CN114689950A - 一种用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法，属静电检测领域。包括：)输出一标准静电压值；测试不同环境参数值及时间点上静电传感器输出的静电压测试值；依据标准静电压值和静电压测试值推导换算系数；拟合换算系数与测试环境参数及时间的数据关系；得到针对各自环境参数及时间的换算系数数学模型；将上述针对环境和时间的换算系数公式进行加权求和运算，得到最终的综合换算系数；将综合换算系数导入静电压值算法公式，即可得到含有环境和时间因素的综合补偿静电压值算法公式，计算得出最终的静电检测值。其采用各个环境影响因素的加权补偿，可实现静电传感器温度、湿度、气压、时间漂移的有效补偿，保证了静电压检测结果的稳定、准确。

Description

一种用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法

技术领域

本发明属于静电检测数据处理领域，尤其涉及一种用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法。

背景技术

静电压检测/传感器(亦称静电压检测装置)是用于检测其周围带电物体的电场信息的仪器，被广泛地应用于光电、半导体、液晶显示、薄膜等工业生产领域，为提高生产效率和产品品质发挥了非常重要的作用。

随着集成电路技术的快速发展，静电检测/传感器上使用的半导体芯片越来越多，为检测精度、检测速度等性能参数的提升提供了强有力的电路基础。然而，由于半导体芯片对温湿度、气压的敏感性，在产品的实际应用过程中，会因为各种复杂的使用环境，如处于不同温度、湿度、气压环境时会出现检测稳定性差，检测数值漂移的问题，给产品的适用场景带来限制。

在应对产品使用环境变化对检测带来的影响这一课题的研究上，目前仅在传感器温度漂移补偿方法方面有过研究，例如通过对静电检测信号的差分运算，建立数学补偿模型，进行算法/软件补偿。

从静电检测原理上讲，非接触式静电压检测装置针对物体表面静电的检测，其本质上是对物体表面静电荷所产生的合成静电场的检测。

在检测距离确定的情况下，非接触式静电压检测装置检测到的静电场(V/m)转换为了静电压值。即：在每一个确定的检测距离下，通过设置一个校正操作及数据处理程序/算法，带入相关的参数，即可确定地得到该检测距离下的静电压值。其算法公式为：

V＝K_n×X (公式1)

其中，X为采样处理后的外界静电压信号，K_n为不同检测距离下的换算系数，V为检测输出的静电压值。K_n值是通过标准检测平板及标准直流高压源在不同检测距离下进行测试校准得到的，其在不同检测距离下各自为一固定值，故上述公式为线性关系。

现有技术存在如下技术缺陷：

1)没有对湿度、气压、时间因素对检测的影响进行研究，继而建立数学补偿方法/模型，用于实际检测，使检测结果尚缺乏准确性。

2)现有温度补偿数学模型/方法复杂，不便于实际应用。

在静电检测或主动式消除过程中，如何消除温湿度、时间、气压的变化对静电传感器的影响，实现静电压检测/传感器的温湿度漂移、时间漂移或气压漂移的有效补偿，保证静电压检测结果的稳定、准确测量，是实际工作中需要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法。其在静电检测装置/静电传感器的检测过程中，采用环境因素综合补偿方法，使静电传感器采用各个环境影响因素的加权补偿，可实现静电传感器温度、湿度、气压、时间漂移的有效补偿，保证了静电压检测结果的稳定、准确。

本发明的技术方案是：提供一种用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法，其特征是包括下列步骤：

