專利名稱：一種具有虛擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及靜電測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
靜電放電(electrostatic discharge,簡(jiǎn)稱ESD)是指帶電體周圍的場(chǎng)強(qiáng)超過(guò) 周圍介質(zhì)的絕緣擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，因介質(zhì)產(chǎn)生電離而使帶電體上的靜電荷部分或全 部消失的現(xiàn)象。其產(chǎn)生的內(nèi)因取決于物質(zhì)的導(dǎo)電特性，體電阻率位于 10u 1015acm范圍內(nèi)的物質(zhì)最容易產(chǎn)生靜電；外因則是多種多樣，如物體間 的摩擦、電場(chǎng)感應(yīng)、介質(zhì)極化、帶電微粒附著等等。
ESD造成的故障和危害通稱靜電災(zāi)害。與常規(guī)電能量相比，靜電能量比 較小，往往被人們所忽視，但在靜電放電過(guò)程中，瞬態(tài)大電流集中注入，易引 起火災(zāi)、爆炸、人體電擊等事故。自20世紀(jì)中期以來(lái)，隨著工業(yè)生產(chǎn)的高速 發(fā)展以及高分子材料的迅速推廣應(yīng)用，ESD災(zāi)害日益嚴(yán)重，逐漸成為火工、 化工、石油、粉末加工、燃?xì)獾刃袠I(yè)引起火災(zāi)、爆炸等事故的主要誘發(fā)因素之 一，也是亞麻、化纖等紡織行業(yè)加工過(guò)程中的質(zhì)量及安全事故隱患之一，更是 造成人體電擊危害的重要原因之一。在微電子技術(shù)領(lǐng)域，由于ESD危害每年 損失上百億美元；在彈藥、火工品及易燃易爆氣體、粉塵存在的"靜電危險(xiǎn)場(chǎng) 所"，因ESD危害造成許多燃燒、爆炸等惡性事故；在航天、航空方面，ESD 危害曾使機(jī)毀人亡、火箭發(fā)射失敗、衛(wèi)星發(fā)生故障。因此，靜電災(zāi)害防護(hù)研究 是各個(gè)行業(yè)面臨的重點(diǎn)安全技術(shù)之一。
靜電災(zāi)害防護(hù)研究即靜電安全工程學(xué)包括靜電起/放電機(jī)理、靜電作用機(jī) 理、ESD模型、靜電測(cè)試技術(shù)、靜電防護(hù)設(shè)計(jì)等方面。其中靜電測(cè)試技術(shù)地 位特殊，它承擔(dān)著探測(cè)"危險(xiǎn)靜電源"與評(píng)價(jià)材料靜電性能的任務(wù)，無(wú)論是靜 電機(jī)理研究還是靜電防護(hù)設(shè)計(jì)都依賴于它。換句話說(shuō)，靜電測(cè)試是研究和實(shí)施 靜電防護(hù)工程的技術(shù)基礎(chǔ)，直接制約著靜電防護(hù)理論與技術(shù)的發(fā)展。
靜電測(cè)試的對(duì)象包括電位、電量、電容、電阻率、泄漏電阻、電荷衰減時(shí) 間等參數(shù)。其中，對(duì)于靜電防護(hù)措施的效能檢驗(yàn)以及靜電事故分析來(lái)說(shuō)，最重 要、最直觀的判斷依據(jù)就是靜電電位的高低。因此，靜電電壓表的研制一直是靜電測(cè)試的主攻方向。目前，根據(jù)工作方式來(lái)分，靜電電壓表分為接觸式和非 接觸式兩種；根據(jù)信號(hào)特性來(lái)分，靜電電壓表又可分為靜電靜態(tài)電位和靜電動(dòng) 態(tài)電位兩種。
接觸式就是使被測(cè)物體與靜電電壓表直接接觸，利用等電位原理進(jìn)行測(cè) 量。該類儀器僅適用于靜電導(dǎo)體帶電電位的測(cè)量，對(duì)于更容易產(chǎn)生靜電的絕緣 體則無(wú)能為力，其代表性產(chǎn)品為Q-V系列靜電電壓表。非接觸式就是不與被 測(cè)物體接觸，運(yùn)用靜電感應(yīng)或空氣電離的原理，間接測(cè)量帶電體的靜電電位。 該類儀器適用于測(cè)量導(dǎo)體、絕緣體及人體等的靜電電位。根據(jù)工作原理的不同， 該類儀表分為直接感應(yīng)式、交流調(diào)制式和空氣電離式等三類。與接觸式測(cè)量相 比，非接觸測(cè)量結(jié)果受儀表輸入電容、輸入電阻的影響較小，但受測(cè)試距離、 帶電體幾何尺寸的影響較大。
