一种远程控制非接触式静电电压表的检定装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种远程控制非接触式静电电压表的检定装置，该装置包括屏蔽箱、位置调节单元、点击器、高压标准电场单元、防静电垫板、后端控制单元、高清探头、自动接地放电装置。被检对象、点击器安装在位置调节单元上一同设置在屏蔽箱内，高压标准电场单元位于屏蔽箱外提供标准电场，后端控制单元与其他部分通过屏蔽网隔离设置，并控制位置调节单元调节电压表位置，联动开闭屏蔽箱、接地放电装置和高压间联动门，并在屏蔽箱内完成电压表检定清零。该装置通过在屏蔽箱内远程检定和各种安全联动，不仅消除了检定过程中的电磁干扰和累积静电对测试结果的影响，确保了检定工作的准确性和不确定度，还能防止测试误操作，保障测试全过程的安全冗余。全过程的安全冗余。全过程的安全冗余。

【技术实现步骤摘要】
一种远程控制非接触式静电电压表的检定装置


[0001]本专利技术属于仪器检定领域，特别涉及一种远程控制非接触式静电电压表的检定装置。

技术介绍

[0002]目前，静电的准确监测对于许多生产环境变得愈发重要，特别是在周围空间存在可燃、易燃、易爆性混合物的区域，当静电放电的能量大于或等于该混合物的最小着火能量时，可引起爆炸和火灾事故。非接触式静电电压表(也称防爆静电电压表)是用于静电测量的主要仪表之一，可在不接触待测物体的情况下测量物体表面的静电电压。由于非接触式静电电压表计量特性会随时间发生漂移，这会给静电的准确测量带来较大误差，根据国防军工计量检定规程JJG(军工)192
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2019《非接触式静电电压表》的要求，必须对非接触式静电电压表进行首次检定和后续检定。
[0003]我国现有的非接触式静电电压表检定装置，主要包括以下两种方式：第一，将金属平板极板和被测表分别放置于桌面旁和桌面，并调整好被测表前端与极板的距离，进而给极板施加检定点电压后计算示值误差。或将金属平板极板放置于桌面旁并施加检定点电压，由测量人员手持被测表缓慢靠近极板至要求距离，读取被测表读数并计算示值误差。第二，随着计量检定自动化工作的推进，发展出了带距离自动调节的检定校准辅助装置，将金属平板电极固定在绝缘支架上，将被测表放置在专门的距离调节装置上，由距离调节装置调节测量距离，对平板电极施加检定点电压进行测量并计算示值误差。但经专利技术人试验验证第一种方法测量时超差严重、重复性差，基本无法开展检定工作。并且，测量人员在高压间手持被测表重复多次靠近高压极板进行测量和清零操作，存在很大的安全隐患。第二种方法重复性有所提高，但仍然存在系统误差大的缺点，造成被测表测量结果普遍超差。
[0004]专利技术人通过实际观察和有限元模拟发现上述两种检定方式产生误差偏大的原因主要有两点：
[0005]第一，被检定对象调零位置非真正意义上的零电势处。专利技术人基于COMSOL Multiphysics有限元仿真软件搭建了简化的测量过程中待测件归零位置处的电势分布模型。其中边界条件设置分别为：平板电极电势30kV、10kV、5kV，高压间边缘和工作桌面设置为零电势，非接触式静电电压表距离平板电极为0.5m和1m。经计算，在对平板电极施加30kV、10kV、5kV电压时，非接触式静电电压表距离平板电极0.5m的电势大小分别为5.81kV、1.97kV、0.983kV，距离平板电极1.0m的电势大小分别为2.0kV、0.726kV、0.362kV，可见检定试验中的归零点并非真正的零电势处。进一步分析可知，对平板电极施加30kV电压时，被测表在距离平板电极1m处清零，此处电势为2kV导致被测表的零点被抬高，将给测量结果引入7％左右的相对误差，同理，清零距离为0.5m时将会给测量结果引入20％左右的相对误差。这也就意味着，被测表在距离平板电极1m范围内清零，至少引入7％的相对误差，通过多次实测验证，情况与上述分析吻合。
[0006]第二，测量环境存在累计静电。环境静电对测量结果带来直接影响，实验表明，高
压测量过程中，绝缘工作台面会造成静电电荷积累，并且随时间增长而不断增加。当测量电压为10kV时，测量时间累积10min后，测量显示值从9.93kV变化为9.69kV(2.4％相对误差)。当检定的对象较多，时间较长时，其测量显示值变化更大。
[0007]另外，现有检定装置或方法中，直流高压源与操作人员之间的安全距离不够，其操作安全风险较大。
[0008]针对上述问题，专利技术人在此提出了一种远程控制非接触式静电电压表的检定装置。

