静电消除器-检测仪器

评价静电消除器性能的两个关键参数是电荷的中和能力(衰减时间)和残余电压。衰减时间定量描述了静电消除器消散电荷的能力,衰减时间越短,静电消除器中和电荷的能力越强。残余电压反映了静电消除器的正负离子的平衡度,其值越接近零越好。

对平板电容而言,电荷与极板间的电压满足Q=CU。通过固定电容C,将对电荷的分析转化为对电压的分析。ANSI/ESD STM3.1-2006采用了这种方法,测试装置主要由充电平板电容器、充电电源、非接触式静电电压表、衰减计时器等几部分组成,如下图(静电电荷分析仪的组成)所示。

其中规定充电平板电容最小为15pF,包含支架、高压继电器、测试电路的总电容为(20±2)pF,平板电极的标准尺寸为15cm*15cm,间距为1.875cm,如下图(平板电容的结构示意图)所示。

对环境空气电离浓度和平板电容泄漏电阻也有要求:平板电容5分钟内的自然衰减不得超过初始值的10%。按标准要求制作的仪器称为静电电荷分析仪(也称平板电荷分析仪、静电衰减测试仪、离子平衡分析仪、充电板检测器等),实物图片如下图(静电电荷分析仪的实物图片)所示。

实际产品,只要平板面积和电容值满足标准规定,平板间距离不一定必须是1.875cm。以非接触式电压探测器的测量距离为准,为了达到20pF电容值的要求,可并联电容器。

静电衰减时间的测试过程如下图(静电电荷分析仪的工作时序图)所示,首先闭合充电开关,利用高压源给平板电容充电,当充电电压超过上门限电压U+1时,断开充电开关。用离子风吹平板电容的极板,中和极板上的静电电荷,使电荷减少,电压降低。当电压曲线向下越过上门限正电压U+1时,计时器开始计时。当电压曲线向下越过下门限正电压U+2时,计时器停止计时。计时器的读数即为电荷正向衰减时间△t+=t+2-t+1。负向衰减时间的测试过程同上。测量残余电压的方法是:先将平板接地,使平板电压为零,再断开接地。用离子风机吹,直到平板电压变化稳定,或不超过5min,平板电压的读数即为残余电压。

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