在現(xiàn)代靜電安全工程中，靜電災(zāi)害概率的大小，不僅決定于危險(xiǎn)靜電源的 靜態(tài)電位的高低，而且與靜電的動(dòng)態(tài)電位更為關(guān)聯(lián)。在危險(xiǎn)貨物搬運(yùn)、堆碼、 車輛運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)過(guò)程中，靜電的動(dòng)態(tài)電位尤其關(guān)鍵，必須把其峰值電位控制在 安全電位以下。因此，研制靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)試設(shè)備，準(zhǔn)確測(cè)量不同環(huán)境條件下 危險(xiǎn)靜電源的動(dòng)態(tài)電位值，對(duì)于制定靜電災(zāi)害的防護(hù)技術(shù)措施和進(jìn)行靜電安全 管理工作是至關(guān)重要的。
目前國(guó)內(nèi)已有的靜電電壓表中，絕大部分的電位傳遞函數(shù)都是頻率的函 數(shù)，對(duì)于不同頻率的信號(hào)，其電位衰減比例不同，在實(shí)際測(cè)試中存在頻率失真， 難以用于動(dòng)態(tài)測(cè)試。例如，Q-V系列靜電電壓表采用光標(biāo)指示，阻尼大，光標(biāo) 穩(wěn)定需要一定的時(shí)間，不能用于動(dòng)態(tài)測(cè)試。真正能夠用于靜電動(dòng)態(tài)電位的儀器 只有兩種，一種是石家莊軍械工程學(xué)院的劉尚合院士1988年主持研制的ZPD,-1 靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)試儀，另一種是北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所的黃久生博士 2003年主持研制的EST405靜電動(dòng)態(tài)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。ZPD-1靜電動(dòng)態(tài)電 位測(cè)試儀采用劉尚合院士提出的"信號(hào)自屏蔽-電荷耦合"測(cè)試原理，能夠用 表頭顯示整個(gè)測(cè)試過(guò)程中被測(cè)電位信號(hào)的最大絕對(duì)值，便于確定靜電源的動(dòng)態(tài). 特性及其危險(xiǎn)性。但該儀器測(cè)試信號(hào)的衰減常數(shù)在107s數(shù)量級(jí)，對(duì)一般的測(cè) 試而言，此衰減對(duì)測(cè)試結(jié)果造成的影響可以忽略，但對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)仍有可能 引起較大的測(cè)試誤差。因此，該儀器不宜用作監(jiān)測(cè)儀表。EST405靜電動(dòng)態(tài)計(jì) 算機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，采用阻容分壓原理測(cè)量靜電電位，由靜電檢測(cè)探頭和報(bào)警 器組成，可以監(jiān)測(cè)重要部門進(jìn)出人員、貨物的靜電。但在許多靜電隱患較大的危險(xiǎn)物品作業(yè)過(guò)程，應(yīng)用ZPD-1和EST405還存在缺陷。例如，在危險(xiǎn)貨物的 人工搬運(yùn)作業(yè)過(guò)程中，及其在鐵路、公路、輪船等運(yùn)輸途中，由于各種振動(dòng)、 摩擦，靜電容易積累到危險(xiǎn)高位，時(shí)有運(yùn)輸車輛途中自燃事故的報(bào)道便是佐證， 上述作業(yè)過(guò)程中靜電積累到多高，極性如何，由于成本與技術(shù)實(shí)施的限制，目 前尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；此外，無(wú)論是ZPD-l,還是EST405都是對(duì)現(xiàn)場(chǎng) 進(jìn)行被動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量，不能對(duì)某一危險(xiǎn)工況做出預(yù)先警示。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和問(wèn)題，提供一種具有虛 擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝置，改裝置能夠?qū)}(cāng)庫(kù)、油輪、鐵路/公 路運(yùn)輸領(lǐng)域中無(wú)法實(shí)時(shí)全程檢測(cè)的作業(yè)過(guò)程(如易燃、易爆類危險(xiǎn)物品的運(yùn)輸、 搬運(yùn)、堆碼等)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)模擬，并能夠連續(xù)、實(shí)時(shí)地記錄、顯示這些作業(yè)過(guò) 程中積累的靜電動(dòng)態(tài)電位的大小、極性及動(dòng)態(tài)波形。
