靜電測試原理

靜電測試原理第1頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四2一、靜電測試的目的判斷場所靜電帶電水平。檢測防靜電器材的抗靜電性能。評價產(chǎn)品的抗靜電能力。防靜電工程驗收。事故分析。第2頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四3二、靜電測試的特點

靜電的特點靜電測試的特點小電量難以提供持續(xù)電流；靜電電阻往往較大；靜電電壓較高?！?頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四41.靜電測試儀器要有小的輸入電容和極高的輸入電阻由于靜電電量很小，所以在靜電測試過程中即使有少量電荷從帶電體流入測試儀表或泄漏掉，都會造成很大的測量誤差，而且引入的測試儀器對原來場分布也會產(chǎn)生很大的影響。為降低測試儀器對靜電測試的影響，要求測試儀器具有很小的輸入（耦合）電容和極高的輸入電阻（一般要求不低于1014Ω）。第4頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四52.靜電測試結果往往與測試方法和測試電壓等測試條件有關目前國內外靜電測試方法標準化尚未全面完成，測試儀器多種多樣，在實際工作中往往存在測試方法不統(tǒng)一，結果不一致，再現(xiàn)性差等問題。這就要求測試人員盡量采用科學合理的測試方法，選用先進的測試儀器并定期進行計量，以避免測試結果的過大誤差。不同的測試方法、不同的帶電歷史、不同的測試電壓，將導致不同的測試結果，因此，給出測試結果時，必須同時標明其測試方法和測試電壓等條件。第5頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四63.靜電測試受各種環(huán)境條件的影響顯著靜電測試受到環(huán)境條件的影響較之普通的強電或弱電測試要大，而且顯著得多。用同樣的測試方法、同樣的測試儀器、在同一地點作同樣的測試時，如果環(huán)境溫度、相對濕度、被測物品與環(huán)境的平衡時間等測試條件不同，則測試結果會有很大的差別，環(huán)境相對濕度對測試結果的影響尤其顯著。因此，測試報告中必須要注明溫、濕度等環(huán)境條件。第6頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四7

靜電基本參量測試

防靜電設施與器具靜電性能測試

包裝材料靜電性能測試

人體靜電參數(shù)測試

織物與服裝靜電性能測試

靜電感度測試三、靜電測試的主要內容第7頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四81、靜電電位（電壓）測量使被測物體與靜電電壓表直接接觸，利用等電位原理進行測試的方法稱為接觸式測量，該類方法僅適用于對靜電導體帶電電位的測試。（1）接觸式測量傳統(tǒng)接觸式靜電電壓表（或稱靜電伏特計）通常是利用靜電力矩來進行測試的。最常用的是Q-V系列靜電電壓表。為防止其它帶電體的干擾，該類儀表一般采用金屬外殼，測試時將其外殼接地。第8頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四9Q2-VQ3-V第9頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四10Ⅰ、測試前應先檢查儀表輸入系統(tǒng)的（包括儀表的輸入端和電纜）絕緣情況。觀察儀表輸入端帶電后的衰減情況。Ⅱ、當測試儀表的輸入系統(tǒng)受潮或被污染時，應使用蘸了酒精的紗布或脫脂棉等擦拭干凈，烘干后方能使用。Ⅲ、用絕緣電纜將儀表的高壓端與待測帶電體連接起來，其低壓端與儀表的外殼相連并良好接地，即可測出導體的靜電電位。Ⅳ、每次測試前必須先對測試儀表調零。測試方法和程序：第10頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四11該類測試儀表不直接與帶電體接觸，而是運用靜電感應的原理，間接測試帶電體的靜電電位。由于這種測試不是直接同帶電體相接觸，因此也稱非接觸式測量。與接觸式測量相比，非接觸式測量結果受儀表輸入電容、輸入電阻的影響較小，但受測試距離、帶電體幾何尺寸的影響較大。測試數(shù)據(jù)一般只能供作參考，或相對比較。

（2）非接觸式測量

第11頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四12

第12頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四13靜電感應原理：是將測試探頭靠近帶電體，利用探頭與被測帶電體之間產(chǎn)生的畸變電場測試帶電體的表面電位。

