一种振动电极式静电检测装置的制作方法

本实用新型属于静电测量领域，尤其涉及一种用于测量静电的检测装置。

背景技术：

静电传感器和/或静电检测表是监测物体表面静电的专用、精密仪表，对静电测量及防护起着非常重要的作用。

在电子工厂的生产线上，针对产品进行静电监测是防止产品免受静电放电危害，确保产品质量的重要保证。在易燃易爆工况环境，静电放电极易引起燃烧、爆炸，故针对静电的监测尤为重要，已成为安全生产的必要措施。因此，随着行业发展，对静电传感器和/或静电检测表的功能、性能要求逐步提高，以确保静电监测数据的准确可靠。

静电传感器和/或静电检测表都包含振动检测模块，其是对外界静电源进行探测、接收、传感的重要物理基础，其典型结构为一对称的金属振动电极(参见本申请人此前申请的专利号为cn201110300083.2的中国发明专利及cn209486193u的实用新型专利的相关内容)。

现有的静电传感器和/或静电检测表，其振动电极所在的探测窗口直接对外界物体表面静电荷进行探测，其探测、接收性能与如下因素有关：

1、屏蔽深度h，对振动电极2的探测灵敏度有重大的影响；屏蔽深度越大对外界阶跃信号(如：随机动态信号，瞬态过电压等)越起到良好的屏蔽效果，但很容易导致其对外界静电信号检测灵敏度的急剧下降，即使其接收外界静电信号的能力变弱了；

而屏蔽深度越小，会产生2种结果：a)探测灵敏度会增大，对物体表面的检测范围会变大，但会降低测试的精确度，即使其对物体表面静电荷平面分布状况的分辨能力较低；b)外界阶跃信号对其干扰也越大，也会降低测试的准确度、精确度。图1所示是静电传感器屏蔽深度的说明示意图。

2、屏蔽结构，对静电源和空间电荷与接地屏蔽装置及振动电极之间的电场分布产生重要的影响，屏蔽结构设置不合理极易导致对静电信号检测的非线性失真。

基于上述因素，现有静电传感器和/或静电检测表仍存在着如下技术缺陷：

1)振动电极紧挨屏蔽装置，屏蔽深度过浅，测试精确度较低，即对物体表面静电荷平面分布状况的分辨能力较低。

2)现有静电传感器和/或检测表针对振动电极的屏蔽不是完全屏蔽，均存在探测窗口，无法完全屏蔽掉外界阶跃信号。

3)检测对象只针对二维平面内的静电荷，而被检测物体为三维曲面时，则无法方便的对其进行同时检测，或对其进行综合检测。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种振动电极式静电检测装置。其在原有的振动电极的基础上增加一个与外部电绝缘的罩型的金属质前置静电感应电极，用来感应外界静电源信号，同时也起到屏蔽外界阶跃信号的作用，再结合原有的振动电极屏蔽结构，这样振动电极就处于完全屏蔽状态；因振动电极前方无接地屏蔽装置，直接对静电感应电极进行检测，也加大了检测灵敏度。同时，其前置静电感应电极为三维结构，也可以解决三维曲面上的静电荷检测问题。

本实用新型的技术方案是：提供一种振动电极式静电检测装置，包括屏蔽装置和位于屏蔽装置中的振动电极，其特征是：

在屏蔽装置的前端，设置一个罩状的金属质前置静电感应电极；

所述的前置静电感应电极设置在振动电极的前方；

所述的前置静电感应电极与金属质静电信号接收电极的形状、结构相匹配，且两者的中心点重合；

所述的前置静电感应电极与屏蔽装置之间电绝缘地连接、固定在一起。

具体的，所述的前置静电感应电极设置在振动电极前端之金属质静电信号接收电极的前方；将振动电极或振动电极的金属质静电信号接收电极，完全罩在前置静电感应电极内部的立体空间中。

进一步的，所述前置静电感应电极与金属质静电信号接收电极之间的间距为等间距的结构形式，在所述前置静电感应电极与金属质静电信号接收电极之间构成一个对称结构的空间电场。

在所述前置静电感应电极与屏蔽装置之间，设置有绝缘固定件。

具体的，所述的绝缘固定件将前置静电感应电极与屏蔽装置固接为一体。

具体的，所述的绝缘固定件将前置静电感应电极与屏蔽装置无缝对接地固接为一体。

进一步的，所述的前置静电感应电极的前端面为球面、抛物曲面、圆弧曲面或平面。

进一步的，所述的前置静电感应电极的前端面为球面、抛物曲面、圆弧曲面或平面组合形成的组合曲面。

更进一步的，所述前置静电感应电极后端开口处的横截面形状，与绝缘固定件前端开口处的横截面形状相匹配；所述绝缘固定件后端开口处的横截面形状，与屏蔽装置前端开口处的横截面形状相匹配。

更进一步的，在所述的前置静电感应电极与振动电极前端的金属质静电信号接收电极之间，设置有电连接结构。

本技术方案实施后，将产生如下有益效果：

1、采用本技术方案后，不必再考虑屏蔽深度对振动电极的探测灵敏度的影响，前置静电感应电极自身即为屏蔽电极，只需将振动电极置于前置静电感应电极所包裹的空间内即可，如此极大的提升了振动电极的检测灵敏度。

2、因振动电极位于前置静电感应电极所包裹的空间内，采用本技术方案后，只需根据被测物体结构尺寸合理确定前置静电感应电极的结构尺寸即可确保检测的精确度，不必担心检测灵敏度提高后，检测的精确度下降的问题。