本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)所述靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝置由模 擬室、恒濕箱、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)相互連接組成，所述模擬室包括工作室、 機(jī)座和機(jī)架，所述工作室安裝在機(jī)座與機(jī)架之間，其頂部安裝有機(jī)械手，內(nèi)底 面設(shè)有測(cè)溫探頭和加熱管，內(nèi)側(cè)面設(shè)有測(cè)濕探頭；所述機(jī)座上安裝有變頻電機(jī)、 機(jī)座控制器，所述機(jī)座控制器分別與測(cè)溫探頭、加熱管、變頻電機(jī)電控連接， 所述變頻電機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與安裝于工作室底部的旋轉(zhuǎn)摩擦盤相連接，所述旋轉(zhuǎn) 摩擦盤上方相對(duì)安裝有靜止摩擦盤，靜止摩擦盤通過(guò)施力軸與施力托盤下端固 定連接，所述施力托盤內(nèi)放置施力砝碼，且施力托盤上端與安裝在所述機(jī)架上 的升降控制裝置固定連接；所述恒濕箱通過(guò)塑料管道，其出氣孔與抽氣泵的進(jìn) 氣孔連接，其進(jìn)氣孔與模擬室后側(cè)的出氣孔連接；所述抽氣泵的出氣孔與模擬 室后側(cè)的進(jìn)氣孔連接；所述溶液槽放在恒濕箱內(nèi)，其內(nèi)部盛滿飽和鹽溶液；所 述數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)包括靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭、主機(jī)、計(jì)算機(jī)，所述靜電 動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭分別安裝在施力軸和所述機(jī)械手上，且與主機(jī)、計(jì)算機(jī)依次 相互連接。
為更好地實(shí)施本實(shí)用新型，所述旋轉(zhuǎn)摩擦盤的形狀為圓盤形，所述靜止摩 擦盤的形狀為開(kāi)口形、條形、三角形、三葉形等圓盤形以外的任意一種，所述 摩擦材料的形狀分別與各個(gè)旋轉(zhuǎn)摩擦盤、靜止摩擦盤的形狀對(duì)應(yīng)。
所述升降控制裝置包括托盤上端滑輪、鋼繩、機(jī)架滑輪組、蝸桿、搖柄， 所述施力托盤上下端通過(guò)長(zhǎng)螺栓與托盤上端滑輪的滑輪座相連接，鋼繩一端與機(jī)架連接，其另一端通過(guò)托盤上端滑輪、機(jī)架滑輪組與所述蝸桿連接，蝸桿安 裝在所述機(jī)座后部，所述搖柄安裝在蝸桿的端部。
所述升降控制裝置的提升距離是0 200mm，各所述靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探 頭在垂直、水平方向的信號(hào)采樣位置調(diào)整范圍均為0 100mm。
所述變頻龜機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍是0.1 522rpm，所述施力砝碼的重量范圍是 10 200kg。
所述工作室的溫度控制范圍是20 60°C ，濕度控制范圍是20% 90%。 所述具有虛擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝置的模擬試驗(yàn)方法包括
(1) 具體分析需要評(píng)估的危險(xiǎn)作業(yè)工況，確定靜電動(dòng)態(tài)電位關(guān)聯(lián)參數(shù)的 設(shè)定值，包括摩擦材料、同時(shí)存在的摩擦數(shù)量、摩擦力、速度、濕度、溫度；
(2) 根據(jù)步驟(1)確定的所述摩擦材料、摩擦數(shù)量，將相應(yīng)所述摩擦材 料分別固定于各個(gè)所述旋轉(zhuǎn)摩擦盤和靜止摩擦盤上，且所述旋轉(zhuǎn)摩擦盤的形狀 為圓盤形，靜止摩擦盤的形狀為開(kāi)口形、條形、三角形、三葉形等圓盤形以外 的任意一種，所述摩擦材料的形狀分別與各個(gè)旋轉(zhuǎn)摩擦盤、靜止摩擦盤的形狀 對(duì)應(yīng)；
(3) 調(diào)整所述升降控制裝置、各靜止摩擦盤，并根據(jù)步驟(1)確定的摩 擦力設(shè)定值，將所需數(shù)量的施力砝碼放置于所述施力托盤內(nèi)，使每組所述摩擦 材料緊密接觸，所述施力砝碼的重量范圍是10 200kg;
