直接感应式静电电位测量传感器及其结构参数的确定方法技术

本说明书实施例提供了一种直接感应式静电电位测量传感器及其结构参数的确定方法，该传感器包括设置在被测表面上，且贯穿设置的屏蔽筒；可移动设置在屏蔽筒内的环形感应电极；环形感应电极输出端连接电荷放大器及信号调理电路；电荷放大器及信号调理电路输出端接微控制器。本发明专利技术通过设置的静电电位测量传感器，被测表面产生电场作用下，获取静电电位测量传感器输出信号，并通过求解柱坐标系下的拉普拉斯方程，得到了传感器输出与结构参数间的解析表达式，从而为静电电位测量传感器结构参数的确定提供理论指导。数的确定提供理论指导。数的确定提供理论指导。

【技术实现步骤摘要】
直接感应式静电电位测量传感器及其结构参数的确定方法


[0001]本文件涉及静电电位测试
，尤其涉及一种直接感应式静电电位测量传感器及其结构参数的确定方法。

技术介绍

[0002]静电电位是最重要的静电参数之一，测量带电体的静电电位是静电防护工程中的一项重要工作。直接感应法是最基本的静电电位测量方法，测量过程中结构参数会对测试结果产生影响，如屏蔽筒的半径和高度、感应电极的半径以及感应电极距屏待测面距离等，目前对于结构参数的确定全凭经验，没有定量的解析表达式作为指导来更好地确定直接感应式静电电位测量传感器结构参数。

