CN101949981A - 具有激光定位功能的振容式静电传感器 - Google Patents

Abstract

具有激光定位功能的振容式静电传感器，涉及一种振容式静电传感器，它解决了现有的静电传感器的测量精度低的问题。它的敏感元件上开有静电场感应窗，敏感元件的信号输出端与放大电路的信号输入端连接，放大电路的信号输出端与滤波器的信号输入端连接，滤波器的信号输出端与信号补偿电路的信号输入端连接；两只激光管对称分布在敏感元件的左、右两侧，且所述两根激光管发出的激光光束会聚在敏感元件的中心线的延长线上。本发明适用于电子产品制造到测试、组装、生产、现场设备运行的静电测试。

Description

具有激光定位功能的振容式静电传感器

技术领域

本发明涉及一种振容式静电传感器。

背景技术

现有的静电电荷量的测试方法可分为接触式测量和非接触式测量。由于接触式测试法误差大和复现性差，一般不被采用。非接触式测量共有三种测试方式，分别为直接感应式、旋叶式和振动电容式。直接感应式测量的缺点是稳定性差、易受干扰。旋叶式测量的缺点是运行靠高速电机驱动，功耗多、体积大、可靠性差，不适合长期使用。基于振动电容式原理测量有效的解决了前两种测量方式的缺点，但现有的振容式静电传感器的测量精度较低。

发明内容

本发明是为了解决现有的振容式静电传感器的测量精度低的问题，从而提供一种具有激光定位功能的振容式静电传感器。

具有激光定位功能的振容式静电传感器，它包括敏感元件、电路板、两只激光管和滤波器，电路板上包括信号放大电路和信号补偿电路，敏感元件的感应面上开有静电场接收窗，敏感元件的信号输出端与放大电路的信号输入端连接，放大电路的信号输出端与滤波器的信号输入端连接，滤波器的信号输出端与信号补偿电路的信号输入端连接；两只激光管对称分布在敏感元件的左、右两侧，且所述两只激光管发出的激光光束会聚在敏感元件的中心线的延长线上。

本发明能够精确测量静电电压，同比现有的振动式静电传感器，其测量精度较高，其精度可达5％以内，并且本发明还能够分辨静电场的极性，尤其适合于电子产品制造到测试、组装、生产、现场设备运行的静电测试。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是图1的A-A向剖视图；图3是本发明的电气原理图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图3说明本具体实施方式，具有激光定位功能的振容式静电传感器，它包括敏感元件2、电路板3、滤波器7和两只激光管5，电路板3上包括信号放大电路31和信号补偿电路32，敏感元件2的的感应面开有静电场接收窗4，敏感元件2的信号输出端与放大电路31的信号输入端连接，放大电路31的信号输出端与滤波器7的信号输入端连接，滤波器7的信号输出端与信号补偿电路32的信号输入端连接；两只激光管5对称分布在敏感元件2的左、右两侧，且所述两只激光管5发出的激光光束会聚在敏感元件2的中心线的延长线上。

本发明是通过敏感元件2来感应静电电场从而测量静电电位，其原理是通过置于静电场中的敏感元件2在静电场中产生微弱信号，检测所述微弱信号并对此微弱信号放大产生电压输出。同时，本实施方式根据对测量时感应距离指标要求的不同，采用激光准确设定感应面与带电体之间的距离，采用两个激光定位管，通过调整安装角度，使两束激光聚焦于一个预先设定距离的一点。测试时，把传感器放置在激光定位点上，保证每次测量时传感器与带电体之间距离相同，从而大大降低了测量的随机误差，有效提高了传感器的测量准确性。

本实施方式中，当敏感元件2感应到信号后，经放大电路32对信号放大后由滤波器7对信号处理，而后经信号补偿电路33进行转换和补偿，最终输出相应的标准信号。

本发明在使用时，可以通过外挂支架11固定在被测物体的前方。本发明的电路板3通过两个支柱9固定在固定底板6上。本发明还可以在壳体的外面安装指示灯13和开关12，所述指示灯13和开关12连入本发明电路板3中，用于对***工作状态的显示以及对***工作的控制。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器的区别在于，电路板3上还包括供电电路33，所述供电电路33的电源信号输出端同时与敏感元件2的电源信号输入端、信号放大电路31的电源信号输入端、滤波器7的电源信号输入端和信号补偿电路32的电源信号输入端连接。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式二所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器的区别在于，电路板3上还包括供电保护电路34，所述供电保护电路34的信号输出端与供电电路33的信号输入端连接。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器的区别在于，它还包括壳体1，敏感元件2、电路板3、两只激光管5和滤波器7均封装在壳体1中。