直接感應式儀表測試原理CW

Cb

Rb

LT

被測帶電體第13頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四14旋葉式靜電計原理圖C2

R2

A

BP

電動機U2

U0

A

PB

第14頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四15振動電容式靜電計原理方框圖

探頭線圈阻抗變換器交流放大器相敏檢波器振蕩器電位顯示器第15頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四16測試方法及程序：Ⅰ、檢查電源、接地、調零。Ⅱ、測試探頭與被測帶電體表面垂直，逐漸接近帶電體，最后調整到準確測試位置。Ⅲ、測試表面電位時，帶電體表面應離接地體足夠遠。不然可能由于局部電荷的過分集中，產(chǎn)生空間放電或表面放電的危險。Ⅳ、當帶電體的被測部位是較大的平板時，其測量值是準確的。但當帶電體被測表面具有一定的曲率半徑時，測量值一般小于實際的電位值。

第16頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四17靜電電位動態(tài)測試儀器應具有以下特點：輸入電阻高、輸入電容小。動態(tài)特性好。低通頻帶寬度不應小于1kHz，保證測試波形不失真?？垢蓴_能力強，高電壓非線性失真小，無論被測電位信號幅值大小，均能進行準確測試。自動或借助其它儀器，能夠顯示被測帶電體的帶電極性和起電放電的動態(tài)波形。

（3）動態(tài)測試第17頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四18我院1988年提出了“信號自屏蔽-電荷耦合”的靜電電位測試原理，并研制了ZPD-1靜電電位動態(tài)測試儀；2004年提出了“分布電容集總化”的設計思路，設計了靜電分壓器的高壓臂——圓柱狀靜電高壓測試傳感器，研制了JDY-3A靜電電位動態(tài)測試儀。第18頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四19靜電電壓表帶電體Cb2靜電電量測試第19頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四20（1）交流測試法（2）直流測試法3靜電電容測試電壓比較法諧振法電橋法電壓比較法諧振法電橋法電壓比較法諧振法電橋法電荷分配法電荷衰減法電荷分配法電荷衰減法電荷分配法電荷衰減法第20頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四21電壓比較法交流電壓源測量電路第21頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四22電橋法

第22頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四234電阻與電阻率的測試電阻測試包括絕緣電阻、接地電阻、靜電接地電阻和靜電泄漏電阻的測試；電阻率測試包括表面電阻率和體電阻率的測試。第23頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四24（1）電阻測試方法恒壓比較法（高阻105Ω以上）Rx直流穩(wěn)壓電源高阻直流放大器R0恒壓比較法測試電阻原理圖若高阻直流放大器的放大倍數(shù)為A且其輸入阻抗遠遠大于R0，則可求得：

第24頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四25

伏安法根據(jù)歐姆定律測量電阻：

直流穩(wěn)壓電源Rx伏安法測試電阻原理圖V

A

K第25頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四26搖表法搖表測量的實質是給被測電阻加上直流脈動電壓，通過與標準電阻比較，測量通過它的泄漏電流的相對值，并在表盤上給出換算得出的電阻值。R2為保護電阻第26頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四27a.環(huán)境溫濕度一般材料的電阻值隨環(huán)境溫濕度升高而減小。表面電阻對環(huán)境濕度敏感，而體電阻則對溫度比較敏感。

（2）影響電阻測試的因素b.測試電壓（電場強度）超過一定電壓后，由于離子化運動加劇，電導電流的增加遠比測試電壓增加的快，材料呈現(xiàn)的電阻值迅速降低。第27頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四28c.測試時間

用一定的直流電壓對被測材料加壓時，被測材料上的電流不是瞬時達到穩(wěn)定值的，而是按右圖所示的規(guī)律變化，有一衰減過程。第28頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四29e.外界干擾高絕緣材料加上直流電壓后，通過試樣的電流是很微小的，極易受到外界干擾的影響，造成較大的測試誤差。d.測試設備的泄漏線路中絕緣電阻不高的連線，往往會不適當?shù)嘏c被測試樣、取樣電阻等并聯(lián)，對測量結果可能帶來較大的影響。

第29頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四30為詳細評價材料的導電性質，把電壓U與表面泄漏電流Is的比值稱作表面電阻Rs，而把電壓U與體內電導電流Iv的比值稱作體積電阻Rv，即：

