基于非接觸式靜電電壓表校驗(yàn)研究

陳冬冬

【摘要】 目前，在我國(guó)對(duì)于各種類(lèi)型的非接觸式的靜電電壓表，實(shí)際校驗(yàn)化環(huán)節(jié)中還沒(méi)有比較統(tǒng)一的校驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)電壓表進(jìn)行實(shí)際校驗(yàn)的環(huán)節(jié)中，在不同的校驗(yàn)方法下能夠產(chǎn)生不同時(shí)測(cè)量結(jié)果，并且實(shí)際的校驗(yàn)結(jié)果差距較大。在本文中對(duì)影響非接觸式靜電電壓表的校驗(yàn)影響因素進(jìn)行分析，并提出比較合理的電壓表校驗(yàn)方法。

【關(guān)鍵詞】 非接觸式 靜電電壓表 校驗(yàn)研究

前言：非接觸式靜電電壓表主要通過(guò)靜電感應(yīng)原理、以及空氣電離原理，對(duì)帶電體的靜電電位進(jìn)行測(cè)量。其中靜電感應(yīng)是指，當(dāng)測(cè)試探頭接近帶電體時(shí)，探頭與被測(cè)帶電體之間能夠產(chǎn)生畸變電場(chǎng)，在測(cè)試儀表端能夠產(chǎn)生電阻分壓。該種表的測(cè)試結(jié)果比較準(zhǔn)確，但是由于多種因素的限制，依然會(huì)存在很多誤差，為此，在本文中將對(duì)這這些誤差因素進(jìn)行分析，并提出校驗(yàn)方法。

一、非接觸式靜電電壓參數(shù)分析

直接感應(yīng)式靜電電壓表是非接觸式靜電電壓表的一種，在該電壓表中，T為靜電電壓表測(cè)試感應(yīng)板，CW為被測(cè)帶電體與測(cè)試感應(yīng)板之間的耦合電容，Rb和Cb分別為電壓表的泄露電容、輸入電容。在實(shí)際的電壓測(cè)量中，被測(cè)帶電體對(duì)地電壓為U，那么T的對(duì)地電壓為：

從以上公式分析中得出，由于電容隨著板間距離的增加而減小，因此，對(duì)于同一一起來(lái)說(shuō)，改變感應(yīng)板與被測(cè)帶電體之間的距離，就能夠改變耦合電容。進(jìn)而對(duì)實(shí)際的電壓測(cè)試值產(chǎn)生直接影響。在被測(cè)物體電位保持不變的情況下，實(shí)際的測(cè)量值Ub會(huì)隨著時(shí)間的變化，而發(fā)生指數(shù)規(guī)律的數(shù)值衰減。為了避免數(shù)值的衰減，并降低測(cè)量誤差，需要使得Rb、Cb足夠大，但是Cb增大，將會(huì)對(duì)測(cè)試中的靈敏度產(chǎn)生影響[1]。

二、非接觸式靜電電壓表檢驗(yàn)方法

2.1電壓表連接

首先將標(biāo)準(zhǔn)電極板與高壓源輸出端相連，其中標(biāo)準(zhǔn)電極板需要采用剛度好，且電性能良好的金屬材質(zhì)。然后將待校驗(yàn)的靜電電壓表安置好，調(diào)整其探頭，確保標(biāo)準(zhǔn)電極板與其探頭之間的距離能夠處于比較適合的位置，另外需要注意的是靜電電壓表需要接地。

在此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電極板與靜電電壓表探頭，可以看成是兩個(gè)平行電極板所組成的電容器。當(dāng)高壓源中出現(xiàn)輸出電壓時(shí)，兩個(gè)平行板之間就會(huì)叉產(chǎn)生電場(chǎng)。電場(chǎng)中的電荷在電場(chǎng)力的作用下，聚集在極板上。在實(shí)際電壓測(cè)量環(huán)節(jié)中，需要不斷提升測(cè)量環(huán)節(jié)中準(zhǔn)確度?？梢圆捎梅謮旱男问剑瑢y(cè)量中的高壓電輸出連接至標(biāo)準(zhǔn)電壓表中。

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電壓表中的輸出阻抗進(jìn)行限定，其數(shù)值應(yīng)該大于分壓端的輸出阻抗值的10/（Kf%）倍，其中Kf是分壓器準(zhǔn)確度等級(jí)[2]。

2.2電極板限定

2.3測(cè)量范圍限定

不同類(lèi)型的非接觸式靜電電壓表的測(cè)量范圍存在著差異定，如果使用者對(duì)表的測(cè)量范圍不清晰，那么在實(shí)際測(cè)量中將會(huì)出現(xiàn)較大誤差。同時(shí)不同測(cè)量范圍的表與標(biāo)準(zhǔn)電極板和靜電電壓表探頭之間距離有關(guān)。例如，在CH2290防爆型靜電電壓表中，當(dāng)實(shí)際的測(cè)試距離為3厘米時(shí)，則電壓表的測(cè)量范圍需要限定在0-20KV，當(dāng)測(cè)試距離大于3厘米時(shí)，其測(cè)試范圍也應(yīng)該增加。

當(dāng)距離為8厘米時(shí)，測(cè)量范圍在0-40KV，電壓表中的讀數(shù)應(yīng)該在實(shí)際數(shù)值基礎(chǔ)上乘以2倍。另外，在電壓表校驗(yàn)環(huán)節(jié)中，需要注意防觸電、防損壞等安全措施，避免電表虛接的現(xiàn)象。高壓源應(yīng)該盡量與帶電體保持一定的距離，距離約為1米即可[3]。

三、結(jié)論

綜上所述，在帶電體電壓測(cè)量環(huán)節(jié)中，影響測(cè)量準(zhǔn)確性的因素有很多，不僅是測(cè)量距離與圓盤(pán)之間的直徑問(wèn)題，還與測(cè)量?jī)x表口徑的大小、電極形狀等因素相關(guān)。目前，非接觸式靜電電壓表的校驗(yàn)方法不統(tǒng)一，對(duì)影響電壓表測(cè)量的因素分析，能夠規(guī)范實(shí)際電壓表的校驗(yàn)，對(duì)靜電工程發(fā)展有一定的促進(jìn)作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]楊彥.非接觸式靜電電壓表校驗(yàn)方法研究[J].中國(guó)計(jì)量，2011，03：98-99.

[2]任春榮.非接觸靜電電位測(cè)量系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].大連理工大學(xué)，2010.

[3]魏光輝，潘曉東，劉存禮.非接觸式靜電電壓表校準(zhǔn)方法[A].中國(guó)物理學(xué)會(huì)靜電專(zhuān)業(yè)委員會(huì).中國(guó)物理學(xué)會(huì)第十五屆靜電學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)物理學(xué)會(huì)靜電專(zhuān)業(yè)委員會(huì)：，2009：3.