技术实现思路

[0003]本说明书一个或多个实施例提供了直接感应式静电电位测量传感器，包括：
[0004]设置在被测表面上的屏蔽筒，屏蔽筒为中空结构；可移动设置在屏蔽筒内的环形感应电极；
[0005]环形感应电极输出端通过导线连接电荷放大器及信号调理电路；
[0006]电荷放大器及信号调理电路输出端接微控制器；
[0007]在被测表面产生电场作用下，环形感应电极上会产生感应电荷，感应电荷由电荷放大器及信号调理电路处理后进行AD采集送入微控制器，微控制器通过接收的信号结合柱坐标系下的拉普拉斯方程，求解方程获得静电电位测量传感器输出信号与结构参数之间关系模型式，确定静电电位测量传感器结构参数。
[0008]在上述方案中，所述通过求解拉普拉斯方程可以得到静电电位测量传感器输出信号与结构参数的关系模型如下式：
[0009][0010]其中，E0为屏蔽筒下表面的电场，d2为环形感应电极到屏蔽筒底端的距离， r1和r2分别为屏蔽筒和环形感应电极的半径。
[0011]在上述方案中，所述静电电位测量传感器灵敏度与屏蔽筒半径和环形感应电极半径呈正比。
[0012]在上述方案中，所述静电电位测量传感器输出信号大小与屏蔽深度相关；
[0013]其中，
[0014]屏蔽深度由屏蔽筒半径和屏蔽筒底面距环形感应电极的距离共同决定。
[0015]在上述方案中，所述环形感应电极的半径为屏蔽筒半径的0.8倍。
[0016]在上述方案中，所述屏蔽筒底面距环形感应电极的距离为屏蔽筒半径的 0.5倍。
[0017]在上述方案中，环形感应电极输出端通过铝合金导线连接电荷放大器及信号调理电路。
[0018]本说明书一个或多个实施例还提供了基于如上述任一项所述的直接感应式静电电位测量传感器实现的直接感应式静电电位测量传感器的结构参数确定方法，包括步骤:
[0019]确认直接感应式静电电位测量传感器各部件结构参数，包括被测面的电场，屏蔽筒下端电场，屏蔽筒底端与被测面距离，环形感应电极到屏蔽筒底端的距离，屏蔽筒半径和环形感应电极半径；
[0020]建立柱坐标系；坐标原点取感应电极所在平面的中心，z轴方向沿圆柱的轴向下；
[0021]通过各部件的结构参数，求解拉普拉斯方程在柱坐标系下的方程，获得静电电位测量传感器输出与结构参数的关系模型，从而确定影响静电电位测量传感器输出结果的结构参数。
[0022]本说明书一个或多个实施例还提供了计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述直接感应式静电电位测量传感器的结构参数确定方法。
[0023]本说明书一个或多个实施例还提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述直接感应式静电电位测量传感器的结构参数确定方法。
[0024]本专利技术通过设置的静电电位测量传感器，被测表面产生的电场，静电电位测量传感器输出感应信号，通过该信号并标定，可以得到被测物的静电电位；根据物体表面的电场作为初始条件，然后求解拉普拉斯方程可推导确定静电电位测量传感器输出信号(感应信号)与结构参数的关系模型，通过解析式和进一步的可视化图形，来研究了传感器的输出与结构参数的关系，从而为静电电位测量传感器结构参数的确定提供理论指导。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本说明书一个或多个实施例提供的直接感应式静电电位测量传感器结构示意图；
[0027]图2为本说明书一个或多个实施例提供的直接感应式静电电位测量传感器原理示意图；
[0028]图3为本说明书一个或多个实施例提供的静电电位测量传感器灵敏度随r1和r2的变化关系图；
[0029]图4为本说明书一个或多个实施例提供静电电位测量传感器输出信号与屏蔽深度的变化关系图；
[0030]图5为本说明书一个或多个实施例提供的直接感应式静电电位测量传感器结构参数的确定方法的流程图；
[0031]图6为本说明书一个或多个实施例提供的计算机设备结构示意图。
具体实施方式
[0032]为了使本
的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
[0033]下面结合具体实施方式和说明书附图对本专利技术做出详细的说明。
[0034]传感器实施例
[0035]根据本专利技术实施例，提供了一种直接感应式静电电位测量传感器，如图1
‑
2 所示，根据本专利技术实施例的直接感应式静电电位测量传感器，如图所示，该传感器包括：
[0036]设置在被测表面5上的屏蔽筒2，屏蔽筒2为中空结构；
[0037]可移动设置在屏蔽筒2内的环形感应电极1；
[0038]环形感应电极1输出端通过导线连接电荷放大器及信号调理电路3；导线可为高硬度导线，例如铝合金导线，能保证环形感应电极1可悬空设置在屏蔽筒2内。
[0039]本实施例，电荷放大器及信号调理电路3可采用OPA128或者OPA111等输入阻抗高、失调电流小的运放芯片实现；屏蔽筒2可为黄铜等硬度高的导体材制成的圆柱筒。
[0040]电荷放大器及信号调理电路3输出端接微控制器4；
[0041]该传感器，屏蔽筒2用于屏蔽外界其它带电体产生的电场，在被测表面5 产生电场作用下，环形感应电极1上会产生感应电荷，感应电荷由电荷放大器及信号调理电路3处理后进行AD采集送入微控制器4，微控制器4通过接收的信号结合柱坐标系下的拉普拉斯方程，求解方程获得静电电位测量传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.直接感应式静电电位测量传感器，其特征在于，包括：设置在被测表面上的屏蔽筒，屏蔽筒为中空结构；可移动设置在屏蔽筒内的环形感应电极；环形感应电极输出端通过导线连接电荷放大器及信号调理电路；电荷放大器及信号调理电路输出端接微控制器；在被测表面产生电场作用下，环形感应电极上会产生感应电荷，感应电荷由电荷放大器及信号调理电路处理后进行AD采集送入微控制器，微控制器通过接收的信号结合柱坐标系下的拉普拉斯方程，求解方程获得静电电位测量传感器输出信号与结构参数之间关系模型式，确定静电电位测量传感器结构参数。2.如权利要求1所述的直接感应式静电电位测量传感器，其特征在于，所述通过求解拉普拉斯方程可以得到静电电位测量传感器输出信号与结构参数的关系模型如下式：其中，E0为屏蔽筒下表面的电场，d2为环形感应电极到屏蔽筒底端的距离，r1和r2分别为屏蔽筒和环形感应电极的半径。3.如权利要求1所述的直接感应式静电电位测量传感器，其特征在于，所述静电电位测量传感器灵敏度与屏蔽筒半径和环形感应电极半径呈正比。4.如权利要求1所述的直接感应式静电电位测量传感器，其特征在于，所述静电电位测量传感器输出信号大小与屏蔽深度相关；其中，屏蔽深度由屏蔽筒半径和屏蔽筒底面距环形感应电极的距离共同决定。5.如权利要求3所述的直接感应式静电电位测量传感器，其特征在于，所述环形感应电极的半径为屏蔽筒半径的0.8倍。6.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小锋，魏明，陈栋，王雷，孟冬旭，谢喜宁，
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：