静电测试原理

静电测试原理第一页，共六十页，编辑于2023年，星期五2一、静电测试的目的判断场所静电带电水平。检测防静电器材的抗静电性能。评价产品的抗静电能力。防静电工程验收。事故分析。第二页，共六十页，编辑于2023年，星期五3二、静电测试的特点

静电的特点静电测试的特点小电量难以提供持续电流；静电电阻往往较大；静电电压较高。……第三页，共六十页，编辑于2023年，星期五41.静电测试仪器要有小的输入电容和极高的输入电阻由于静电电量很小，所以在静电测试过程中即使有少量电荷从带电体流入测试仪表或泄漏掉，都会造成很大的测量误差，而且引入的测试仪器对原来场分布也会产生很大的影响。为降低测试仪器对静电测试的影响，要求测试仪器具有很小的输入（耦合）电容和极高的输入电阻（一般要求不低于1014Ω）。第四页，共六十页，编辑于2023年，星期五52.静电测试结果往往与测试方法和测试电压等测试条件有关目前国内外静电测试方法标准化尚未全面完成，测试仪器多种多样，在实际工作中往往存在测试方法不统一，结果不一致，再现性差等问题。这就要求测试人员尽量采用科学合理的测试方法，选用先进的测试仪器并定期进行计量，以避免测试结果的过大误差。不同的测试方法、不同的带电历史、不同的测试电压，将导致不同的测试结果，因此，给出测试结果时，必须同时标明其测试方法和测试电压等条件。第五页，共六十页，编辑于2023年，星期五63.静电测试受各种环境条件的影响显著静电测试受到环境条件的影响较之普通的强电或弱电测试要大，而且显著得多。用同样的测试方法、同样的测试仪器、在同一地点作同样的测试时，如果环境温度、相对湿度、被测物品与环境的平衡时间等测试条件不同，则测试结果会有很大的差别，环境相对湿度对测试结果的影响尤其显著。因此，测试报告中必须要注明温、湿度等环境条件。第六页，共六十页，编辑于2023年，星期五7

静电基本参量测试

防静电设施与器具静电性能测试

包装材料静电性能测试

人体静电参数测试

织物与服装静电性能测试

静电感度测试三、静电测试的主要内容第七页，共六十页，编辑于2023年，星期五81、静电电位（电压）测量使被测物体与静电电压表直接接触，利用等电位原理进行测试的方法称为接触式测量，该类方法仅适用于对静电导体带电电位的测试。（1）接触式测量传统接触式静电电压表（或称静电伏特计）通常是利用静电力矩来进行测试的。最常用的是Q-V系列静电电压表。为防止其它带电体的干扰，该类仪表一般采用金属外壳，测试时将其外壳接地。第八页，共六十页，编辑于2023年，星期五9Q2-VQ3-V第九页，共六十页，编辑于2023年，星期五10Ⅰ、测试前应先检查仪表输入系统的（包括仪表的输入端和电缆）绝缘情况。观察仪表输入端带电后的衰减情况。Ⅱ、当测试仪表的输入系统受潮或被污染时，应使用蘸了酒精的纱布或脱脂棉等擦拭干净，烘干后方能使用。Ⅲ、用绝缘电缆将仪表的高压端与待测带电体连接起来，其低压端与仪表的外壳相连并良好接地，即可测出导体的静电电位。Ⅳ、每次测试前必须先对测试仪表调零。测试方法和程序：第十页，共六十页，编辑于2023年，星期五11该类测试仪表不直接与带电体接触，而是运用静电感应的原理，间接测试带电体的静电电位。由于这种测试不是直接同带电体相接触，因此也称非接触式测量。与接触式测量相比，非接触式测量结果受仪表输入电容、输入电阻的影响较小，但受测试距离、带电体几何尺寸的影响较大。测试数据一般只能供作参考，或相对比较。

