專利名稱：超低零漂數(shù)字電壓表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及儀器儀表，尤其是電壓表。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有靜電電壓表按測(cè)量方式分為接觸式與非接觸式儀表，非接觸式儀表按測(cè)量原理又可分為感應(yīng)式與電離式兩種。目前國內(nèi)外的感應(yīng)式靜電檢測(cè)儀表有直接感應(yīng)式、交流調(diào)制式。前者，漂移較嚴(yán)重，使用時(shí)需經(jīng)常性的零點(diǎn)校準(zhǔn)，所以不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)。后者，主要的優(yōu)勢(shì)在于解決了連續(xù)測(cè)量的問題，所以代表著本領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。它的信號(hào)處理方式為先通過金屬電極把微弱的準(zhǔn)靜態(tài)電場(chǎng)感應(yīng)信號(hào)調(diào)制成交流信號(hào)，再放大、檢波、濾波、校正、A/D轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)液晶顯示器輸出，簡(jiǎn)而言之，信號(hào)處理過程經(jīng)過直流-交流-直流的變換，直流變換到交流是為了消除靜電傳感器的零點(diǎn)漂移，所以它是整個(gè)儀器的核心，而A/D轉(zhuǎn)換器僅僅完成一種變換的功能。缺點(diǎn)需要一個(gè)200-600Hz的機(jī)械調(diào)制機(jī)構(gòu)，這對(duì)設(shè)計(jì)、加工、制造均提出較苛刻的要求，完成信號(hào)變換的電子線路設(shè)計(jì)也相當(dāng)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是克服感應(yīng)式儀表存在的上述不足問題，提供一種超低零漂數(shù)字電壓表，消除感應(yīng)信號(hào)的漂移，且無須調(diào)制解調(diào)處理，達(dá)到或超過現(xiàn)有調(diào)制式儀表的性能指標(biāo)，提高測(cè)量精度，簡(jiǎn)化儀表設(shè)計(jì)、加工、制作的難度，另一目的是提高測(cè)量定距準(zhǔn)確度。
本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是超低零漂數(shù)字電壓表，涉及A/D轉(zhuǎn)換器和傳感器，殼體感應(yīng)面開有采樣孔，傳感器感應(yīng)電極感應(yīng)面外裝有采樣快門，采樣快門位于感應(yīng)電極和采樣孔之間，采樣快門與地連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連采樣快門控制采樣快門與A/D轉(zhuǎn)換器同步工作。
所述傳感器感應(yīng)電極由絕緣支撐架支撐，絕緣支撐架外有屏蔽套，采樣快門與屏蔽套構(gòu)成閉合空間，采樣快門連驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并由其控制，采樣快門通過金屬絲與地連接。
所述殼體感應(yīng)面上采樣孔兩側(cè)等距設(shè)有定距孔，殼體內(nèi)相應(yīng)位置裝有激光定位器。
本實(shí)用新型以A/D轉(zhuǎn)換為核心，利用A/D轉(zhuǎn)換內(nèi)部采樣及調(diào)零的周期，同步控制傳感器的采樣快門工作，根據(jù)靜電感應(yīng)原理對(duì)靜電場(chǎng)實(shí)時(shí)采樣測(cè)量，直接反映帶電體表面靜電電壓，靜電傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器有機(jī)的結(jié)合在一起，整個(gè)信號(hào)的處理過程實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器直接對(duì)靜電場(chǎng)進(jìn)行采樣測(cè)量的過程。比現(xiàn)代靜電測(cè)量中廣泛應(yīng)用的最先進(jìn)方式——從直流到交流再從交流到直流的調(diào)制解調(diào)方法更加簡(jiǎn)單。大大的簡(jiǎn)化了測(cè)量電路的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化調(diào)試，降低設(shè)計(jì)生產(chǎn)難度，增強(qiáng)了儀器的可靠性，采樣快門的采用，不僅從一個(gè)新角度獲取穩(wěn)定的感應(yīng)信號(hào)，而且加工制作難度大大降低。定距孔的兩個(gè)激光點(diǎn)重合在一起即為感應(yīng)面和被測(cè)電場(chǎng)表面平行，定距孔的設(shè)計(jì)使得檢測(cè)距離的測(cè)量更方便、準(zhǔn)確。


圖1為本實(shí)用新型非接觸便攜式外部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1殼體內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本實(shí)用新型電路框圖。