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式四所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器的区别在于，它还包括固定底板6，所述固定底板6固定在壳体1的底部，敏感元件2和两根激光管5均固定在固定底板6上。

具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式五所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器的区别在于，还包括两个激光管固定架8，所述两个激光管固定架8分别固定在固定底板6上，且分别位于敏感元件2的两侧，所述两根激光管5分别固定在两个激光管固定架8中。

具体实施方式七、本具体实施方式与具体实施方式六所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器的区别在于，它还包括金属屏蔽板，所述金属屏蔽板固定在电路板3上，且位于敏感元件2与集成芯片之间。

本实施方式能够提高传感器的抗电磁干扰能力。由于传感器是测量高强电场的电位，易受到周围电磁波干扰而使输出产生误差，影响测量准确度，因此加入了金属屏蔽板，用于屏蔽电磁场，能够有效降低强电场对集成芯片的电磁干扰，保证芯片性能参数不发生改变，进而使传感器性能得到保证。

具体实施方式八、本具体实施方式与具体实施方式七所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器的区别在于，信号补偿电路32采用单片机实现。

具体实施方式九、本具体实施方式与具体实施方式八所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器的区别在于，单片机是型号为PIC16F系列的单片机。

具体实施方式十、本具体实施方式与具体实施方式九所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器的区别在于，敏感元件2为平板式电容器。

本实施方式是通过平板式电容器来感应静电电场从而测量静电电位的，其原理是通过置于静电场中的平板电容器极板间距离的改变，引起极板上电压的变化从而产生微弱信号，再利用微弱信号检测电路对此信号放大产生电压输出。振动电容极板是一个可振动的金属片，由于机械振动，使得探极与被测体之间的电容周期性变化，在被测体静电感应的作用下，极板上感应的电压也周期性的变化。

Claims (10)

1.具有激光定位功能的振容式静电传感器，其特征是：它包括敏感元件(2)、电路板(3)、滤波器(7)和两只激光管(5)，电路板(3)上包括信号放大电路(31)和信号补偿电路(32)，敏感元件(2)的感应面上开有静电场接收窗(4)，敏感元件(2)的信号输出端与放大电路(31)的信号输入端连接，放大电路(31)的信号输出端与滤波器(7)的信号输入端连接，滤波器(7)的信号输出端与信号补偿电路(32)的信号输入端连接；两只激光管(5)对称分布在敏感元件(2)的左、右两侧，且所述两只激光管(5)发出的激光光束会聚在敏感元件(2)的中心线的延长线上。

2.根据权利要求1所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器，其特征在于电路板(3)上还包括供电电路(33)，所述供电电路(33)的电源信号输出端同时与敏感元件(2)的电源信号输入端、信号放大电路(31)的电源信号输入端、滤波器(7)的电源信号输入端和信号补偿电路(32)的电源信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器，其特征在于电路板(3)上还包括供电保护电路(34)，所述供电保护电路(34)的信号输出端与供电电路(33)的信号输入端连接。

4.根据权利要求3所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器，其特征在于它还包括壳体(1)，敏感元件(2)、电路板(3)、两只激光管(5)和滤波器(7)均封装在壳体(1)中。

5.根据权利要求4所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器，其特征在于它还包括固定底板(6)，所述固定底板(6)固定在壳体(1)的底部，敏感元件(2)和两只激光管(5)均固定在固定底板(6)上。

6.根据权利要求5所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器，其特征在于它还包括两个激光管固定架(8)，所述两个激光管固定架(8)分别固定在固定底板(6)上，且分别位于敏感元件(2)的两侧，所述两只激光管(5)分别固定在两个激光管固定架(8)中。

7.根据权利要求6所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器，其特征在于它还包括金属屏蔽板，所述金属屏蔽板的侧边固定在电路板(3)上，且位于敏感元件(2)与集成芯片之间。

8.根据权利要求7所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器，其特征在于信号补偿电路(32)采用单片机实现。

9.根据权利要求8所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器，其特征在于单片机是型号为PIC16F系列的单片机。

10.根据权利要求9所述的具有激光定位功能的振容式静电传感器，其特征在于敏感元件(2)为平板式电容器。

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