关于防静电测定简述

静电气的測定简述

2018/08/01   湖南中村贸易有限公司  廖远 编译

高性能型静电测试仪                       便携型静电测试仪

关于简单使用的静电测量器以及相关设备进行相关解说。

相关内容

• 1 帯電電位計与帯電電荷密度測定

• 2 帯電電位与帯電電荷密度

• 3 法拉筒电荷测定装置

• 4 湿度測定器

  • 4.1 ＳＡＴＯ 干湿度計 ＳＫ式１号

  • 4.2  亚速旺 (AS ONE) 精密自动记录温湿度計 TH-27R

• 5 静電気測定的重复性

  帯電電位計与帯電電荷密度測定

  测量器接触到带电物体的话，带电电荷通过测量器会产生回击。因此，要用非接触的形式对带电电位进行测量。

  图4.1表示了其概念

   

  

  图4.1  带电电位计的原理

  当导体与带电体相接近时,导体的电位发生了变化.

  帯電電位計の原理　　画像出典先：静電気を科学する 高橋雄造 (著)

  在接近带电物体附近的导体中，带电电荷和反极性的电荷被引导而出现电位，探针会对电位大小和极性进行判定和显示。这个电位是直流电位，不太容易处理，所以往往调制成交流再处理。在调制的情况下，以前经常用旋转扇区进行选择的方式，现在大多使用的是小型的振容传感器。

  以下图商品 便携式带电电位计为例。接近带电的表面的话，会显示带电电位的极性和大小。在这里，由于受q＝vc定律的支配，如果测定器接近的话，带电物体的电位下降。测量的时候,被测物体的距离是被决定的.也有些机型, 会在接近这个限定距离的时候,会自动发出声音信号，表示在这个时候距离需要保持.

  

   SIMCO FMX-004静电场测试仪

   

  当电位传感器与测量器主体在其他小块物体时,即使接近带电物体，依据q＝vc定律,q的增加，即v的下降较小。

  以下面的商品为例。用这种机型，即使被测体小，在测量面上前后左右移动的话，也可以测量不均匀的带电状态的二次元分布。

  
  

  
  

  
  

   

   

   

   

   

SMC 便携式表面电位计  型号:IZH10

帯電電位与帯電電荷密度

如果知道带电物体的对地静电容量，就可以根据q＝vc定律规则,就可以将带电电位换算成带电电荷密度（每单位面积的带电电荷量）。例如，如果在绝缘垫的上面带电的话，将垫子放在接地板上测量带电电位，C是这个垫子作为引电体,平行板电容单位面积静电容量来进行计算就可以了。

在这里，需要注意的是,在本质上评估带电程度的量即为带电电荷量（总量或者说单位面积的电荷密度），而不是带电电位。即使带电电荷量q相同，如果对地静电容量C改变的话，根据q＝cv定律法则,带电电位v也会发生变化。因此，当用带电电位评价带电程度时，需要对地静电容量是需要保持不变的.

也有用电位计来测量评价塑料滚筒等的带电情况，当在这种情况下，能够在同样的条件（对地静电容量相同，滚筒的粗细一样，电位计探棒接近的地方一样，近距离物体的放置和距离是一样的，剥离测量的话，剥离的长度就必须一样。）“××的带电可以允许到○○伏特”这样的情况，只有在这些条件保持一定的情况下才能成立.

由于垫子的两面有反极性带电的双面带电情况，这时候即使测量带电电位,极有可能会出现接近零的结果，这点也是需要注意的.

 “带电的本质是电荷，电位是其出现的形式” 能体现出来吗？实际上中产生吸灰尘的力量、是由于电位的大小（电压）产生了放电，而着眼于此也是觉得是理所当然的，但其“背后”的电荷才是真正的“原因”。

即使带电电荷是相同的，对地静电容量（如果有塑料板，从滚筒进行剥离距离）来看，电位会改变数十倍以上，除电（特别是被动除电）的时候，在远离接地金属物体的位置上，带电物体如果不放在一起的话，效果会急剧减少。

相反，在接地金属上放置塑料板进行的除电，就这样直接测量带电电位，即使得到低电位，也很有可能是没有除电完全的，之后从接地金属上拿开塑料板的话，就会产生较高的电位,从而导致后续静电事故的发生。因此在这里,我想再强调q＝cv法则的重要性。

法拉筒电荷测定装置

在电荷量测量器中，有手握探测棒进行测量的便携式仪器.也可以依据图4.4这样的法拉筒来测定,值得信赖的测定方式。金属的二重箱（通常是圆筒形的）将带电物体模拟物放入内箱进行电位的测定，就可以知道物体的总电荷量（正负电荷的代数和）。外箱由于消除了近物体的影响,进行了屏蔽，接地，内箱从接地上也是绝缘的。

图4.4 使用法拉筒对电荷总量的测定

在法拉筒两重的金属容器内,在内侧容器中放入带电体,微电脑表对这个电位进行测定.外侧的容器则是作为隔绝外界诱导杂波的静电屏蔽.