技术实现思路

[0009]为达此目的，提出了一种远程控制非接触式静电电压表的检定装置：
[0010]一种远程控制非接触式静电电压表的检定装置，包括：屏蔽箱、位置调节单元、点击器、高压标准电场单元、防静电垫板、后端控制单元、高清探头；
[0011]所述屏蔽箱包括金属箱体和可开闭的机械活动门，所述机械活动门为金属材质，其中机械活动门通过与位置调节单元连接实现联动开启与联动闭合；当所述机械活动门闭合时，金属箱体与机械活动门构成封闭的屏蔽箱，同时被检对象位于屏蔽箱内并在点击器的按压下完成示值归零；当所述机械活动门开启时，被检检对象伸出到屏蔽箱之外并靠近高压标准电场单元完成示值测量；
[0012]所述位置调节单元设置在金属箱体内部，用于装夹被检检对象、安装点击器以及通过水平运动和垂直运动实现被检对象位置调节；
[0013]所述高压标准电场单元位于屏蔽箱外，所述高压标准电场单元包括高稳定度直流高压发生器、直流标准电阻分压器、金属平板电极，所述高稳定度直流高压发生器、直流标准电阻分压器、金属平板电极依次通过高压导线连接，所述金属平板电极位于机械活动门一侧并与被检对象水平运动方向垂直；
[0014]所述屏蔽箱设置在防静电垫板上，所述金属平板电极通过绝缘支架设置在防静电垫板上，所述防静电垫板充分接地；
[0015]所述后端控制单元与位置调节单元、点击器、高压标准电场单元、高清探头相连，分别实现位置调节单元位置的远程控制、控制点击器按压被检对象按钮、控制高压标准电场单元产生高压标准电场、通过高清探头读取并存储被检对象测量示值。
[0016]可选的，所述位置调节单元包括第一步进电机、第二步进电机、垂直丝杆滑台、水平丝杆滑台、机械臂、第一连接件、第二连接件、第一限位开关、第二限位开关；所述水平丝杆滑台固定设置在金属箱体底部，所述垂直丝杆滑台通过第一连接件与水平丝杆滑台连接，所述所述机械臂一端通过第二连接件与垂直丝杆滑台连接，机械臂另一端设置有夹持部用于夹持被检对象和安装点击器；所述第一步进电机、第二步进电机分别与水平丝杆滑台、垂直丝杆滑台相连控制水平丝杆滑台带动垂直丝杆滑台水平左右运动、控制垂直丝杆滑台带动机械臂垂直上下运动从而实现被检对象位置调节；所述水平丝杆滑台右端设置有第一限位开关用于限定垂直丝杆滑台向右运动的位移，所述垂直丝杆滑台上端设置有第二限位开关用于限定机械臂向上运动的位移。
[0017]可选的，屏蔽箱顶部固定设置有顶部滑轨，所述顶部滑轨上设置有顶部滑台，所述顶部滑台可沿顶部滑轨左右滑动，所述顶部滑台两端通过钢丝经U槽轴承与机械活动门相
连，所述U槽轴承固定于屏蔽箱体上，所述顶部滑台还与垂直丝杆滑台顶端连接；当所述垂直丝杆滑台向左移动时，所述机械活动门在自身重力的带动下向下移动实现联动开启，同时所述机械臂带动被检对象伸出金属箱体靠近金属平板电极完成示值测量，当垂直丝杆滑台向右运动时，所述机械臂带动被检对象远离金属平板电极返回金属箱体内，同时垂直丝杆滑台通过钢丝带动机械活动门向上移动实现联动关闭；所述机械活动门在移动过程中不与被检对象触碰。