（3）固體材料電阻及電阻率測試表面電阻率定義為單位寬度、單位長度材料的表面電阻值，即正方形材料兩對邊間的表面電阻值，單位為歐姆（），其數(shù)值大小與正方形的幾何尺寸無關。第30頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四31體電阻率定義為單位橫截面單位長度上材料的體積電阻值，單位為歐姆·米。材料導電時，表面電阻和體積電阻同時起作用，二者是并聯(lián)關系，測量體積電阻時要排除表面電阻的影響，測量表面電阻時也要排除體積電阻的影響。這樣就要選擇適當?shù)臏y量方法、電極結構和形狀，采用三電極系統(tǒng)進行測試可以解決這一問題。第31頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四32CACMB平板試樣三電極系統(tǒng)主電極A的直徑為50±0.1mm；對電極B的直徑大于70mm；環(huán)電極C的內徑54±0.1mm、徑向寬度不小于10mm；試樣M直徑為100±2mm、厚度t建議為2±0.1mm或4±0.1mm。

第32頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四33直流電源GABC第33頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四34厚度以mm為單位，體電阻率單位·m直流電源GABC第34頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四35三電極系統(tǒng)對被測材料的表面平整度要求高，往往需要制作試樣才能測試，既費力又費時，不能對被測材料進行無損測試。而實際應用中，材料表面的電荷不僅僅通過表面進行泄漏，而是表面泄漏與體泄漏均起作用。為此，發(fā)展了評價制品電阻性能的二電極測試系統(tǒng)，應用最廣的是平行電極測試系統(tǒng)。該電極長度為L，兩電極之間的距離為d，一般要求L=（3～7）d，若用高阻計測得試品在平行電極之間的電阻，則試品的電阻率為：

第35頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四36無論是三電極測試系統(tǒng)還是二電極測試系統(tǒng)，在輕微壓力下，測試電極與被測試品之間的接觸是很不好的，在測試導電或防靜電材料的電阻時，接觸電阻值對測試結果影響很大。采用四電極測試系統(tǒng)進行測試，可消除這一影響。

穩(wěn)壓或穩(wěn)流電源試品電流電極電流電極電壓電極靜電電壓表第36頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四37為了測量被測點與大地之間的總電阻，必須在被測對象一方和大地一方分別裝設適當形式的測量電極，或使用與被測表面緊密接觸的標準活動電極作為測量靜電泄漏電阻的電極。在大地一方，一般以接地體作為測量電極。靜電泄漏電阻的測試方法與測試高阻的方法相同。測試電壓一般取10V、100V，測試開始后1min讀取測量值。

（4）靜電泄漏電阻的測試

63.5±1第37頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四38（5）接地電阻的測試測量接地電阻的目的是為了檢查接地設施是否可靠接地，接地體附近的土壤流散電阻是否滿足要求。接地電阻測量儀有E、P、C三個接線柱，測量時分別接于被測接地體和輔助電壓極、電流極上。電壓極、電流極要與被測接地體埋設在同一深度的一條直線上，并且使電壓極與被測接地體、電流極之間的距離均以10～20m為宜。

EP

C電壓極

電流極

被測接地體

接地電阻測量儀

第38頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四39（6）靜電接地電阻的測試靜電接地電阻是評價靜電接地系統(tǒng)良好程度的主要技術指標，其測量方法依接地方式的不同而變化。對直接靜電接地，一般采用接地電阻的測量方法，測量被接地物體上接地極與大地之間的電阻。對間接靜電接地，一般采用靜電泄漏電阻的測量方法，測量被接地物體上某點與接地線之間的電阻。第39頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四405防靜電織物靜電性能測試

