多功能静电瞬态电位测试系统
ESD培训资料ESDTraining
esd培训资料esdtraining xx年xx月xx日•ESD基础•ESD系统架构及原理•ESD设计及实现目录•ESD测试与评估01 ESD基础Electrostatic Discharge（ESD）静电放电，指具有不同静电电位的物体之间由于直接接触或静电感应而引起的电荷转移现象。
要点一要点二ESD防护采取措施对静电放电进行防护，以避免静电放电对电子产品的性能和可靠性产生不利影响。
ESD基本概念静电放电现象早在18世纪就已被发现，但真正引起人们关注并开始研究静电放电现象是在20世纪中期。
ESD起源随着电子技术的飞速发展，静电放电问题越来越突出，电子产品的静电放电已经成为影响其可靠性的一个重要因素。
ESD发展ESD的起源和发展1ESD的应用范围23静电放电可能导致电子产品的性能下降甚至损坏，因此需要在电子产品制造过程中采取ESD 防护措施。
电子产品制造电子设备在使用过程中也可能受到静电放电的影响，因此需要采取适当的ESD防护措施以避免潜在的危害。
电子设备使用除了电子产品制造和使用领域，其他领域也需要采取ESD防护措施，例如石油化工、制药、生物医学等。
其他领域02ESD系统架构及原理基于SOA架构ESD系统采用面向服务的架构（SOA），将应用程序的不同功能模块以服务的形式发布、管理和组织，实现分布式、松耦合的应用集成。
组件化设计ESD系统采用组件化设计思想，将系统功能划分为多个独立可复用的组件，每个组件都具有明确的功能和接口，支持灵活扩展和定制。
ESD系统架构数据流驱动ESD系统采用数据流驱动的方式，将数据从数据源经过一系列数据处理、转换、整合等操作，最终输出到目标系统中。
事件驱动架构ESD系统采用事件驱动架构，通过事件触发机制实现对业务流程的自动化处理和响应。
ESD工作原理03ESD设计及实现ESD设计介绍ESD设计的起源、发展历程和现状。
ESD设计概述ESD设计的基本原则ESD设计的方法ESD设计的流程说明ESD设计的核心理念和基本原则，包括隔离、滤波、旁路、保护等。
基于LABVIEW的静电电位动态测试系统
数下 的静 电电位 曲线 如 图 ３所示 。
２
境状 况 。此外 ， 实 验 室 配 备 有 四个 摩 擦 组 ， 同 该 可 时模 拟 四组 材 料 的摩 擦 起 电 情 况 ， 样 的 实 验 配 置 这 既可 提高 实验 效率 ， 可 用 于考 察 多 种 摩 擦 同时存 也
在 时 的静 电相互 影 响程度 。
的重要 组成 部分 。测 试 得 到 的数 据 ， 我们 掌 握静 为 电起 电的规 律 ， 断 该 过 程 中静 电放 电 的危 险 性 ， 判 了解生 产 、 运 和 技 术 保 障 过 程 中静 电放 电 的 情 储 况， 确定静 电危 险 场 所 ， 测 静 电 防 护措 施 的效 能 检
定 的 ， 以很难 解 决 动态 测 试 中 的“ 时性 ” “ 所 实 和 复
杂性 ” 问题 ¨ Ｊ 等 。
在非接 触式静 电 电位 检测 技 术 的基 础 上 ， 入 引
Ｌ Ｂ Ｉ Ｗ 虚拟 仪 器 技 术 ， 计 了静 电 电位 动 态模 Ａ ＶＥ 设 拟试验 系统 ， 其能 根 据 需要 实 时 记 录模 拟作 业 过 使 程 中静 电 电位 的变 化 。采 用 该 系统 ， 行 了单 因素 进 试验 ， 研究 了湿 度 、 擦 次 数 和分 离速 度 对 静 电起 摩
电量 的影响 。并利用 非线 性 回归分 析方 法 和 Ｏ ｉｉ ｒｎ ｇ
基于STM32的非接触式静电电位测量系统设计
电子电路设计与方案0 引言静电现象广泛地存在于人们的生产和生活中[1]。
静电一方面可以被广泛应用于复印、除尘、植绒等领域，另一方面在航空航天、石油化工、集成电路等行业都被视为严重威胁。
静电电位作为静电防护工程中的关键测量指标之一，反映了静电危害源储存的静电能量大小及其潜在危害程度，不仅能够为防护工作设计和改善产品自身抗静电性能提供依据，还可以作为静电防护器材的抗静电性能以及静电防护措施的评价标准[2]。
因此，在防静电工作区(Electrostatic Protection Area,EPA）等场所对静电电位进行实时测量或监测具有重要的现实意义。
静电电位测量设备按照是否接触被测带电体可以分为接触式和非接触式两种。
由于非接触式测量的测量对象和使用场景更广，不仅能用于导体和绝缘体的测量，还能用于易燃、易爆等特殊场所，因此得到了更为广泛的应用。
但是，非接触式静电电位测量结果受测试距离影响较大，而且产品成本较高、功耗较大，不利于实现对静电电位的长期监测。
通过采用STM32F429微处理器和超声波测距传感器，设计了一种适合于EPA等场所静电电位长期监测的非接触式静电电位测量系统。
系统电路简单、功耗较低，消除了因测试距离引起的静电电位测量误差，在静电防护工程中具有一定的应用价值。
