CN102508050B - 静电在线测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种静电在线测量仪，属于静电监测领域，尤其是涉及一种静电在线测量仪，本发明的静电感应器由感应金属面、屏蔽金属面和绝缘片组成；所述感应金属面固定在绝缘片的一面，所述绝缘片的另一面固定屏蔽金属面；所述静电感应器的屏蔽金属面固定有压电双晶振子；具有驱动电压低、振动频率低、振动幅度大的特点，能够通过本安型防爆认证，在油品和易燃易爆气体储运场所进行在线静电检测并报警，填补目前这一领域的空白，感应金属面上能够得到足够的感应电压和电流，对于最终的测量值具有较好的线性度。
Description
技术领域
本发明属于静电监测领域，尤其是涉及一种静电在线测量仪。
背景技术
雷击、物体之间摩擦、交流电感应等方式都会产生静电，没有导入大地的静电会产生变化或者静止的电场，目前对静电的测量方式分为无机械运动的静态测量方式和有机械运动的动态测量方式，无论何种测量方式，均采用非接触并保持足够安全距离的静电感应面来作为静电感应电荷的采集点，静电静态测量方式主要用来测量变化电场，如果静电面上的净电荷恒定不变，则电场恒定，从感应面到运放的电流会非常之小，甚至达到pA级电流，最终测量结果非常不稳定，因为空气流动、空气湿度和温度以及线路的泄漏电流都会对测量结果带来非常大的影响，现今的静电静态测量方式主要用来测量变化电场，对于静态电场基本上无法测量。
静电动态测量方式，传统方式有电机驱动、螺线管驱动，压电陶瓷片驱动、音叉开关驱动等，电机驱动和螺线管驱动都需要较大电流，电感中储存的能量远远大于油品储运场所静电检测产品的本安型防爆要求，在静电传感器中不断充入惰性气体可以达到隔爆要求，因为动态测量型静电传感器无法做成一个外壳密闭的产品，需要一个开放的空间来引入电场线到传感器的感应面，所以需要不断充入惰性气体来达到隔爆要求，这使得成本大幅增加。
压电陶瓷片驱动需要高电压，甚至达到200V，但即使是这样高的电压，压电陶瓷片所产生的振幅仍然太小，无法在静电传感器的感应面上产生足够的感应电压和电流，对于200V的高压，即使很小的电流消耗，也很难完成本安型防爆认证。现有技术中需要测量人员拿着静电电压表，从远处移动该表到静电面，靠瞬间移动来完成瞬间静电电压测量，该表必须靠测量人员辅助其移动，不能完成在线持续测量。
因此本领域技术人员致力于开发一种可以在线持续测量的本安防爆型静电在线测量仪。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可以在线持续测量的本安防爆型静电在线测量仪。
为实现上述目的，本发明提供了一种静电在线测量仪，包括运放电路，所述运放电路的输出端与滤波器的输入端连接；所述滤波器的输出端通过比较器与处理器连接；所述滤波器的输出端通过真有效值转换器与处理器连接；还包括静电感应器，所述静电感应器由感应金属面、屏蔽金属面和绝缘片组成；所述感应金属面固定在绝缘片的一面，所述绝缘片的另一面固定屏蔽金属面；所述感应金属面与运放电路的输入端连接；所述屏蔽金属面接大地；所述屏蔽金属面固定有压电双晶振子；所述压电双晶振子的正极与电源电路的正极连接；所述压电双晶振子的负极与所述电源电路的负极连接；所述压电双晶振子的信号端与脉冲驱动器的输出端连接；所述脉冲驱动器的输入端与处理器连接；
所述处理器产生脉冲信号控制所述脉冲驱动器驱动压电双晶振子振动；所述处理器将所述处理器产生的脉冲信号与感应金属面返回的信号进行鉴相判别处理，并将真有效值转换器送达的直流信号进行模数转换处理；
所述电源电路向静电在线测量仪供电。
较佳的，所述脉冲驱动器为隔离型脉冲驱动器。
较佳的，所述处理器通过RS485通讯接口与计算机连接。
较佳的，所述处理器与温湿度传感器连接；所述温湿度传感器将温度量和湿度量转换成电信号传入所述处理器。
本发明的有益效果是：本发明的处理器控制脉冲驱动器驱动压电双晶振子带动感应金属面振动，具有驱动电压低、振动频率低、振动幅度大的特点，能够通过本安型防爆认证，在油品和易燃易爆气体储运场所进行在线静电检测并报警，填补目前这一领域的空白，感应金属面上能够得到足够的感应电压和电流，对于最终的测量值具有较好的线性度。
附图说明
图1是本发明实施例一的电路原理图。
图2是静电感应器的结构示意图。