（2）非接触式测量

第十一页，共六十页，编辑于2023年，星期五12

第十二页，共六十页，编辑于2023年，星期五13静电感应原理：是将测试探头靠近带电体，利用探头与被测带电体之间产生的畸变电场测试带电体的表面电位。

直接感应式仪表测试原理CW

Cb

Rb

LT

被测带电体第十三页，共六十页，编辑于2023年，星期五14旋叶式静电计原理图C2

R2

A

BP

电动机U2

U0

A

PB

第十四页，共六十页，编辑于2023年，星期五15振动电容式静电计原理方框图

探头线圈阻抗变换器交流放大器相敏检波器振荡器电位显示器第十五页，共六十页，编辑于2023年，星期五16测试方法及程序：Ⅰ、检查电源、接地、调零。Ⅱ、测试探头与被测带电体表面垂直，逐渐接近带电体，最后调整到准确测试位置。Ⅲ、测试表面电位时，带电体表面应离接地体足够远。不然可能由于局部电荷的过分集中，产生空间放电或表面放电的危险。Ⅳ、当带电体的被测部位是较大的平板时，其测量值是准确的。但当带电体被测表面具有一定的曲率半径时，测量值一般小于实际的电位值。

第十六页，共六十页，编辑于2023年，星期五17静电电位动态测试仪器应具有以下特点：输入电阻高、输入电容小。动态特性好。低通频带宽度不应小于1kHz，保证测试波形不失真。抗干扰能力强，高电压非线性失真小，无论被测电位信号幅值大小，均能进行准确测试。自动或借助其它仪器，能够显示被测带电体的带电极性和起电放电的动态波形。

（3）动态测试第十七页，共六十页，编辑于2023年，星期五18我院1988年提出了“信号自屏蔽-电荷耦合”的静电电位测试原理，并研制了ZPD-1静电电位动态测试仪；2004年提出了“分布电容集总化”的设计思路，设计了静电分压器的高压臂——圆柱状静电高压测试传感器，研制了JDY-3A静电电位动态测试仪。第十八页，共六十页，编辑于2023年，星期五19静电电压表带电体Cb2静电电量测试第十九页，共六十页，编辑于2023年，星期五20（1）交流测试法（2）直流测试法3静电电容测试电压比较法谐振法电桥法电压比较法谐振法电桥法电压比较法谐振法电桥法电荷分配法电荷衰减法电荷分配法电荷衰减法电荷分配法电荷衰减法第二十页，共六十页，编辑于2023年，星期五21电压比较法交流电压源测量电路第二十一页，共六十页，编辑于2023年，星期五22电桥法

第二十二页，共六十页，编辑于2023年，星期五234电阻与电阻率的测试电阻测试包括绝缘电阻、接地电阻、静电接地电阻和静电泄漏电阻的测试；电阻率测试包括表面电阻率和体电阻率的测试。第二十三页，共六十页，编辑于2023年，星期五24（1）电阻测试方法恒压比较法（高阻105Ω以上）Rx直流稳压电源高阻直流放大器R0恒压比较法测试电阻原理图若高阻直流放大器的放大倍数为A且其输入阻抗远远大于R0，则可求得：

第二十四页，共六十页，编辑于2023年，星期五25

伏安法根据欧姆定律测量电阻：

直流稳压电源Rx伏安法测试电阻原理图V

A

K第二十五页，共六十页，编辑于2023年，星期五26摇表法摇表测量的实质是给被测电阻加上直流脉动电压，通过与标准电阻比较，测量通过它的泄漏电流的相对值，并在表盘上给出换算得出的电阻值。R2为保护电阻第二十六页，共六十页，编辑于2023年，星期五27a.环境温湿度一般材料的电阻值随环境温湿度升高而减小。表面电阻对环境湿度敏感，而体电阻则对温度比较敏感。

（2）影响电阻测试的因素b.测试电压（电场强度）超过一定电压后，由于离子化运动加剧，电导电流的增加远比测试电压增加的快，材料呈现的电阻值迅速降低。第二十七页，共六十页，编辑于2023年，星期五28c.测试时间

用一定的直流电压对被测材料加压时，被测材料上的电流不是瞬时达到稳定值的，而是按右图所示的规律变化，有一衰减过程。第二十八页，共六十页，编辑于2023年，星期五29e.外界干扰高绝缘材料加上直流电压后，通过试样的电流是很微小的，极易受到外界干扰的影响，造成较大的测试误差。d.测试设备的泄漏线路中绝缘电阻不高的连线，往往会不适当地与被测试样、取样电阻等并联，对测量结果可能带来较大的影响。

第二十九页，共六十页，编辑于2023年，星期五30为详细评价材料的导电性质，把电压U与表面泄漏电流Is的比值称作表面电阻Rs，而把电压U与体内电导电流Iv的比值称作体积电阻Rv，即：

