一种非接触式静电电位分布测试的仿生电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种非接触式静电电位分布测试的仿生电路及方法，该电路包括静电感应电极阵列,包括N个静电感应电极；感应信号放大电路阵列包括与N个静电感应电极以及一对一连接的N个信号放大电路；侧抑制网络电路阵列包括N个侧抑制电路，各侧抑制电路包括两个N输入端N输出端的模拟开关交叉阵列，且每个输出端连接一侧抑制权重子电路；N个信号放大电路输出端与模拟开关交叉阵列多对多全连接；侧抑制权重子电路分别连接一放大器的正向输入端或反向输入端，放大器反向输入端与输出端之间连接电阻R

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式静电电位分布测试的仿生电路及方法


[0001]本专利技术涉及静电电位分布测试
，具体涉及一种非接触式静电电位分布测试的仿生电路及方法。

技术介绍

[0002]非接触式静电电位测试是基于静电感应原理，通过测量带电体与感应电极之间的畸变静电场，间接得到带电体的静电电位，现有利用非接触式静电电位传感器，实现静电电位空间分布的高分辨测试方法主要有单传感器扫描和多传感器并行两种，其中，
[0003]单传感器扫描方式通过减小扫描步长提高测试结果的空间分辨率，但伴随增加的测试量使整体测试速度大幅降低，难以同时提高测试速度和空间分辨率。
[0004]多传感器并行方式使用传感器阵列，测试速度较快，但由于每个传感器的测试电极都有独立的接地屏蔽筒，会引起被测带电体的对地等效电容增大，导致测试电极上的静电感应信号衰减，当衰减到调理放大电路的灵敏度以下时，感应信号将被本底噪声淹没而无法拾取。
[0005]另外为了提高非接触式静电电位传感器测量结果的空间分辨率，需要降低感应电极的物理尺寸，从而导致感应电极与被测带电体之间的等效耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触式静电电位分布测试的仿生电路，其特征在于，包括：静电感应电极阵列、感应信号放大电路阵列、侧抑制网络电路阵列和微控制器阵列；其中静电感应电极阵列包括N个静电感应电极；感应信号放大电路阵列包括与N个静电感应电极一对一连接的N个信号放大电路；侧抑制网络电路阵列包括N个侧抑制电路，每个侧抑制电路包括两个N输入端N输出端的模拟开关交叉阵列，两个模拟开关交叉阵列每个输出端连接一侧抑制权重子电路；N个信号放大电路输出端与两个模拟开关交叉阵列多对多的全连接；所述侧抑制权重子电路由一个模拟多路开关和k个不同阻值的电阻组成；其中一个模拟开关交叉阵列对应连接的N个侧抑制权重子电路输出端连接第一运算放大器的正向输入端，另一个模拟开关交叉阵列对应连接的N个侧抑制权重子电路输出端连接第一运算放大器的反向输入端，第一运算放大器反向输入端与输出端之间连接电阻R
‑
，正向输入端经电阻R
+
接地；微控制器阵列包括与侧抑制网络电路阵列一对一连接的N个微控制器；且各微控制器通过数字信号总线分别与其前端连接的两个模拟开关交叉阵列和2N个侧抑制权重子电路连接。2.如权利要求1所述的非接触式静电电位分布测试的仿生电路，其特征在于，所述静电感应电极为同轴感应电极，包括前端的静电感应板、中间的金属内芯和外包的金属屏蔽层组成，感应板的后面被金属屏蔽层包裹；具体为静电感应板与金属内芯连接，金属屏蔽层包裹在静电感应板与金属内芯外围，静电感应板前端开放设置。3.如权利要求2所述的非接触式静电电位分布测试的仿生电路，其特征在于，所述信号放大电路包括第二运算放大器，第二运算放大器正向输入端接静电感应电极的金属内芯；连接在第二运算放大器反向输入端与输出端间的负反馈增益控制子电路；连接在第二运算放大器输出端与静电感应电极金属屏蔽层间的正反馈有源保护驱动子电路；及连接在第二运算放大器正向输入端与静电感应电极的金属内芯间的直流偏执与自举反馈子电路。4.一种基于所述权利要求1
‑
3中任意一项非接触式静电电位分布测试的仿生电路的非接触式静电电位分布测试的系统，其特征在于，包括：静电电位传感器，通过将非接触式静电电位分布测试的仿生电路集成至电路板构成；静电电位传感器通过转接板连接到所述机械臂末端法兰，用于在机械臂的带动下，在被测件表面三维空间内扫描，在被测件表面由于静电荷或者交/直流激励信号的作用产生的电位梯度空间内运动产生感应信号并进行采样和处理；计算机，与示波器连接，用于通过所述示波器对使用上述静电电位传感器采集并处理后的感应信号的数字化采集、处理、和存储，进行静电电位三维空间分布的非接触式测试成像，为用户提供可视化控制操作，并对所述机械臂的运行进行控制；机械臂，通过其控制柜连接到所述计算机，其中，所述控制柜中包括示教器，用于通过所述示教器在机械臂初始化之前对静电电位传感器的静电感应电极前端的坐标系即用户坐标系进行标定，在所述计算机的控制下带动静电电位传感器进行运动；交/直流激励信号源，用于在需要时向被测件表面空间施加交/直流激励信号；示波器，与所述静电电位传感器连接，用于接收并显示所述静电电位传感器中各产生
的N个感应信号。5.如权利要求4所述的非接触式静电电位分布测试的系统，其特征在于，所述静电电位传感器具体用于：当测量绝缘材料表面静电荷的分布时，设置模式一：使V
s
(t)变化，d(t)和ε(t)固定，通过V
p
(t)的变化反应V
s
(t)的位置分布，其中，V
s
(t)为被测件表面待测点的电位，d(t)为被测件到静电感应电极的距离，ε(t)为被测件和静电感应电极两者之间的介电常数，V
p
(t)为感应信号；当测量导电材料表面三维结构时，设置模式二：使d(t)变化，V
s
(t)和ε(...

【专利技术属性】
技术研发人员：满梦华，魏明，冯亚辉，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：