圖5為本實(shí)用新型電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，非接觸便攜式超低零漂數(shù)字電壓表，殼體2前部為感應(yīng)面，感應(yīng)面上中間大的開孔是傳感器6感應(yīng)外界信號(hào)用的采樣孔5，兩側(cè)的小孔是用于定距的定距孔4，殼體內(nèi)定距孔片裝有激光定位器7。電壓表正面有三個(gè)彩色按鈕開關(guān)1和測(cè)試數(shù)據(jù)的液晶顯示屏3，開關(guān)分別為電源開關(guān)、量程轉(zhuǎn)換開關(guān)和讀數(shù)保持開關(guān)。殼體內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖2、3所示，傳感器6感應(yīng)電極13感應(yīng)面外裝有采樣快門12，采樣快門12位于采樣孔5與感應(yīng)電極13之間，采樣快門與地連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10連采樣快門控制采樣快門與A/D轉(zhuǎn)換器9同步工作。
傳感器6的結(jié)構(gòu)如圖3所示，感應(yīng)電極13由絕緣支撐架14支撐，絕緣支架應(yīng)選用阻抗高、不易極化的材料制成，絕緣支撐架外有屏蔽套15，感應(yīng)電極與屏蔽套制成圓形，感應(yīng)電極感應(yīng)面外裝有采樣快門12，采樣快門與屏蔽套構(gòu)成閉合空間，采樣快門連驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)10并由其控制，采樣快門通過軟金屬絲11與地連接。具體電路圖5所示，電源8可以使用兩塊3.6V鋰電池供電。
采樣快門的開啟與關(guān)閉周期運(yùn)行，其工作頻率直接由儀表內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器提供。當(dāng)采樣快門閉合時(shí)，感應(yīng)電極被完全地屏蔽在接地的空間中，同時(shí)感應(yīng)電極又與地電位可靠接觸；當(dāng)采樣快門在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制下打開時(shí)，如圖4所示，感應(yīng)電極可通過前方空間，感應(yīng)外界電場(chǎng)，取得感應(yīng)信號(hào)由感應(yīng)電極的末端饋送至儀表的輸入回路，信號(hào)經(jīng)直流放大、校正后送至A/D轉(zhuǎn)換器顯示測(cè)量數(shù)字。
本實(shí)用新型電壓表先后曾應(yīng)用于中石油遼陽石化分公司聚酯廠、大連石化分公司有機(jī)合成廠，取得了良好的測(cè)試結(jié)果。在標(biāo)定實(shí)驗(yàn)室對(duì)標(biāo)準(zhǔn)極板表面電位的測(cè)量過程中，其準(zhǔn)確度級(jí)別接近于目前國際上最先進(jìn)的儀表。該儀表操作方便、靈活，具有精確的測(cè)距功能，是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的有利的便攜式工具。
權(quán)利要求1.超低零漂數(shù)字電壓表，涉及A/D轉(zhuǎn)換器和傳感器，其特征是殼體(2)感應(yīng)面開有采樣孔(5)，傳感器(6)感應(yīng)電極感應(yīng)面外裝有采樣快門(12)，采樣快門位于感應(yīng)電極(13)和采樣孔(5)之間，采樣快門與地連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)連采樣快門控制采樣快門與A/D轉(zhuǎn)換器(9)同步工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低零漂數(shù)字電壓表，其特征是傳感器感應(yīng)電極(13)由絕緣支撐架(14)支撐，絕緣支撐架外有屏蔽套(15)，采樣快門(12)與屏蔽套構(gòu)成閉合空間，采樣快門連驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并由其控制，采樣快門通過金屬絲(11)與地連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超低零漂數(shù)字電壓表，其特征是殼體感應(yīng)面上采樣孔兩側(cè)等距設(shè)有定距孔(4)，殼體內(nèi)相應(yīng)位置裝有激光定位器(7)。
專利摘要超低零漂數(shù)字電壓表涉及儀器儀表，解決信號(hào)偏移問題，本實(shí)用新型殼體感應(yīng)面開有采樣孔，傳感器感應(yīng)電極感應(yīng)面外裝有采樣快門，采樣快門位于感應(yīng)電極和采樣孔之間，采樣快門與地連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連采樣快門控制采樣快門與A/D轉(zhuǎn)換器同步工作。本實(shí)用新型根據(jù)靜電感應(yīng)原理對(duì)靜電場(chǎng)實(shí)時(shí)采樣測(cè)量，直接反映帶電體表面靜電電壓，靜電傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器有機(jī)的結(jié)合在一起，大大的簡(jiǎn)化了測(cè)量電路的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化調(diào)試，降低設(shè)計(jì)生產(chǎn)難度，增強(qiáng)了儀器的可靠性，不僅從一個(gè)新角度獲取穩(wěn)定的感應(yīng)信號(hào)，而且加工制作難度大大降低，檢測(cè)距離的測(cè)量更方便、準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01R19/252GK2736780SQ20042010831
公開日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2004年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月10日
發(fā)明者劉宜新, 何明俊, 吳秀敏, 于海波 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司安全技術(shù)研究所