图3是本发明实施例二的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例一：如图1、图2所示，一种静电在线测量仪，包括运放电路1，运放电路1的输出端与滤波器2的输入端连接；滤波器2的输出端通过比较器3与处理器4连接，滤波器2的输出端通过真有效值转换器5与处理器4连接，还包括静电感应器6，静电感应器6由感应金属面7、屏蔽金属面8和绝缘片9组成，感应金属面7粘贴在绝缘片9的一面，绝缘片9的另一面粘贴屏蔽金属面8，所述感应金属面7与运放电路1的输入端连接；所述屏蔽金属面8接大地；所述屏蔽金属面8粘贴有压电双晶振子10，压电双晶振子10的正极与电源电路11的正极连接，压电双晶振子10的负极与电源电路11的负极连接，压电双晶振子10的信号端与脉冲驱动器12的输出端连接，脉冲驱动器12的输入端与处理器4连接。
所述处理器4产生脉冲信号控制所述脉冲驱动器12驱动压电双晶振子10振动；所述处理器4将所述处理器4产生的脉冲信号与感应金属面7返回的信号进行鉴相判别处理，并将真有效值转换器送达的直流信号进行模数转换处理。
电源电路11向静电在线测量仪供电。
所述电源电路11为24V电源，处理器4产生脉冲信号控制脉冲驱动器12产生脉冲电压，该脉冲电压驱动压电双晶振子10产生振荡，从而带动与压电双晶振子10连接的感应金属面7振动，因此在静电面与感应金属面7之间形成一个交变电场，感应金属面7上会得到一个正弦阻尼型感应电压，该正弦阻尼型感应电压的幅度被运放电路1线性放大30倍后传给滤波器2，滤波器2去除不必要的干扰杂波信号，保留有用信号，这个有用信号一组送给比较器3进行比较放大处理，最后送给处理器4作鉴相判别计算，鉴相判别计算的处理方式是比较感应金属面7上感应交变电压的相位与施加给压电双晶振子脉冲电压的相位，从而可以判断静电面上所带静电是正还是负；另一组信号送给真有效值转换器5，真有效值转换器5把交流信号变换成直流信号，然后再送给处理器4作数字量化处理，处理器4对转换值进行数字滤波，经过计算从而得到较为精确的静电测量值。
本实施例脉冲驱动器12为隔离型脉冲驱动器，本实施例滤波器2为二阶Sallen-Key低通滤波器，感应金属面7还可捆绑在绝缘片9上，屏蔽金属面8还可捆绑在绝缘片上，压电双晶振子10还可捆绑在屏蔽金属面8上。
实施例二：如图3所示，本实施例的结构与实施例1基本相同，所不同的是：处理器4通过RS485通讯接口13与计算机连接，处理器4与温湿度传感器14连接；温湿度传感器14将温度量和湿度量转换成电信号传入处理器4。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种静电在线测量仪，包括运放电路（1），所述运放电路（1）的输出端与滤波器（2）的输入端连接；所述滤波器（2）的输出端通过比较器（3）与处理器（4）连接；所述滤波器（2）的输出端通过真有效值转换器（5）与处理器（4）连接；其特征在于：还包括静电感应器（6），所述静电感应器（6）由感应金属面（7）、屏蔽金属面（8）和绝缘片（9）组成；所述感应金属面（7）固定在绝缘片（9）的一面，所述绝缘片（9）的另一面固定屏蔽金属面（8）；所述感应金属面（7）与运放电路（1）的输入端连接；所述屏蔽金属面（8）接大地；所述屏蔽金属面（8）固定有压电双晶振子（10）；所述压电双晶振子（10）的正极与电源电路（11）的正极连接；所述压电双晶振子（10）的负极与所述电源电路（11）的负极连接；所述压电双晶振子（10）的信号端与脉冲驱动器（12）的输出端连接；所述脉冲驱动器（12）的输入端与处理器（4）连接；
所述处理器（4）产生脉冲信号控制所述脉冲驱动器（12）驱动压电双晶振子（10）振动；所述处理器（4）将所述处理器（4）产生的脉冲信号与感应金属面（7）返回的信号进行鉴相判别处理，并将真有效值转换器送达的直流信号进行模数转换处理；
所述电源电路（11）向静电在线测量仪供电；
所述处理器（4）与温湿度传感器（14）连接；所述温湿度传感器（14）将温度量和湿度量转换成电信号传入所述处理器（4）。
2.如权利要求1所述的静电在线测量仪，其特征是：所述脉冲驱动器（12）为隔离型脉冲驱动器。
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