（3）固体材料电阻及电阻率测试表面电阻率定义为单位宽度、单位长度材料的表面电阻值，即正方形材料两对边间的表面电阻值，单位为欧姆（），其数值大小与正方形的几何尺寸无关。第三十页，共六十页，编辑于2023年，星期五31体电阻率定义为单位横截面单位长度上材料的体积电阻值，单位为欧姆·米。材料导电时，表面电阻和体积电阻同时起作用，二者是并联关系，测量体积电阻时要排除表面电阻的影响，测量表面电阻时也要排除体积电阻的影响。这样就要选择适当的测量方法、电极结构和形状，采用三电极系统进行测试可以解决这一问题。第三十一页，共六十页，编辑于2023年，星期五32CACMB平板试样三电极系统主电极A的直径为50±0.1mm；对电极B的直径大于70mm；环电极C的内径54±0.1mm、径向宽度不小于10mm；试样M直径为100±2mm、厚度t建议为2±0.1mm或4±0.1mm。

第三十二页，共六十页，编辑于2023年，星期五33直流电源GABC第三十三页，共六十页，编辑于2023年，星期五34厚度以mm为单位，体电阻率单位·m直流电源GABC第三十四页，共六十页，编辑于2023年，星期五35三电极系统对被测材料的表面平整度要求高，往往需要制作试样才能测试，既费力又费时，不能对被测材料进行无损测试。而实际应用中，材料表面的电荷不仅仅通过表面进行泄漏，而是表面泄漏与体泄漏均起作用。为此，发展了评价制品电阻性能的二电极测试系统，应用最广的是平行电极测试系统。该电极长度为L，两电极之间的距离为d，一般要求L=（3～7）d，若用高阻计测得试品在平行电极之间的电阻，则试品的电阻率为：

第三十五页，共六十页，编辑于2023年，星期五36无论是三电极测试系统还是二电极测试系统，在轻微压力下，测试电极与被测试品之间的接触是很不好的，在测试导电或防静电材料的电阻时，接触电阻值对测试结果影响很大。采用四电极测试系统进行测试，可消除这一影响。

稳压或稳流电源试品电流电极电流电极电压电极静电电压表第三十六页，共六十页，编辑于2023年，星期五37为了测量被测点与大地之间的总电阻，必须在被测对象一方和大地一方分别装设适当形式的测量电极，或使用与被测表面紧密接触的标准活动电极作为测量静电泄漏电阻的电极。在大地一方，一般以接地体作为测量电极。静电泄漏电阻的测试方法与测试高阻的方法相同。测试电压一般取10V、100V，测试开始后1min读取测量值。

（4）静电泄漏电阻的测试

63.5±1第三十七页，共六十页，编辑于2023年，星期五38（5）接地电阻的测试测量接地电阻的目的是为了检查接地设施是否可靠接地，接地体附近的土壤流散电阻是否满足要求。接地电阻测量仪有E、P、C三个接线柱，测量时分别接于被测接地体和辅助电压极、电流极上。电压极、电流极要与被测接地体埋设在同一深度的一条直线上，并且使电压极与被测接地体、电流极之间的距离均以10～20m为宜。

EP

C电压极

电流极

被测接地体

接地电阻测量仪

第三十八页，共六十页，编辑于2023年，星期五39（6）静电接地电阻的测试静电接地电阻是评价静电接地系统良好程度的主要技术指标，其测量方法依接地方式的不同而变化。对直接静电接地，一般采用接地电阻的测量方法，测量被接地物体上接地极与大地之间的电阻。对间接静电接地，一般采用静电泄漏电阻的测量方法，测量被接地物体上某点与接地线之间的电阻。第三十九页，共六十页，编辑于2023年，星期五405防静电织物静电性能测试

