專利名稱：靜電在線測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于靜電監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其是涉及一種靜電在線測(cè)量?jī)x。
背景技術(shù)：
雷擊、物體之間摩擦、交流電感應(yīng)等方式都會(huì)產(chǎn)生靜電，沒有導(dǎo)入大地的靜電會(huì)產(chǎn)生變化或者靜止的電場(chǎng)，目前對(duì)靜電的測(cè)量方式分為無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的靜態(tài)測(cè)量方式和有機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)測(cè)量方式，無(wú)論何種測(cè)量方式，均采用非接觸并保持足夠安全距離的靜電感應(yīng)面來(lái)作為靜電感應(yīng)電荷的采集點(diǎn)，靜電靜態(tài)測(cè)量方式主要用來(lái)測(cè)量變化電場(chǎng)，如果靜電面上的凈電荷恒定不變，則電場(chǎng)恒定，從感應(yīng)面到運(yùn)放的電流會(huì)非常之小，甚至達(dá)到PA級(jí)電流，最終測(cè)量結(jié)果非常不穩(wěn)定，因?yàn)榭諝饬鲃?dòng)、空氣濕度和溫度以及線路的泄漏電流都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)非常大的影響，現(xiàn)今的靜電靜態(tài)測(cè)量方式主要用來(lái)測(cè)量變化電場(chǎng)，對(duì)于靜態(tài)電場(chǎng)基本上無(wú)法測(cè)量。靜電動(dòng)態(tài)測(cè)量方式，傳統(tǒng)方式有電機(jī)驅(qū)動(dòng)、螺線管驅(qū)動(dòng)，壓電陶瓷片驅(qū)動(dòng)、音叉開關(guān)驅(qū)動(dòng)等，電機(jī)驅(qū)動(dòng)和螺線管驅(qū)動(dòng)都需要較大電流，電感中儲(chǔ)存的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油品儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所靜電檢測(cè)產(chǎn)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(dá)到隔爆要求，因?yàn)閯?dòng)態(tài)測(cè)量型靜電傳感器無(wú)法做成一個(gè)外殼密閉的產(chǎn)品，需要一個(gè)開放的空間來(lái)引入電場(chǎng)線到傳感器的感應(yīng)面，所以需要不斷充入惰性氣體來(lái)達(dá)到隔爆要求，這使得成本大幅增加。壓電陶瓷片驅(qū)動(dòng)需要高電壓，甚至達(dá)到200V，但即使是這樣高的電壓，壓電陶瓷片所產(chǎn)生的振幅仍然太小，無(wú)法在靜電傳感器的感應(yīng)面上產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電壓和電流，對(duì)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(rèn)證。現(xiàn)有技術(shù)中需要測(cè)量人員拿著靜電電壓表，從遠(yuǎn)處移動(dòng)該表到靜電面，靠瞬間移動(dòng)來(lái)完成瞬間靜電電壓測(cè)量，該表必須靠測(cè)量人員輔助其移動(dòng)，不能完成在線持續(xù)測(cè)量。因此本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于開發(fā)一種可以在線持續(xù)測(cè)量的本安防爆型靜電在線測(cè)量?jī)x。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以在線持續(xù)測(cè)量的本安防爆型靜電在線測(cè)量?jī)x。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種靜電在線測(cè)量?jī)x，包括運(yùn)放電路，所述運(yùn)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(guò)比較器與處理器連接；所述濾波器的輸出端通過(guò)真有效值轉(zhuǎn)換器與處理器連接；還包括靜電感應(yīng)器，所述靜電感應(yīng)器由感應(yīng)金屬面、屏蔽金屬面和絕緣片組成；所述感應(yīng)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(yīng)金屬面與運(yùn)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(fù)極與所述電源電路的負(fù)極連接；所述壓電雙晶振子的信號(hào)端與脈沖驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接；所述脈沖驅(qū)動(dòng)器的輸入端與處理器連接；
所述處理器產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制所述脈沖驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)壓電雙晶振子振動(dòng)；所述處理器將所述處理器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與感應(yīng)金屬面返回的信號(hào)進(jìn)行鑒相判別處理，并將真有效值轉(zhuǎn)換器送達(dá)的直流信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理； 所述電源電路向靜電在線測(cè)量?jī)x供電。較佳的，所述脈沖驅(qū)動(dòng)器為隔離型脈沖驅(qū)動(dòng)器。較佳的，所述處理器通過(guò)RS485通訊接口與計(jì)算機(jī)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(zhuǎn)換成電信號(hào)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(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)壓電雙晶振子帶動(dòng)感應(yīng)金屬面振動(dòng)，具有驅(qū)動(dòng)電壓低、振動(dòng)頻率低、振動(dòng)幅度大的特點(diǎn)，能夠通過(guò)本安型防爆認(rèn)證，在油品和易燃易爆氣體儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所進(jìn)行在線靜電檢測(cè)并報(bào)警，填補(bǔ)目前這一領(lǐng)域的空白， 感應(yīng)金屬面上能夠得到足夠的感應(yīng)電壓和電流，對(duì)于最終的測(cè)量值具有較好的線性度。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的電路原理圖。圖2是靜電感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