[0018]可选的，所述后端控制单元包括220V交流电源、调压器、数字多用表、电源控制系统、微机控制系统、24V直流电源、PLC控制器、第一驱动器、第二驱动器；所述220V交流电源依次通过电源控制系统、调压器连接高稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远程控制非接触式静电电压表的检定装置，其特征在于，所述检定装置包括：屏蔽箱、位置调节单元、点击器、高压标准电场单元、防静电垫板、后端控制单元、高清探头；所述屏蔽箱包括金属箱体和可开闭的机械活动门，所述机械活动门为金属材质，其中机械活动门通过与位置调节单元连接实现联动开启与联动闭合；当所述机械活动门闭合时，金属箱体与机械活动门构成封闭的屏蔽箱，同时被检对象位于屏蔽箱内并在点击器的按压下完成示值归零；当所述机械活动门开启时，被检对象伸出到屏蔽箱之外并靠近高压标准电场单元完成示值测量；所述位置调节单元设置在金属箱体内部，用于装夹被检对象、安装点击器以及通过水平运动和垂直运动实现被检对象位置调节；所述高压标准电场单元位于屏蔽箱外，所述高压标准电场单元包括高稳定度直流高压发生器、直流标准电阻分压器、金属平板电极，所述高稳定度直流高压发生器、直流标准电阻分压器、金属平板电极依次通过高压导线连接，所述金属平板电极位于机械活动门一侧并与被检对象水平运动方向垂直；所述屏蔽箱设置在防静电垫板上，所述金属平板电极通过绝缘支架设置在防静电垫板上，所述防静电垫板充分接地；所述后端控制单元与位置调节单元、点击器、高压标准电场单元、高清探头相连，分别实现位置调节单元位置的远程控制、控制点击器按压被检对象按钮、控制高压标准电场单元产生高压标准电场、通过高清探头读取并存储被检对象测量示值。2.根据权利要求1所述的远程控制非接触式静电电压表的检定装置，其特征在于，所述位置调节单元包括第一步进电机、第二步进电机、水平丝杆滑台、垂直丝杆滑台、机械臂、第一连接件、第二连接件、第一限位开关、第二限位开关；所述水平丝杆滑台固定设置在金属箱体底部，所述垂直丝杆滑台通过第一连接件与水平丝杆滑台连接，所述所述机械臂一端通过第二连接件与垂直丝杆滑台连接，机械臂另一端设置有夹持部用于夹持被检对象和安装点击器；所述第一步进电机、第二步进电机分别与水平丝杆滑台、垂直丝杆滑台相连控制水平丝杆滑台带动垂直丝杆滑台水平左右运动、控制垂直丝杆滑台带动机械臂垂直上下运动从而实现被检对象位置调节；所述水平丝杆滑台右端设置有第一限位开关用于限定垂直丝杆滑台向右运动的位移，所述垂直丝杆滑台上端设置有第二限位开关用于限定机械臂向上运动的位移。3.根据权利要求2所述的远程控制非接触式静电电压表的检定装置，其特征在于，屏蔽箱顶部固定设置有顶部滑轨，所述顶部滑轨上设置有顶部滑台，所述顶部滑台可沿顶部滑轨左右滑动，所述顶部滑台两端通过钢丝经U槽轴承与机械活动门相连，所述U槽轴承固定于屏蔽箱体上，所述顶部滑台还与垂直丝杆滑台顶端连接；当所述垂直丝杆滑台向左移动时，所述机械活动门在自身重力的带动下向下移动实现联动开启，同时所述机械臂带动被检对象伸出金属箱体靠近金属平板电极完成示值测量，当垂直丝杆滑台向右运动时，所述机械臂带动被检对象远离金属平板电极返回金属箱体内，同时垂直丝杆滑台通过钢丝带动机械活动门向上移动实现联动关闭；所述机械活动门在移动过程中不与被检对象触碰。4.根据权利要求3所述的远程控制非接触式静电电压表的检定装置，其特征在于，所述后端控制单元包括220V交...

【专利技术属性】
技术研发人员：王月胜，廖维，何鹏，朱宇洁，秦睿，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院计量测试中心，
类型：发明
国别省市：