下基板与设置在最下面的所述上基板重合区域的四周进行封接，并在重合区域内部注入液晶；每相邻两个所述上基板构成一个电容共N
‑
1个电容，所述下基板与设置在最下面的所述上基板构成一个电容，N个电容串联；
[0007]在所述下基板不与所述上基板重合的区域设置一个电极导线端并通过导线接地；在N个所述上基板不与所述下基板重合的区域分别设置N个电极导线端并分别通过导线连接到N个档位的测试端，所述上基板设置位置越靠上，其连接的测试端的测量范围越大，在实际测量时根据需要将静电接到对应档位的测试端；
[0008]所述图像采集处理模块用于提取采集到图像的灰度数据，并根据灰度数据判断测试端连接静电的电压大小。
[0009]具体的，所述下基板与设置在最下面的所述上基板重合区域全部涂有透明导电膜；N个所述上基板尺寸相同且重叠设置，所述上基板涂有透明导电膜区域的形状包括但不限于十字形状、H字形状。
[0010]具体的，所述上基板和所述下基板的材料包括但不限于玻璃、石英，所述透明导电膜的材料包括但不限于氧化铟锡。
[0011]具体的，所述下基板与设置在最下面的所述上基板重合区域内部注入的液晶分子混合排列，靠近所述上基板的液晶分子平行于所述上基板排列，靠近所述下基板的液晶分子垂直于所述下基板排列。
[0012]基于本技术提出的静电测量装置，其对应的静电测量方法如下：
[0013]步骤一、任意选择一个上基板作为标定上基板，将多个额定电压连接到所述标定上基板的测试端，并由图像采集处理模块采集每个额定电压对应的图像后提取出所述标定上基板的图像灰度数据；将每个额定电压对应的所述标定上基板的图像灰度数据进行绘图获得标定曲线，所述标定曲线的线性区域对应的电压范围即为所述标定上基板的工作范围，建立所述标定上基板工作范围内各个电压与对应的图像灰度数据的比对表作为标定比对表；
[0014]步骤二、根据N个串联电容的分压关系确定N个所述上基板之间的电压关系，并根据N个所述上基板之间的电压关系将所述标定上基板的工作范围进行放大或缩小，获得每个所述上基板的工作范围；
[0015]步骤三、根据待测试的静电选择对应工作范围的上基板作为测试上基板，将待测试的静电接到所述测试上基板的测试端，获得所述图像采集处理模块此时采集的图像并提取其中的图像灰度数据后以所述标定比对表为基准判断静电电压的大小。
[0016]作为优选方式，所述步骤三中提取所述图像采集处理模块采集图像中标定上基板的图像灰度数据，将所述标定上基板的图像灰度数据与所述标定比对表进行比对获得对应的电压结果，再将比对获得的电压结果根据测试上基板和标定上基板之间的电压关系进行放大或缩小，获得静电测量的最终电压结果。
[0017]作为优选方式，所述步骤三中提取所述图像采集处理模块采集图像中测试上基板的图像灰度数据，再根据测试上基板和标定上基板之间的电压关系将所述标定比对表进行放大或缩小，获得测试上基板的比对表后与测试上基板的图像灰度数据进行比对所获得对应的电压结果就是静电测量的最终电压结果。
[0018]作为优选方式，令所述下基板与设置在最下面的所述上基板构成的电容为第一电容，从下至上每相邻两个所述上基板构成的N
‑
1个电容分别为第二电容至第N电容，N个串联电容的分压关系为其中第i电容的电压为U
i
，构成第i电容的两个基板上透明导电膜之间材料的相对介电常数为ε
ri
，构成第i电容的两个基板上透明导电膜之间的距离为d
i
，i∈[1，N]。
[0019]作为优选方式，选取设置在最下面的所述上基板作为所述标定上基板，选取从下至上设置的第i个上极板作为所述测试上基板，则将所述标定上基板的工作范围和所述标定比对表放大倍后得到所述测试上基板的工作范围和比对表。
[0020]作为优选方式，定义构成电容的两个基板上透明导电膜重合的区域为第一区域，其余区域为第二区域，电荷存在于所述第一区域内；计算所述第一区域内图像的平均灰度值G1和第二区域内图像的平均灰度值G2，令G能够表征电容上的电压大小，G值
越小表示第一区域和第二区域的灰度差值越小，电容上的电压越小。
[0021]本技术的工作原理是：
[0022]人体静电以电荷的形式分布在人体表面，当人体与未带电电容器的一端接触时会形成电势差，进而使得电荷转移到电容器与人体接触的一个基板上，最终形成相对稳定的电荷分布。而电容器的另一基板接地，两基板之间会形成电场。
[0023]液晶分子在外加电场的作用下，其分子取向会发生改变，从而改变对光的透过效果，本技术基于这一特点，提出利用液晶的光学特性来对静电进行测量，将液晶封装之后，两端做成电容器，一端接地，而另一端引出作为测试端，当人体与测试端接触时就会形成电场，从而改变液晶分子的取向；随后用图像传感器采集光源透过液晶的图像，并读取图像的灰度值，就可以计算得到电场存在区域与不存在区域的灰度比值，从而判断电压的大小。
[0024]本技术的有益效果为：本技术基于液晶光学特性设计了静电测量装置，利用液晶分子在不同外加电场的作用下对光的透过效果不同来判断静电大小，具有精度高且不易受外界影响的效果；另外本技术提出多层基板级联构成串联电容以实现分压，能够适用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液晶光学特性的静电测量装置，其特征在于，包括从上至下依次设置的光源、液晶盒和图像采集处理模块，所述光源发出的光照射在所述液晶盒上表面，所述图像采集处理模块采集所述光源发出的光经过所述液晶盒后的图像；所述液晶盒包括从上至下依次设置的N个上基板和一个下基板，N为正整数；所述下基板和每个所述上基板有且只有一面涂有透明导电膜，且N个所述上基板涂有透明导电膜的一面朝下，所述下基板涂有透明导电膜的一面朝上；将所述下基板与设置在最下面的所述上基板重合区域的四周进行封接，并在重合区域内部注入液晶；每相邻两个所述上基板构成一个电容共N
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1个电容，所述下基板与设置在最下面的所述上基板构成一个电容，N个电容串联；在所述下基板不与所述上基板重合的区域设置一个电极导线端并通过导线接地；在N个所述上基板不与所述下基板重合的区域分别设置N个电极导线端并分别通过导线连接到N个档位的测试端，所述上基板设置位...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢飞，陈晓西，周心晨，徐律涵，王耀强，张豪，陈思佃，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：新型
国别省市：