(4) 將所述靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭與主機(jī)、計(jì)算機(jī)依次連接好，并通過(guò) 探頭夾在各個(gè)靜止摩擦盤上側(cè)的施力軸上分別安裝所述靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探 頭，且各靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭位于相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)摩擦盤固定的摩擦材料的上表 面，設(shè)定各靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭在垂直、水平方向的信號(hào)采樣位置，其調(diào)整 范圍均為0 100mm，同時(shí)通過(guò)探頭夾將另兩個(gè)靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭反向安 裝在所述機(jī)械手上；
(5) 根據(jù)步驟(1)確定的溫度、濕度設(shè)定值，通過(guò)控制所述機(jī)座控制器， 使所述測(cè)溫探頭的示值達(dá)到所述設(shè)定值，通過(guò)控制所述飽和鹽溶液的有機(jī)鹽的 種類、蒸發(fā)面積，使恒濕箱中的濕度達(dá)到穩(wěn)定值，通過(guò)所述的抽氣泵抽氣與所 述模擬室進(jìn)行氣體交換使所述測(cè)濕探頭的示值達(dá)到所述設(shè)定值，所述工作室溫 度控制范圍是20 60°C ，濕度控制范圍是20% 90%;
(6) 根據(jù)步驟(1)確定的速度設(shè)定值，通過(guò)控制所述機(jī)座控制器，在 0.1 522rpm范圍之間設(shè)定所述變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速，開(kāi)啟所述變頻電機(jī)；(7) 通過(guò)控制所述主機(jī)、計(jì)算機(jī)，開(kāi)啟各所述靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭， 跟蹤測(cè)量各所述摩擦材料的靜電動(dòng)態(tài)電位的大小、極性與動(dòng)態(tài)波形，同時(shí)通過(guò) 控制所述機(jī)座控制器，保持所述變頻電機(jī)、旋轉(zhuǎn)摩擦盤旋轉(zhuǎn)持續(xù)5秒~10分鐘;
(8) 停止所述變頻電機(jī)、旋轉(zhuǎn)摩擦盤，同時(shí)迅速搖動(dòng)所述蝸桿端部的搖 柄，使兩端分別固定在所述蝸桿、機(jī)架上的鋼繩，通過(guò)所述機(jī)架滑輪組、托盤 上端滑輪，帶動(dòng)所述升降控制裝置連接的兩組施力托盤迅速升起，其提升距離 是0 200mm，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)2組所述摩擦材料迅速分離；
(9) 調(diào)整所述機(jī)械手使2個(gè)所述靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭分別位于步驟(8) 所述分離后摩擦材料的上、下表面，且其在垂直、水平方向的信號(hào)采樣位置調(diào) 整范圍均為0 100mm，分別對(duì)2組摩擦材料分離后各自表面所帶的靜電電位 的大小、極性進(jìn)行測(cè)量；
(10) 通過(guò)所述計(jì)算機(jī)基于虛擬儀器技術(shù)的軟件對(duì)上述各測(cè)量值進(jìn)行保 存、分析、處理，計(jì)算靜電動(dòng)態(tài)電位的多因素聯(lián)合效應(yīng)模擬試驗(yàn)結(jié)果。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果
(1) 結(jié)構(gòu)完善，功能多。相對(duì)現(xiàn)有的靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)試儀器(ZPD-1和 EST405)，本具有虛擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝置增加了一個(gè)模擬 室，使結(jié)構(gòu)更為完善，同時(shí)顯著拓展了 EST405現(xiàn)有的測(cè)量功能，既保留了 EST405的被動(dòng)實(shí)時(shí)測(cè)量特點(diǎn)，又能夠真實(shí)地模擬那些無(wú)法實(shí)時(shí)全程檢測(cè)的作 業(yè)過(guò)程，可連續(xù)、實(shí)時(shí)地記錄、顯示這些作業(yè)過(guò)程中積累的靜電動(dòng)態(tài)電位的大 小、極性及動(dòng)態(tài)波形，并可進(jìn)行靜電產(chǎn)生機(jī)理的分析和靜電序列的驗(yàn)證與修正， 更為重要的是可以預(yù)先評(píng)估靜電隱患嚴(yán)重而又無(wú)法實(shí)時(shí)測(cè)量的作業(yè)工況，有利 于作業(yè)前針對(duì)性地做好靜電防護(hù)措施；