1)输出一标准静电压值；

2)测试不同环境参数值及时间点上静电传感器输出的静电压测试值；

3)依据标准静电压值和静电压测试值推导换算系数；

4)拟合换算系数与测试环境参数及时间的数据关系；

5)得到针对各自环境参数及时间的换算系数数学模型；

6)将上述针对环境和时间的换算系数公式进行加权求和运算，得到最终的综合换算系数；

7)将综合换算系数导入静电压值算法公式，即可得到含有环境和时间因素的综合补偿静电压值算法公式，计算得出最终的静电检测值。

具体的，所述的输出一标准静电压值，包括对一个金属电极施加一个标准静电压值。

具体的，所述的不同环境参数值至少包括温湿度参数、时间参数和/或气压参数。

具体的，所述的金属电极与待测带静电物体的表面积相同或成比例。

具体的，所述的静电压值算法公式为V＝K_n×X；

其中，X为采样处理后的外界静电压信号，K_n为不同检测距离下的换算系数，V为检测输出的静电压值。

进一步的，所述的综合换算系数为：

其中，K_T为针对环境温度的换算系数，K_H为针对湿度的换算系数，K _P为针对气压的换算系数，K_t为针对时间的换算系数公式。

进一步的，静电检测装置或静电传感器的标准输出静电压与静电压测试值的关系为：V＝K_e×V_e

其中，V为标准输出静电压，V_e为静电压测试值。

更进一步的，对于温度、湿度、气压和时间因素的权重因子相加结果等于1。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.在静电传感器的检测数据处理过程中，增加了湿度、气压、时间因素对静电压检测的影响关系，建立了环境和时间因素的综合数学补偿方法/模型，使检测结果更贴合实际、更为准确；

2.本技术方案中综合补偿方法及数学模型运算步骤简洁，便于实际操作，实用性强。

附图说明

图1是本发明环境参数及时间补偿换算系数确定方法整体步骤的方框图；

图2是本发明环境参数及时间补偿换算系数确定流程的方框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

在图1中，本发明的技术方案可概述如下：对一个金属电极施加一个标准静电压值(简称为“输出一标准静电压值”，下同)，测试不同环境参数值及时间点上静电传感器对该板状金属电极测试而得到的静电压测试值，依据标准静电压值和静电压测试值推导换算系数，拟合换算系数与测试环境参数及时间的数据关系，得到针对各自环境参数及时间的换算系数数学模型，将上述针对环境和时间的换算系数公式进行加权求和运算，得到最终的综合换算系数，将综合换算系数导入静电压值算法公式，即可得到含有环境和时间因素的综合补偿静电压值算法公式，计算得出最终的静电检测值。

具体的，本发明技术方案的实施包括下列步骤：

1.参照附图2，在测试设备上输出一标准静电压值V，在不同环境温度参数值下(如：T₀、T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆、T₇、T₈、T₉、T₁₀、T₁₁、T₁₂、T₁₃、T₁₄)，使用静电传感器对这一标准静电压值V进行测试，得到一组静电压测试数据(如：V_T0、V_T1、V_T2、V_T3、V_T4、V_T5、V_T6、V_T7、V_T8、V_T9、V_T10、V_T11、V_T12、V_T13、V_T14)；

2.用标准静电压值V分别除以这组测试数据V_T，得到一组针对环境温度的换算系数K_T＝V/V_T，对这一组换算系数K_T进行数据拟合，得到针对温度的换算系数公式：

3.在测试设备上输出一标准静电压值V，在不同环境湿度参数值下(如：H₀、H₁、H₂、H₃、H₄、H₅、H₆、H₇、H₈、H₉、H₁₀、H₁₁、H₁₂、H₁₃、H₁₄)，使用静电传感器对这一标准静电压值V进行测试，得到一组静电压测试数据(如：V_H0、V_H1、V_H2、V_H3、V_H4、V_H5、V_H6、V_H7、V_H8、V_H9、V_H10、V_H11、V_H12、V_H13、V_H14)；

4.用标准静电压值V分别除以这组测试数据V_H，得到一组针对环境湿度的换算系数K_H＝V/V_H，对这一组换算系数K_H进行数据拟合，得到针对湿度的换算系数公式：

5.在测试设备上输出一标准静电压值V，在不同环境气压参数值下(如：P₀、P₁、P₂、P₃、P₄、P₅、P₆、P₇、P₈、P₉、P₁₀、P₁₁、P₁₂、P₁₃、P₁₄)，使用静电传感器对这一标准静电压值V进行测试，得到一组静电压测试数据(如：V_P0、V_P1、V_P2、V_P3、V_P4、V_P5、V_P6、V_P7、V_P8、V_P9、V_P10、V_P11、V_P12、V_P13、V_P14)；