织物抗静电性能的优劣需通过适当的测试方法来评价，采用不同的测试方法和仪器得到不同的测试指标，反映了织物抗静电性能的不同方面。国际上常用的测试方法有:半衰期（A法）摩擦带电电压（B法）电荷面密度（C法）极间等效电阻（D法）摩擦电位衰减测试方法第四十页，共六十页，编辑于2023年，星期五41测试样品与要求

a、测试样品被测样品应在距布边1/10幅宽内、距布端1m以上的部位裁剪，不应有影响测试的疵点。按每种测试方法的要求，沿经向、纬向分别取样2～3组（块），制成测试样品。b、样品的洗涤（1）以2g/L的比例放入pH值小于9的中性或弱碱性洗涤剂。洗涤、脱水3次，浴比1：30。（2）用40℃左右的温水洗涤5min，漂洗、脱水2min。第四十一页，共六十页，编辑于2023年，星期五42c.样品的前处理洗涤后的样品，自然凉干或在50℃下烘干；在测试温湿度（一般温度205℃、相对湿度30%～40%）环境中放置24小时以上，使被测试样的温湿度与测试环境达到平衡。处理后的样品，不得被沾污。第四十二页，共六十页，编辑于2023年，星期五43半衰期测试方法利用电晕喷电、充电或摩擦带电使被测试样带电，测试试样表面电位随时间的衰减规律，确定电荷衰减的半值时间。半衰期越小，防静电性能越好，一般取半衰期值小于2s作为防静电织物的技术指标。该方法操作简便,数据重现性好,可对被测织物实现非破坏性测试,测试电压和极性均可人为地进行控制。但一般情况下,织物电荷衰减不符合指数规律,因此半衰期值与测试电压密切相关。第四十三页，共六十页，编辑于2023年，星期五44第一类喷电装置和电位测量装置固定不动，被测材料运动，只能测试面积很小的试样。转动平台放大器示波器或记录仪电机高压直流电源探头样品针电极第四十四页，共六十页，编辑于2023年，星期五45第二类被测材料固定不动，喷电装置运动，因而既可以测量面积很小的试样，又可以测量大面积的材料，且可以实现无损测试。第四十五页，共六十页，编辑于2023年，星期五46静电衰减时间测试的存电法第四十六页，共六十页，编辑于2023年，星期五47在一定的张力条件下，使被测织物试样与标准摩料布相互摩擦，模拟着装者内衣与外衣相互摩擦、剥离的带电关系，以被测试样表面达到的电位稳定值评价被测织物的静电性能。摩擦带电电位测试方法带电电位越低，织物的防静电性能越好，一般取摩擦带电电位值小于0.5kV作为防静电织物的技术指标。第四十七页，共六十页，编辑于2023年，星期五4817211583649101－标准布2－标准布夹3－样品框4－样品夹框5－金属转鼓6－测量电极7－负载8－电机9－放大器及记录仪10－皮带磨擦带电电位测试装置第四十八页，共六十页，编辑于2023年，星期五49法拉第筒及测试系统

测量用法拉第筒外筒直径50～70cm，高85～100cm，内筒直径40～60cm，高75～95cm，电容器的泄漏电阻1×1012Ω以上，电容值应与静电电压表量程相匹配，绝缘支架的绝缘电阻应在1×1012Ω以上。

电荷面密度测试方法第四十九页，共六十页，编辑于2023年，星期五50摩擦装置

a.摩擦布及摩擦棒：摩擦布（标准布）是450×500mm2的尼龙布料。取长400mm、外径30mm左右、外壁平滑的硬质绝缘管，以摩擦布的长边方向为卷饶方向，在其上紧密缠绕5圈，制成摩擦棒。要求摩擦布的内层用橡皮膏与棒粘牢、两端拉紧塞入管内，以固定在摩擦棒上。

b.垫板：把一块尺寸为450×400mm2、与摩擦布料质地相同的尼龙布料，用橡皮膏从四面裹在面积为320×300mm2、厚度为3mm的金属垫板上，从背面用聚乙烯包皮线接地，制成垫板。第五十页，共六十页，编辑于2023年，星期五51c.专用试验垫座：供试验时放置垫板之用。除了两个绝缘柱用尼龙棒制作外，其它均采用木板制作。d.绝缘棒：用于固定被测试样，长度为500mm、直径为20mm，利用有机玻璃、聚丙烯等高绝缘材料制成。第五十一页，共六十页，编辑于2023年，星期五52测试步骤

随机采样4块（经、纬各2块），尺寸为250mm×350mm，将一端缝制为套状。测试时，将绝缘棒插入缝好的套内，放置于垫板上，勿使之产生皱折。26010250双手握住缠有标准摩擦布的摩擦棒两端，保持摩擦棒不转动，由前端向体侧一方摩擦被测试品，约1秒摩擦一次，连续摩擦5次。第五十二页，共六十页，编辑于2023年，星期五53

握住绝缘棒的一端，使绝缘棒