(2) 真實(shí)性強(qiáng)。分析表明，在需要模擬試驗(yàn)的領(lǐng)域中，危險(xiǎn)貨物的搬運(yùn) .作業(yè)過(guò)程同時(shí)出現(xiàn)的摩擦種類最多，其中最易產(chǎn)生靜電動(dòng)態(tài)電位的摩擦有四 種搬運(yùn)工具與地坪之間、搬運(yùn)工具與貨物之間、搬運(yùn)工具與貨車之間、搬運(yùn) 工具與人體之間的摩擦等，通過(guò)本實(shí)用新型具有虛擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位 的測(cè)試裝置，能夠同時(shí)模擬四種摩擦，同時(shí)與以往吸濕盒調(diào)節(jié)濕度速度慢且只 能降低濕度相比，現(xiàn)在采用基于飽和鹽溶液的恒濕箱能快速精確地調(diào)節(jié)濕度， 從而可以模擬出最惡劣的作業(yè)情況。
(3) 信號(hào)處理能力強(qiáng)。本模擬試驗(yàn)裝置數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)是基于虛擬 儀器技術(shù)，主要表現(xiàn)在靈活性方面。虛擬儀器由用戶自己定義，這就意味著我們可以自由組合計(jì)算機(jī)平臺(tái)、硬件、軟件以及各種完成應(yīng)用系統(tǒng)所需的附件。 其優(yōu)點(diǎn)還可以歸納為對(duì)輸入信號(hào)的處理和計(jì)算可以更加復(fù)雜，而且處理速度 更快；測(cè)試結(jié)果的表達(dá)方式更加豐富多彩；可以方便的存儲(chǔ)和交換測(cè)試數(shù)據(jù)； 可以通過(guò)多種現(xiàn)有的通信標(biāo)準(zhǔn)方便地同外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)及其它應(yīng)用連接。
(4)應(yīng)用范圍廣。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于許多靜電隱患較大的作業(yè)工 況，如危險(xiǎn)貨物的貯存搬運(yùn)作業(yè)過(guò)程或鐵路、公路、輪船等運(yùn)輸過(guò)程，且本 模擬試驗(yàn)裝置成本低廉，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。


圖1是本實(shí)用新型靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1所示旋轉(zhuǎn)摩擦盤、靜止摩擦盤的形狀示意圖； 圖3是圖1所示模擬室的左視圖； 圖4是圖1所示模擬室的俯視圖5是圖1所示靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭安裝結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是圖5所示A-A、 B-B向局部視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的 實(shí)施方式不限于此。 實(shí)施例
圖l給出了本靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意，如圖1所示，本裝 置包括模擬室l、恒濕箱33、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)由 靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭2、主機(jī)3、計(jì)算機(jī)4依次連接組成。
模擬室包括工作室5、機(jī)座6和機(jī)架7，工作室5安裝在機(jī)座6與機(jī)架7 之間，其頂部安裝有機(jī)械手8，內(nèi)底面設(shè)有測(cè)溫探頭9和加熱管10，內(nèi)側(cè)面 設(shè)有測(cè)濕探頭12;背面設(shè)有出氣孔29、進(jìn)氣孔30;機(jī)座6上安裝有變頻電 機(jī)13、機(jī)座控制器14，機(jī)座控制器14分別與測(cè)溫探頭9、加熱管10、測(cè)濕 探頭12、變頻電機(jī)13電控連接，通過(guò)機(jī)座控制器14的控制，工作室5的溫 度控制范圍是20 6(TC，恒濕箱33內(nèi)放有溶液槽35，背面設(shè)有進(jìn)氣孔31、 出氣孔32，出氣孔32通過(guò)抽氣泵11與模擬室1的進(jìn)氣孔30相連，進(jìn)氣孔 31與模擬室的出氣孔29相連，溶液槽35內(nèi)盛有飽和鹽溶液34，通過(guò)控制飽 和鹽溶液34中的有機(jī)鹽的種類和蒸發(fā)面積，濕度控制范圍是20% 90%，變 頻電機(jī)13的轉(zhuǎn)速范圍是0.1 522rpm，變頻電機(jī)13通過(guò)4個(gè)旋轉(zhuǎn)軸15與安裝于工作室5底部的4個(gè)旋轉(zhuǎn)摩擦盤16相連接，旋轉(zhuǎn)摩擦盤16上方相對(duì)安 裝有4個(gè)靜止摩擦盤17，摩擦材料18分別固定在靜止摩擦盤17、旋轉(zhuǎn)摩擦盤 16上。