6.用标准静电压值V分别除以这组测试数据V_P，得到一组针对环境气压的换算系数K_P＝V/V_P，对这一组换算系数K_P进行数据拟合，得到针对气压的换算系数公式：

7.对这一标准静电压值V进行持续测试，并记录一组规定时间点(如：t₀、t₁、t₂、t₃、t₄、t₅、t₆、t₇、t₈、t₉、t₁₀、t₁₁、t₁₂、t₁₃、t₁₄)的静电压测试数据(V_t0、V_t1、V_t2、V_t3、V_t4、V_t5、V_t6、V_t7、V_t8、V_t9、V_t10、V_t11、V_t12、V_t12、V_t13、、V_t14)；

8.用标准静电压值V分别除以这组测试数据V_t，得到一组针对时间的换算系数K_t＝V/V_t，对这一组换算系数K_t进行数据拟合，得到针对时间的换算系数公式：

9.将上述温度、湿度、气压、时间换算公式进行加权求和运算，得到综合换算系数公式：K_e＝α_T×K_T+α_H×K_H+α_P×K_P+α_t×K_t，其中：

α_T+α_H+α_P+α_t＝1，

由上述各式得到：

K_e即为综合换算系数，它是温度、湿度、气压、时间的函数；将综合换算系数导入到前述的静电压值算法公式(公式1)中，得到含有环境和时间因素的综合补偿静电压值算法公式，计算得出最终的静电检测值。

最终，静电检测装置或静电传感器的实际静电压值(标准输出静电压)V与静电压测试值V_e(V_e可作为中间值处理，即，可看作检测到的静电信号值)的关系为：V＝K_e×V_e。

实施例：

下表是列举说明针对各个环境参数(温度、湿度、气压)及时间的换算系数是如何确定的：

本发明的技术方案，在静电传感器的检测数据处理过程中，增加了湿度、气压、时间因素对静电压检测的影响关系，建立了基于环境和时间因素的综合数学补偿方法/模型，使检测结果更贴合实际、更为准确；综合补偿方法及数学模型的运算步骤简洁，便于实际操作，实用性强。

本发明可广泛用于静电检测装置的设计和制造领域。

Claims (8)

1.一种用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法，其特征是包括下列步骤：

1)输出一标准静电压值；

2)测试不同环境参数值及时间点上静电传感器输出的静电压测试值；

3)依据标准静电压值和静电压测试值推导换算系数；

4)拟合换算系数与测试环境参数及时间的数据关系；

5)得到针对各自环境参数及时间的换算系数数学模型；

6)将上述针对环境和时间的换算系数公式进行加权求和运算，得到最终的综合换算系数；

7)将综合换算系数导入静电压值算法公式，即可得到含有环境和时间因素的综合补偿静电压值算法公式，计算得出最终的静电检测值。

2.按照权利要求1所述的用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法，其特征是所述的输出一标准静电压值，包括对一个金属电极施加一个标准静电压值。

3.按照权利要求1所述的用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法，其特征是所述的不同环境参数值至少包括温湿度参数、时间参数和/或气压参数。

4.按照权利要求1所述的用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法，其特征是所述的金属电极与待测带静电物体的表面积相同或成比例。

5.按照权利要求1所述的用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法，其特征是所述的静电压值算法公式为V＝K_n×X；

其中，X为采样处理后的外界静电压信号，K_n为不同检测距离下的换算系数，V为检测输出的静电压值。

6.按照权利要求1所述的用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法，其特征是所述的综合换算系数为：

其中，K_T为针对环境温度的换算系数，K_H为针对湿度的换算系数，K_P为针对气压的换算系数，K_t为针对时间的换算系数公式。

7.按照权利要求1所述的用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法，其特征是静电检测装置或静电传感器的标准输出静电压与静电压测试值的关系为：

V＝K_e×V_e

其中，V为标准输出静电压，V_e为静电压测试值。

8.按照权利要求1所述的用于静电压检测的温湿度、时间、气压补偿方法，其特征是对于温度、湿度、气压和时间因素的权重因子相加结果等于1。

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