織物抗靜電性能的優(yōu)劣需通過適當?shù)臏y試方法來評價，采用不同的測試方法和儀器得到不同的測試指標，反映了織物抗靜電性能的不同方面。國際上常用的測試方法有:半衰期（A法）摩擦帶電電壓（B法）電荷面密度（C法）極間等效電阻（D法）摩擦電位衰減測試方法第40頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四41測試樣品與要求

a、測試樣品被測樣品應在距布邊1/10幅寬內、距布端1m以上的部位裁剪，不應有影響測試的疵點。按每種測試方法的要求，沿經(jīng)向、緯向分別取樣2～3組（塊），制成測試樣品。b、樣品的洗滌（1）以2g/L的比例放入pH值小于9的中性或弱堿性洗滌劑。洗滌、脫水3次，浴比1：30。（2）用40℃左右的溫水洗滌5min，漂洗、脫水2min。第41頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四42c.樣品的前處理洗滌后的樣品，自然涼干或在50℃下烘干；在測試溫濕度（一般溫度205℃、相對濕度30%～40%）環(huán)境中放置24小時以上，使被測試樣的溫濕度與測試環(huán)境達到平衡。處理后的樣品，不得被沾污。第42頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四43半衰期測試方法利用電暈噴電、充電或摩擦帶電使被測試樣帶電，測試試樣表面電位隨時間的衰減規(guī)律，確定電荷衰減的半值時間。半衰期越小，防靜電性能越好，一般取半衰期值小于2s作為防靜電織物的技術指標。該方法操作簡便,數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好,可對被測織物實現(xiàn)非破壞性測試,測試電壓和極性均可人為地進行控制。但一般情況下,織物電荷衰減不符合指數(shù)規(guī)律,因此半衰期值與測試電壓密切相關。第43頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四44第一類噴電裝置和電位測量裝置固定不動，被測材料運動，只能測試面積很小的試樣。轉動平臺放大器示波器或記錄儀電機高壓直流電源探頭樣品針電極第44頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四45第二類被測材料固定不動，噴電裝置運動，因而既可以測量面積很小的試樣，又可以測量大面積的材料，且可以實現(xiàn)無損測試。第45頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四46靜電衰減時間測試的存電法第46頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四47在一定的張力條件下，使被測織物試樣與標準摩料布相互摩擦，模擬著裝者內衣與外衣相互摩擦、剝離的帶電關系，以被測試樣表面達到的電位穩(wěn)定值評價被測織物的靜電性能。摩擦帶電電位測試方法帶電電位越低，織物的防靜電性能越好，一般取摩擦帶電電位值小于0.5kV作為防靜電織物的技術指標。第47頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四4817211583649101－標準布2－標準布夾3－樣品框4－樣品夾框5－金屬轉鼓6－測量電極7－負載8－電機9－放大器及記錄儀10－皮帶磨擦帶電電位測試裝置第48頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四49法拉第筒及測試系統(tǒng)

測量用法拉第筒外筒直徑50～70cm，高85～100cm，內筒直徑40～60cm，高75～95cm，電容器的泄漏電阻1×1012Ω以上，電容值應與靜電電壓表量程相匹配，絕緣支架的絕緣電阻應在1×1012Ω以上。

電荷面密度測試方法第49頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四50摩擦裝置

a.摩擦布及摩擦棒：摩擦布（標準布）是450×500mm2的尼龍布料。取長400mm、外徑30mm左右、外壁平滑的硬質絕緣管，以摩擦布的長邊方向為卷饒方向，在其上緊密纏繞5圈，制成摩擦棒。要求摩擦布的內層用橡皮膏與棒粘牢、兩端拉緊塞入管內，以固定在摩擦棒上。

b.墊板：把一塊尺寸為450×400mm2、與摩擦布料質地相同的尼龍布料，用橡皮膏從四面裹在面積為320×300mm2、厚度為3mm的金屬墊板上，從背面用聚乙烯包皮線接地，制成墊板。第50頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四51c.專用試驗墊座：供試驗時放置墊板之用。除了兩個絕緣柱用尼龍棒制作外，其它均采用木板制作。d.絕緣棒：用于固定被測試樣，長度為500mm、直徑為20mm，利用有機玻璃、聚丙烯等高絕緣材料制成。第51頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四52測試步驟

隨機采樣4塊（經(jīng)、緯各2塊），尺寸為250mm×350mm，將一端縫制為套狀。測試時，將絕緣棒插入縫好的套內，放置于墊板上，勿使之產(chǎn)生皺折。26010250雙手握住纏有標準摩擦布的摩擦棒兩端，保持摩擦棒不轉動，由前端向體側一方摩擦被測試品，約1秒摩擦一次，連續(xù)摩擦5次。第52頁，共60頁，2023年，2月20日，星期四53

握住絕緣棒的一端，使絕緣棒與墊