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)摩擦盤16的形狀為圓盤形a，靜止摩擦盤17的形狀 為圓盤形a以外的任意一種，可以是條形b、開(kāi)口形c、三角形d、三葉形e 等，摩擦材料18的形狀分別與各個(gè)旋轉(zhuǎn)摩擦盤16、靜止摩擦盤17的形狀對(duì) 應(yīng)。各靜止摩擦盤17通過(guò)施力軸19與施力托盤20下端固定連接，四個(gè)施力 托盤20內(nèi)放置施力砝碼21，各施力托盤20上的施力砝碼21的重量范圍分別 是10 200kg。
施力托盤20上端與升降控制裝置固定連接，如圖l、 3、 4所示，升降控 制裝置安裝在工作室5外上方的機(jī)架7上，包括托盤上端滑輪22、鋼繩23、 機(jī)架滑輪組24、蝸桿25、搖柄26，施力托盤20上下端通過(guò)長(zhǎng)螺栓27與托盤 上端滑輪22的滑輪座相連接，鋼繩23 —端與機(jī)架7連接，其另一端通過(guò)托盤 上端滑輪22、機(jī)架滑輪組24與蝸桿25連接，蝸桿25安裝在機(jī)座6后部，搖 柄26安裝在蝸桿25的端部，升降控制裝置的提升距離是0 200mm。
如圖5、 6所示，機(jī)械手8安裝在工作室5內(nèi)頂部，位于與升降控制裝置 相連的兩施力托盤20之間，3個(gè)靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭2-1分別通過(guò)探頭夾 27安裝在3個(gè)靜止摩擦盤17上側(cè)的施力軸15上，且該3個(gè)靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè) 量探頭2-1均位于各旋轉(zhuǎn)摩擦盤16固定的摩擦材料18的上表面，各靜電動(dòng)態(tài) 電位測(cè)量探頭2-1在垂直、水平方向的信號(hào)采樣位置調(diào)整范圍均為0 100mm; 另2個(gè)靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭2-2通過(guò)探頭夾28反向安裝在機(jī)械手8上，測(cè) 量時(shí)，該2個(gè)靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭2-2分別位于相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)摩擦盤16、靜止 摩擦盤17固定的摩擦材料18的上、下表面，且其在垂直、水平方向的信號(hào)采 樣位置調(diào)整范圍均為0 100mm。
本靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝置的模擬試驗(yàn)工作過(guò)程如下
(1) 具體分析需要評(píng)估的危險(xiǎn)作業(yè)工況，確定靜電動(dòng)態(tài)電位關(guān)聯(lián)參數(shù)的 設(shè)定值，包括摩擦材料、同時(shí)存在的摩擦數(shù)量、摩擦力、速度、濕度、溫度；
(2) 根據(jù)步驟(1)確定的摩擦材料、摩擦數(shù)量，將相應(yīng)4組摩擦材料 18分別固定于4個(gè)旋轉(zhuǎn)摩擦盤16和靜止摩擦盤17上，且旋轉(zhuǎn)摩擦盤16的形 狀為圓盤形a，靜止摩擦盤17的形狀為開(kāi)口形b、條形c、三角形d、三葉形 e， 4組摩擦材料18的形狀分別與4個(gè)旋轉(zhuǎn)摩擦盤16、 4個(gè)靜止摩擦盤17的 形狀對(duì)應(yīng)；(3) 調(diào)整升降控制裝置、各靜止摩擦盤17，并根據(jù)步驟(1)確定的摩 擦力設(shè)定值，將所需數(shù)量的施力砝碼21放置于施力托盤20內(nèi)，使每組摩擦材 料緊18密接觸，施力砝碼21的重量范圍是10 200kg;
