專利名稱：靜電在線測量儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于靜電監(jiān)測領域，尤其是涉及一種靜電在線測量儀。
背景技術：
雷擊、物體之間摩擦、交流電感應等方式都會產生靜電，沒有導入大地的靜電會產生變化或者靜止的電場，目前對靜電的測量方式分為無機械運動的靜態(tài)測量方式和有機械運動的動態(tài)測量方式，無論何種測量方式，均采用非接觸并保持足夠安全距離的靜電感應面來作為靜電感應電荷的采集點，靜電靜態(tài)測量方式主要用來測量變化電場，如果靜電面上的凈電荷恒定不變，則電場恒定，從感應面到運放的電流會非常之小，甚至達到PA級電流，最終測量結果非常不穩(wěn)定，因為空氣流動、空氣濕度和溫度以及線路的泄漏電流都會對測量結果帶來非常大的影響，現今的靜電靜態(tài)測量方式主要用來測量變化電場，對于靜態(tài)電場基本上無法測量。靜電動態(tài)測量方式，傳統(tǒng)方式有電機驅動、螺線管驅動，壓電陶瓷片驅動、音叉開關驅動等，電機驅動和螺線管驅動都需要較大電流，電感中儲存的能量遠遠大于油品儲運場所靜電檢測產品的本安型防爆要求，在靜電傳感器中不斷充入惰性氣體可以達到隔爆要求，因為動態(tài)測量型靜電傳感器無法做成一個外殼密閉的產品，需要一個開放的空間來引入電場線到傳感器的感應面，所以需要不斷充入惰性氣體來達到隔爆要求，這使得成本大幅增加。壓電陶瓷片驅動需要高電壓，甚至達到200V，但即使是這樣高的電壓，壓電陶瓷片所產生的振幅仍然太小，無法在靜電傳感器的感應面上產生足夠的感應電壓和電流，對于 200V的高壓，即使很小的電流消耗，也很難完成本安型防爆認證?，F有技術中需要測量人員拿著靜電電壓表，從遠處移動該表到靜電面，靠瞬間移動來完成瞬間靜電電壓測量，該表必須靠測量人員輔助其移動，不能完成在線持續(xù)測量。因此本領域技術人員致力于開發(fā)一種可以在線持續(xù)測量的本安防爆型靜電在線測量儀。

發(fā)明內容
有鑒于現有技術的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種可以在線持續(xù)測量的本安防爆型靜電在線測量儀。為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種靜電在線測量儀，包括運放電路，所述運放電路的輸出端與濾波器的輸入端連接；所述濾波器的輸出端通過比較器與處理器連接；所述濾波器的輸出端通過真有效值轉換器與處理器連接；還包括靜電感應器，所述靜電感應器由感應金屬面、屏蔽金屬面和絕緣片組成；所述感應金屬面固定在絕緣片的一面，所述絕緣片的另一面固定屏蔽金屬面；所述感應金屬面與運放電路的輸入端連接；所述屏蔽金屬面接大地；所述屏蔽金屬面固定有壓電雙晶振子；所述壓電雙晶振子的正極與電源電路的正極連接；所述壓電雙晶振子的負極與所述電源電路的負極連接；所述壓電雙晶振子的信號端與脈沖驅動器的輸出端連接；所述脈沖驅動器的輸入端與處理器連接；
所述處理器產生脈沖信號控制所述脈沖驅動器驅動壓電雙晶振子振動；所述處理器將所述處理器產生的脈沖信號與感應金屬面返回的信號進行鑒相判別處理，并將真有效值轉換器送達的直流信號進行模數轉換處理； 所述電源電路向靜電在線測量儀供電。較佳的，所述脈沖驅動器為隔離型脈沖驅動器。較佳的，所述處理器通過RS485通訊接口與計算機連接。較佳的，所述處理器與溫濕度傳感器連接；所述溫濕度傳感器將溫度量和濕度量轉換成電信號傳入所述處理器。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的處理器控制脈沖驅動器驅動壓電雙晶振子帶動感應金屬面振動，具有驅動電壓低、振動頻率低、振動幅度大的特點，能夠通過本安型防爆認證，在油品和易燃易爆氣體儲運場所進行在線靜電檢測并報警，填補目前這一領域的空白， 感應金屬面上能夠得到足夠的感應電壓和電流，對于最終的測量值具有較好的線性度。


圖1是本發(fā)明實施例一的電路原理圖。圖2是靜電感應器的結構示意圖。圖3是本發(fā)明實施例二的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明