法拉筒(以电学专家迈克尔·法拉迪的名称命名），也可以自作。市面上销售的法拉日、笼子很小，例如，如果要测量脱下的衣服的带电电荷，就必须要自作。

用铁丝板或铝板做罐头。可以找一只大小两个大小的容器。将内箱与外箱绝缘的脚，需要具有高阻抗的绝缘，使用特氟龙或聚乙烯材料。如果没有的话，聚甲醛树脂也可以。内箱盖也同样使用绝缘电阻高的材料。外箱盖的材料则什么都可以。被测物体必须充分放入到内箱底部。只要满足了这个条件，如果不是精密测量的话，箱子的盖子没有也是可以的。关于电位计的连接,使用高频同轴电缆就可以了。下图是市贩品。

春日电机 法拉筒测定计

连接内箱的电位计，输入电阻必须非常高。与非接触型电位计不同，是真正的（即昂贵的）微小电压计，作为微小电流计也可以使用的东西很多。这个被称为电子计。

关于法拉筒，也是受q＝vc定律则支配的。内箱的静电容量C（准确地说，与同轴电缆的静电容量加上电电仪表的输入容量的值）进行另外的测量，用电子计对v进行测量，从而换算出q。

关于测量器的输入抵抗和输入容量。一般的电子测量器，输入端子---接地之间的抵抗高也是1MΩ，输入端子一接地之间的静电容量有50pF左右。

在有静电的情况下，连接1MΩ的电阻，电荷就会马上恢复。即使使用如示波器那样的探针（通常是10 : 1探针），抵抗只能达到10MΩ程度（静电容量为5pF）。因此也有必要考虑引线的静电容量。同轴电缆的芯线-屏蔽网线的静电容量在每米65 pF左右。在市面上销售的电子计测器中，输入阻抗在10¹⁴Ω的产品也是有的.

湿度測定器

湿度测量是很难的，虽然可信赖棉纱球湿度计，但这也不是比较简便的测量方法。广泛使用的是用湿的纱布置于根部的的干湿球湿度计。
下図にこれを示す。乾湿球湿度計は，人が目盛から読み取らないと測定にならない。毛髪湿度計は指示型で便利であるけれども，経年変化があって，校正が必要である。

ＳＡＴＯ 乾湿計 ＳＫ式１号

另外，指示型的湿度计均有在市面上销售的。虽然电气式的湿度计也有很多，但是传感器的可靠性，特别是时间变化是一个问题。

  (AS ONE) 精密自記温湿度計 TH-27R

如下图那样的自记式温度湿度计。温度变化是双金属材料，湿度变化用毛发检测，在圆筒上的记录纸上用钢笔记录变化曲线。圆筒的一个旋转，**，一周，31日，一年的切换。是气象用测量器，需要定期更换记录纸等，虽然不能说是可以简便使用的。但是，如果办公室、工厂、工作室等场所还是比较适用的，湿度的变化可以做到一目了然，是了解静电和湿度的关系的工具。

静電気測定的重复性

带电性的测量看似简单,但实际上也是比较难的。其理由之一就是电荷发生的重复再现性差。即便是在设定一定的条件下用摩擦片摩擦物体，产生的电荷不一定总是相同的。不仅仅是发生量，就连电荷的极性也有可能会改变的情况等都有，而且分散的因素很多。因此，为了比较几个物质的带电特性，测量需要多次重复的进行

作为电荷发生的测定结果偏差的主要原因，例举以下的项目:

1. 电荷的发生对 物体表面的微小的组成、分子排列的不同，以及污染等敏感

2. 摩擦中物体表面发生了变化

3. 微观下做到完全相同的摩擦条件是极其困难的。

4. 在摩擦中或结束摩擦，摩擦片离开时发生了静电放电.

如果使物体表面摩擦、有密切接触的条件接触，一般发生电荷量多，发生电荷的表面的电界就达到了静电放电的条件。特别是在从被接触物体脱离摩擦片和接触片的时候，容易发生静电放电。如果发生静电电放电的话，带电面的电荷的量和极性也会有很大的变化，所以这一点到底测量了什么。在反复进行摩擦和接触等带电操作的途中发生静电放电的话，电荷量与单调的饱和曲线不同，会重复不规则的增减。

为了防止测量值不受静电放电的影响，在真空环境下进行测量就可以了。真空度从10-3 Torr（1 Torr = 133.3 Pa）进入高真空的区域的话，几乎不发生放电。因此，在真空中的实验，电荷量容易比空气中多。在真正的空中湿度也为零，环境条件也可以从空气中好好地控制。因此，为了研究，在真空环境下的带电实验也起到了相当大的作用。

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参考文献：

静電気の基礎と帯電防止技術　著者：村田雄司　日刊工業新聞社
たのしい静電気　　著者：高柳　真
静電気トラブル Q&A 監修：田畠泰幸