(4) 將5靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭2與主機(jī)3、計(jì)算機(jī)4依次連接好，并 通過(guò)探頭夾27在3個(gè)靜止摩擦盤17上側(cè)的施力軸15上分別安裝靜電動(dòng)態(tài)電 位測(cè)量探頭2-1，且各靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭2-1位于相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)摩擦盤固定 的摩擦材料18的上表面，設(shè)定各靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭2-1在垂直、水平方 向的信號(hào)采樣位置，其調(diào)整范圍均為0 100mm,同時(shí)通過(guò)探頭夾28將另2 個(gè)靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭2-2反向安裝在機(jī)械手8上；
(5) 根據(jù)步驟(1)確定的溫度、濕度設(shè)定值，通過(guò)控制機(jī)座控制器14， 使測(cè)溫探頭9的示值達(dá)到設(shè)定值，通過(guò)控制飽和鹽溶液34的有機(jī)鹽的種類、 蒸發(fā)面積，使恒濕箱33中的濕度達(dá)到穩(wěn)定值，通過(guò)抽氣泵11抽氣與所述模擬 室1進(jìn)行氣體交換使所述測(cè)濕探頭的示值達(dá)到所述設(shè)定值，工作室5的溫度控 制范圍是20 60。C，濕度控制范圍是20% 90%;
(6) 根據(jù)步驟(1)確定的速度設(shè)定值，通過(guò)控制機(jī)座控制器14，在0.1 522rpm范圍之間設(shè)定變頻電機(jī)13轉(zhuǎn)速，開(kāi)啟變頻電機(jī)13;
(7) 通過(guò)控制主機(jī)3、計(jì)算機(jī)4，開(kāi)啟各靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭2，跟蹤 測(cè)量各摩擦材料18的靜電動(dòng)態(tài)電位的大小、極性與動(dòng)態(tài)波形，同時(shí)通過(guò)控制 機(jī)座控制器14,保持變頻電機(jī)13、旋轉(zhuǎn)摩擦盤16旋轉(zhuǎn)持續(xù)5秒 10分鐘；
(8) 停止變頻電機(jī)13、旋轉(zhuǎn)摩擦盤16，同時(shí)迅速搖動(dòng)蝸桿25端部的搖 柄26，使兩端分別固定在蝸桿25、機(jī)架7上的鋼繩23，通過(guò)機(jī)架滑輪組24、 托盤上端滑輪22，帶動(dòng)升降控制裝置連接的兩組施力托盤20迅速升起，其提 升距離是0 200mm，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)兩組旋轉(zhuǎn)摩擦盤16、靜止摩擦盤17固定的摩 擦材料18迅速分離；
(9) 調(diào)整機(jī)械手8使2個(gè)靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭2-2分別位于步驟(8) 所述分離后摩擦材料18的上、下表面，且其在垂直、水平方向的信號(hào)采樣位 置調(diào)整范圍均為0 100mm,分別對(duì)兩組摩擦材料18分離后各自表面所帶的靜 電電位的大小、極性進(jìn)行測(cè)量；
(10) 通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)上述各測(cè)量值進(jìn)行保存、分析、處理，計(jì)算靜電動(dòng)態(tài) 電位的多因素聯(lián)合效應(yīng)模擬試驗(yàn)結(jié)果。
如上，即可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1、一種具有虛擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝置，其特征在于其由模擬室、恒濕箱、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)相互連接組成，所述模擬室包括工作室、機(jī)座和機(jī)架，所述工作室安裝在機(jī)座與機(jī)架之間，工作室頂部安裝有機(jī)械手，內(nèi)底面設(shè)有測(cè)溫探頭和加熱管，內(nèi)側(cè)面設(shè)有測(cè)濕探頭，背面設(shè)有出氣孔、進(jìn)氣孔；所述機(jī)座上安裝有變頻電機(jī)、機(jī)座控制器，所述機(jī)座控制器分別與測(cè)溫探頭、加熱管、變頻電機(jī)連接，所述變頻電機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與安裝于工作室底部的旋轉(zhuǎn)摩擦盤相連接，所述旋轉(zhuǎn)摩擦盤上方相對(duì)安裝有靜止摩擦盤，靜止摩擦盤通過(guò)施力軸與施力托盤下端固定連接，所述施力托盤內(nèi)放置施力砝碼，且施力托盤上端與安裝在所述機(jī)架上的升降控制裝置固定連接；所述恒濕箱通過(guò)塑料管道，其出氣孔與抽氣泵的進(jìn)氣孔連接，其進(jìn)氣孔與模擬室后側(cè)的出氣