實施例一如圖1、圖2所示，一種靜電在線測量儀，包括運放電路1，運放電路1的輸出端與濾波器2的輸入端連接；濾波器2的輸出端通過比較器3與處理器4連接，濾波器2的輸出端通過真有效值轉換器5與處理器4連接，還包括靜電感應器6，靜電感應器6由感應金屬面7、屏蔽金屬面8和絕緣片9組成，感應金屬面7粘貼在絕緣片9的一面，絕緣片9的另一面粘貼屏蔽金屬面8，所述感應金屬面7與運放電路1的輸入端連接；所述屏蔽金屬面 8接大地；所述屏蔽金屬面8粘貼有壓電雙晶振子10，壓電雙晶振子10的正極與電源電路 11的正極連接，壓電雙晶振子10的負極與電源電路11的負極連接，壓電雙晶振子10的信號端與脈沖驅動器12的輸出端連接，脈沖驅動器12的輸入端與處理器4連接。所述處理器4產生脈沖信號控制所述脈沖驅動器12驅動壓電雙晶振子10振動； 所述處理器4將所述處理器4產生的脈沖信號與感應金屬面7返回的信號進行鑒相判別處理，并將真有效值轉換器送達的直流信號進行模數轉換處理。電源電路11向靜電在線測量儀供電。所述電源電路11為MV電源，處理器4產生脈沖信號控制脈沖驅動器12產生脈沖電壓，該脈沖電壓驅動壓電雙晶振子10產生振蕩，從而帶動與壓電雙晶振子10連接的感應金屬面7振動，因此在靜電面與感應金屬面7之間形成一個交變電場，感應金屬面7上會得到一個正弦阻尼型感應電壓，該正弦阻尼型感應電壓的幅度被運放電路1線性放大30倍后傳給濾波器2，濾波器2去除不必要的干擾雜波信號，保留有用信號，這個有用信號一組送給比較器3進行比較放大處理，最后送給處理器4作鑒相判別計算，鑒相判別計算的處理方式是比較感應金屬面7上感應交變電壓的相位與施加給壓電雙晶振子脈沖電壓的相位， 從而可以判斷靜電面上所帶靜電是正還是負；另一組信號送給真有效值轉換器5，真有效值轉換器5把交流信號變換成直流信號，然后再送給處理器4作數字量化處理，處理器4對轉換值進行數字濾波，經過計算從而得到較為精確的靜電測量值。本實施例脈沖驅動器12為隔離型脈沖驅動器，本實施例濾波器2為二階 Sallen-Key低通濾波器，感應金屬面7還可捆綁在絕緣片9上，屏蔽金屬面8還可捆綁在絕緣片上，壓電雙晶振子10還可捆綁在屏蔽金屬面8上。實施例二 如圖3所示，本實施例的結構與實施例1基本相同，所不同的是處理器4通過RS485通訊接口 13與計算機連接，處理器4與溫濕度傳感器14連接；溫濕度傳感器14將溫度量和濕度量轉換成電信號傳入處理器4。以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據本發(fā)明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發(fā)明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種靜電在線測量儀，包括運放電路(1)，所述運放電路(1)的輸出端與濾波器(2) 的輸入端連接；所述濾波器(2)的輸出端通過比較器(3)與處理器(4)連接；所述濾波器 (2)的輸出端通過真有效值轉換器(5)與處理器(4)連接；其特征在于還包括靜電感應器 (6)，所述靜電感應器(6)由感應金屬面(7)、屏蔽金屬面(8)和絕緣片(9)組成；所述感應金屬面(7)固定在絕緣片(9)的一面，所述絕緣片(9)的另一面固定屏蔽金屬面(8)；所述感應金屬面(7)與運放電路(1)的輸入端連接；所述屏蔽金屬面(8)接大地；所述屏蔽金屬面(8)固定有壓電雙晶振子(10)；所述壓電雙晶振子(10)的正極與電源電路(11)的正極連接；所述壓電雙晶振子(10)的負極與所述電源電路(11)的負極連接；所述壓電雙晶振子 (10)的信號端與脈沖驅動器(12)的輸出端連接；所述脈沖驅動器(12)的輸入端與處理器 (4)連接;所述處理器(4 )產生脈沖信號控制所述脈沖驅動器(12 )驅動壓電雙晶振子(10 )振動； 所述處理器(4)將所述處理器(4)產生的脈沖信號與感應金屬面(7)返回的信號進行鑒相判別處理，并將真有效值轉換器送達的直流信號進行模數轉換處理；所述電源電路(11)向靜電在線測量儀供電。
2.如權利要求1所述的靜電在線測量儀，其特征是所述脈沖驅動器(12)為隔離型脈沖驅動器。
3.如權利要求1或2所述的靜電在線測量儀，其特征是所述處理器(4)通過RS485通訊接口(13)與計算機連接。
4.如權利要求3所述的靜電在線測量儀，其特征是所述處理器(4)與溫濕度傳感器 (14)連接；所述溫濕度傳感器(14)將溫度量和濕度量轉換成電信號傳入所述處理器(4)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種靜電在線測量儀，屬于靜電監(jiān)測領域，尤其是涉及一種靜電在線測量儀，本發(fā)明的靜電感應器由感應金屬面、屏蔽金屬面和絕緣片組成；所述感應金屬面固定在絕緣片的一面，所述絕緣片的另一面固定屏蔽金屬面；所述靜電感應器的屏蔽金屬面固定有壓電雙晶振子；具有驅動電壓低、振動頻率低、振動幅度大的特點，能夠通過本安型防爆認證，在油品和易燃易爆氣體儲運場所進行在線靜電檢測并報警，填補目前這一領域的空白，感應金屬面上能夠得到足夠的感應電壓和電流，對于最終的測量值具有較好的線性度。
文檔編號G01R29/12GK102508050SQ20111037054
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權日2011年11月21日
發(fā)明者劉一兵, 董仕榮, 雷玉常 申請人:重慶工業(yè)自動化儀表研究所