實(shí)施例一如圖1、圖2所示，一種靜電在線測(cè)量?jī)x，包括運(yùn)放電路1，運(yùn)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(guò)比較器3與處理器4連接，濾波器2的輸出端通過(guò)真有效值轉(zhuǎn)換器5與處理器4連接，還包括靜電感應(yīng)器6，靜電感應(yīng)器6由感應(yīng)金屬面7、屏蔽金屬面8和絕緣片9組成，感應(yīng)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(yīng)金屬面7與運(yùn)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(fù)極與電源電路11的負(fù)極連接，壓電雙晶振子10的信號(hào)端與脈沖驅(qū)動(dòng)器12的輸出端連接，脈沖驅(qū)動(dòng)器12的輸入端與處理器4連接。所述處理器4產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制所述脈沖驅(qū)動(dòng)器12驅(qū)動(dòng)壓電雙晶振子10振動(dòng)； 所述處理器4將所述處理器4產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與感應(yīng)金屬面7返回的信號(hào)進(jìn)行鑒相判別處理，并將真有效值轉(zhuǎn)換器送達(dá)的直流信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。電源電路11向靜電在線測(cè)量?jī)x供電。所述電源電路11為MV電源，處理器4產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制脈沖驅(qū)動(dòng)器12產(chǎn)生脈沖電壓，該脈沖電壓驅(qū)動(dòng)壓電雙晶振子10產(chǎn)生振蕩，從而帶動(dòng)與壓電雙晶振子10連接的感應(yīng)金屬面7振動(dòng)，因此在靜電面與感應(yīng)金屬面7之間形成一個(gè)交變電場(chǎng)，感應(yīng)金屬面7上會(huì)得到一個(gè)正弦阻尼型感應(yīng)電壓，該正弦阻尼型感應(yīng)電壓的幅度被運(yùn)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(hào)，保留有用信號(hào)，這個(gè)有用信號(hào)一組送給比較器3進(jìn)行比較放大處理，最后送給處理器4作鑒相判別計(jì)算，鑒相判別計(jì)算的處理方式是比較感應(yīng)金屬面7上感應(yīng)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(fù)；另一組信號(hào)送給真有效值轉(zhuǎn)換器5，真有效值轉(zhuǎn)換器5把交流信號(hào)變換成直流信號(hào)，然后再送給處理器4作數(shù)字量化處理，處理器4對(duì)轉(zhuǎn)換值進(jìn)行數(shù)字濾波，經(jīng)過(guò)計(jì)算從而得到較為精確的靜電測(cè)量值。本實(shí)施例脈沖驅(qū)動(dòng)器12為隔離型脈沖驅(qū)動(dòng)器，本實(shí)施例濾波器2為二階 Sallen-Key低通濾波器，感應(yīng)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(shí)施例二 如圖3所示，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，所不同的是處理器4通過(guò)RS485通訊接口 13與計(jì)算機(jī)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(zhuǎn)換成電信號(hào)傳入處理器4。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種靜電在線測(cè)量?jī)x，包括運(yùn)放電路(1)，所述運(yùn)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(guò)比較器(3)與處理器(4)連接；所述濾波器 (2)的輸出端通過(guò)真有效值轉(zhuǎn)換器(5)與處理器(4)連接；其特征在于還包括靜電感應(yīng)器 (6)，所述靜電感應(yīng)器(6)由感應(yīng)金屬面(7)、屏蔽金屬面(8)和絕緣片(9)組成；所述感應(yīng)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(yīng)金屬面(7)與運(yùn)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(fù)極與所述電源電路(11)的負(fù)極連接；所述壓電雙晶振子 (10)的信號(hào)端與脈沖驅(qū)動(dòng)器(12)的輸出端連接；所述脈沖驅(qū)動(dòng)器(12)的輸入端與處理器 (4)連接;所述處理器(4 )產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制所述脈沖驅(qū)動(dòng)器(12 )驅(qū)動(dòng)壓電雙晶振子(10 )振動(dòng)； 所述處理器(4)將所述處理器(4)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與感應(yīng)金屬面(7)返回的信號(hào)進(jìn)行鑒相判別處理，并將真有效值轉(zhuǎn)換器送達(dá)的直流信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理；所述電源電路(11)向靜電在線測(cè)量?jī)x供電。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電在線測(cè)量?jī)x，其特征是所述脈沖驅(qū)動(dòng)器(12)為隔離型脈沖驅(qū)動(dòng)器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的靜電在線測(cè)量?jī)x，其特征是所述處理器(4)通過(guò)RS485通訊接口(13)與計(jì)算機(jī)連接。
4.如權(quán)利要求3所述的靜電在線測(cè)量?jī)x，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(zhuǎn)換成電信號(hào)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(cè)量?jī)x，屬于靜電監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其是涉及一種靜電在線測(cè)量?jī)x，本發(fā)明的靜電感應(yīng)器由感應(yīng)金屬面、屏蔽金屬面和絕緣片組成；所述感應(yīng)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(yīng)器的屏蔽金屬面固定有壓電雙晶振子；具有驅(qū)動(dòng)電壓低、振動(dòng)頻率低、振動(dòng)幅度大的特點(diǎn)，能夠通過(guò)本安型防爆認(rèn)證，在油品和易燃易爆氣體儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所進(jìn)行在線靜電檢測(cè)并報(bào)警，填補(bǔ)目前這一領(lǐng)域的空白，感應(yīng)金屬面上能夠得到足夠的感應(yīng)電壓和電流，對(duì)于最終的測(cè)量值具有較好的線性度。
文檔編號(hào)G01R29/12GK102508050SQ20111037054
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者劉一兵, 董仕榮, 雷玉常 申請(qǐng)人:重慶工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所