3、采用本技术方案后，可轻易对该静电检测装置进行0电位校准，只需将接地线触碰到前置静电感应电极即可，不必将其置于标准的校准环境中。

附图说明

图1是静电传感器屏蔽深度的说明示意图；

图2本实用新型的静电检测装置结构示意图；

图3本实用新型一种静电检测装置实施例的结构示意图；

图4本实用新型另一种静电检测装置实施例的结构示意图；

图5本实用新型又一种静电检测装置实施例的结构示意图。

图中1为线路板，2为振动电极，2-1为金属质静电信号接收电极，3为屏蔽装置，4为带电物体表面，5为前置静电感应电极，6为绝缘固定件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

图2中，本实用新型技术方案的发明点在于：

1、在振动电极2的正前方，增设一个罩型的金属质前置静电感应电极5，此电极为空心圆球形，或空心立方形；此前置静电感应电极用于感应外界静电源信号。

2、所述的前置静电感应电极与静电检测装置其他部件和/或装置之间电绝缘，振动电极，仅针对前置静电感应电极上的感应静电荷进行检测。

3、所述的静电感应电极可与处于振动电极前端处的金属质静电信号接收极电连接，用以增强振动电极对感应静电荷的探测强度。

4、其金属质静电信号接收极的结构、形状，与金属质前置静电感应电极的结构、形状相匹配(图中的前置静电感应电极以球面结构为例)。即：若金属质静电感应电极的前端结构形状为空心圆球形(即前述的球面结构)，则金属质静电信号接收极的结构形状也应为空心圆球形，且两者的中心点应重合；若金属质静电感应电极前端的结构形状为曲面结构，则金属质静电信号接收极的结构形状也为曲面结构，且两者之间的距离为等间距，或两者的中心点重合；若金属质静电感应电极的前端结构形状为平面结构，则金属质静电信号接收极的结构形状也为平面结构，且两者之间为等间距的平行状态。

采用如此设计结构，是为了使感应电极与接收极之间形成对称结构的空间电场，更有利于静电信号的探测、接收与运算处理。

参考图2中所示可知：

1)空心半球形的前置静电感应电极5，通过其上的内螺纹安装在绝缘固定件6上，绝缘固定件通过其上的内螺纹安装在屏蔽装置3上。

2)前置静电感应电极与屏蔽装置之间，通过设置绝缘固定件而实现电绝缘。

3)金属质静电信号接收电极2-1的中心点与前置静电感应电极5的中心点重合在一起(图中未显示出金属质静电信号接收电极2-1的实际结构形状，只是作为一个部件标识画在图中，下同)。

4)为使感应电极与接收极之间形成对称结构的空间电场，更有利于静电信号的探测、接收与运算处理，可把静电信号接收极的结构形状设计为与空心半球形前置静电感应电极相同的结构形状。

5)为增强振动电极对感应静电荷的探测强度，可用单芯金属裸线电连接静电感应电极与处于振动电极前端处的金属质静电信号接收极(图中未示出)。

图3中所示，给出了本实用新型技术方案的一种实施例。

与图2不同的之处在于：空心半球形状的前置静电感应电极5是插入绝缘固定件6内，绝缘固定件通过其上的内螺纹安装在屏蔽装置3上。

其余同图2。

图4中所示，给出了本实用新型技术方案的另一种实施例。

与图2不同的之处在于：

1)空心立方形状的前置静电感应电极，通过其上的内螺纹安装在绝缘固定件内，绝缘固定件通过其上的内螺纹安装在屏蔽装置上。

2)静电感应电极通过绝缘固定件与屏蔽装置实现电绝缘。

3)静电信号接收极的中心点与静电感应电极的中心点重合在一起。

4)为使感应电极与接收极之间形成对称结构的空间电场，更有利于静电信号的探测、接收与运算处理，可把静电信号接收极的结构形状设计为与空心立方形前置静电感应电极相同的结构形状。

其余同前。

图5中所示，给出了本实用新型技术方案的又一种实施例。

1)与图4所示不同的是，本实施例中的空心立方形前置静电感应电极是插入绝缘固定件内，绝缘固定件通过其上的内螺纹安装在屏蔽装置上。

其余同前。

通过采用上述技术案后，不必再考虑屏蔽深度对振动电极的探测灵敏度的影响，如此极大的提升了振动电极的检测灵敏度。

采用本技术方案后，只需根据被测物体结构尺寸合理确定前置静电感应电极的结构尺寸即可确保检测的精确度，不必担心检测灵敏度提高后，检测的精确度下降的问题。

采用本技术方案后，可轻易对该静电检测装置进行0电位校准，只需将接地线触碰到前置静电感应电极即可，不必将其置于标准的校准环境中。

本实用新型的技术方案，在原有静电检测装置振动电极的基础上，增加一个与外部电绝缘的罩型的金属质前置静电感应电极，用来感应外界静电源信号，同时也起到屏蔽外界阶跃信号的作用，再结合原有的振动电极屏蔽结构，这样振动电极就处于完全屏蔽状态，确保了检测的精确度；因振动电极前方无接地屏蔽装置，直接对静电感应电极进行检测，也加大了检测灵敏度。同时，此前置静电感应电极为三维结构，也可以解决三维曲面上的静电荷检测问题。

本实用新型可广泛用于静电检测装置的设计和制造领域。