孔連接；所述抽氣泵的出氣孔與模擬室后側(cè)的進(jìn)氣孔連接；所述溶液槽放在恒濕箱內(nèi)，其內(nèi)部盛滿飽和鹽溶液；所述數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)包括靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭、主機(jī)、計(jì)算機(jī)，所述靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭分別安裝在施力軸和所述機(jī)械手上，且與主機(jī)、計(jì)算機(jī)依次相互連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有虛擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝 置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)摩擦盤的形狀為圓盤形，所述靜止摩擦盤的形狀為 非圓盤形，包括開(kāi)口形、條形、三角形、三葉形，旋轉(zhuǎn)摩擦盤上表面、靜止摩 擦盤下表面分別固定有形狀相應(yīng)的摩擦材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有虛擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝 置，其特征在于所述升降控制裝置包括托盤上端滑輪、鋼繩、機(jī)架、機(jī)架滑 輪組、蝸桿、搖柄，所述施力托盤上下端通過(guò)長(zhǎng)螺栓與托盤上端滑輪的滑輪座 相連接，鋼繩一端與機(jī)架連接，其另一端通過(guò)托盤上端滑輪、機(jī)架滑輪組與所 述蝸桿連接，蝸桿安裝在所述機(jī)座后部，所述搖柄安裝在蝸桿的端部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有虛擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝 置，其特征在于所述升降控制裝置的提升距離是0 200mm，各所述靜電動(dòng) 態(tài)電位測(cè)量探頭在垂直、水平方向的信號(hào)采樣位置調(diào)整范圍均為0 100mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種具有虛擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝 置，其特征在于所述工作室的溫度控制范圍是20 60°C，濕度控制范圍是 20% 90%。
專利摘要本實(shí)用新型一種具有虛擬儀器技術(shù)的靜電動(dòng)態(tài)電位的測(cè)試裝置，由模擬室、恒濕箱、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)相互連接組成，模擬室包括旋轉(zhuǎn)摩擦盤、靜止摩擦盤、測(cè)溫探頭、測(cè)濕探頭、升降控制裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)摩擦盤與靜止摩擦盤相對(duì)安裝，且與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，靜止摩擦盤通過(guò)施力托盤與升降控制裝置連接，恒濕箱通過(guò)塑料管道與抽氣泵、模擬室相連接，形成氣體循環(huán)通路，數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)包括靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭、主機(jī)、計(jì)算機(jī)，靜電動(dòng)態(tài)電位測(cè)量探頭分別與主機(jī)、計(jì)算機(jī)依次相互連接。本裝置結(jié)構(gòu)完善，功能多，真實(shí)性強(qiáng)，信號(hào)處理能力強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于危險(xiǎn)貨物的貯存搬運(yùn)作業(yè)過(guò)程或鐵路、公路、輪船等運(yùn)輸過(guò)程，成本低廉，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01R29/24GK201145711SQ20082004337
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者尹俊勛, 常天海, 添 梁 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)