1 系统总体设计■1.1 非接触式静电电位测量原理非接触式静电电位测量不直接与带电体接触，而是根据静电感应原理，间接测试被测带电体静电电位。
静电感应原理是指：将测试探头靠近带电体，利用探头与被测带电体之间形成的畸变电场测试被测带电体的静电电位[3] 。
MEMS电场传感器基于非接触式静电电位测量原理，具有体积小、功耗低、无机械磨损部件、易于批量制造、成本低等优点[4]。
MEMS电场传感器结构示意图如图1所示，主要由接地屏蔽电极和正负电极交替分布的感应电极组成。
屏蔽电极通过驱动部件水平往复运动，周期性遮蔽被测表面与传感器之间的电场，使得感应电极与屏蔽电极之间的电容值发生周期性变化，从而使得感应电极上电荷量发生变化，最终在正负感应电极上分别产生与被测物体电位成正比的相位相反、幅度相等的交变感应电流信号，之后通过I/V转换电路输出与被测物体电位成正比的电压信号[5]。
瞬态传导抗扰度测试常见问题对策及整改措施
4.1 综述电磁兼容所说的瞬态脉冲是指干扰脉冲是断续性的，一般具有较高的干扰电压，较快速的脉冲上升时间，较宽的频谱范围。
一般包括：静电放电、电快速瞬变脉冲群、浪涌冲击等。
由于它们具有以上共同特点，因此在试验结果的判断及抑制电路上有较大的共同点。
在此处先进行介绍。
4.1.1 瞬态脉冲抗扰度测试常见的试验结果说明对不同试验结果，可以根据该产品的工作条件和功能规范按以下内容分类：A：技术要求范围内的性能正常；B：功能暂时降低或丧失，但可自行恢复性能；C：功能暂时降低或丧失，要求操作人员干预或系统复位；D：由于设备（元件）或软件的损坏或数据的丧失，而造成不可恢复的功能降低或丧失。
符合A的产品，试验结果判合格。
这意味着产品在整个试验过程中功能正常，性能指标符合技术要求。
符合B的产品，试验结果应视其产品标准、产品使用说明书或者试验大纲的规定，当认为某些影响不重要时，可以判为合格。
符合C的产品，试验结果除了特殊情况并且不会造成危害以外，多数判为不合格。
符合D的产品判别为不合格。
符合B和C的产品试验报告中应写明B类或C类评判依据。
符合B类应记录其丧失功能的时间。
4.1.2常用的瞬态脉冲抑制电路：4.1.2.1 箝位二极管保护电路：图10二极管保护电路工作原理如图10。
使用2只二极管的目的是为了同时抑制正、负极性的瞬态电压。
瞬态电压被箝位在V++VPN~V--VPN范围内，串联电阻担负功率耗散的作用。
利用现有电源的电压范围作为瞬态电压的抑制范围，二极管的正向导通电流和串联电阻的阻值决定了该电路的保护能力。
本电路具有极好的保护效果，同时其代价低廉，适合成本控制比较严、静电放电强度和频率不十分严重的场合。
4.1.2.2 压敏电阻保护电路：压敏电阻的阻值随两端电压变化而呈非线性变化。
当施加在其两端的电压小于阀值电压时，器件呈现无穷大的电阻；当施加在其两端的电压大于阀值电压时，器件呈现很小电阻值。
此物理现象类似稳压管的齐纳击穿现象，不同的是压敏电阻无电压极性要求。
测试系统的抗干扰技术
如图，为共阻抗耦合等效电路。图中: ZC- 两个电路共有的阻抗 ， In-噪声电流源 , UN-被干扰电路感应的电压。
通常200Hz以下时, 差模干扰成分占主要部分。1MHz以上时, 共模 干扰成分占主要成分。
20
2.滤波技术
滤波技术的基本用途是选择信号和抑制干扰, 为实现这 两大功能而设计的网络都称为滤波器。通常按功用可把滤波 器分为信号选择滤波器和电磁干扰(EMI)滤波器两大类。
L
E
电 源
滤 波 器
测 量 电 路
滤 波 器
显 示
N
滤波器
传感器
滤波器抑制检测系统干扰的原理框图
21
信号选择滤波器是以有效去除不需要的信号分量, 同时是对被选择 信号的幅度相位影响最小的滤波器。
电磁干扰滤波器是以能够有效抑制电磁干扰为目标的滤波器。电磁 干扰滤波器常常又分为信号线EMI滤波器、电源EMI滤波器、印刷电路板 EMI滤波器、反射EMI滤波器、隔离EMI滤波器等几类。
L
E
电 源
滤 波 器
测 量 电 路
滤 波 器
显 示
N
滤波器
传感器
滤波器抑制检测系统干扰的原理框图
22
线路板上的导线是最有效的接收和辐射天线, 由于 导线的存在, 往往会使线路板上产生过强的电磁辐射。 同时, 这些导线又能接受外部的电磁干扰, 使电路对干 扰很敏感。
C12-导线1.2间的分布电容， C2 、R2 -导线1对地电容、电阻, UN1-导
静电测试原理与技术
人体静电测试
测量人体所带的静电荷和静电 电位，以了解人体在特定环境
下的静电情况。
02
静电测试原理
电容器原理
电容器定义
由两个相互靠近的金属电极和中间的绝缘介质组成的电子元正负电荷分别聚集在两个电极上，形成 电场。当电压撤去后，电荷通过电阻逐渐释放。
航空航天领域的静电防护
静电对航空航天领域 的影响
静电可能导致航空航天设备的损坏、 安全隐患和飞行事故。
静电测试在航空航天 领域中的应用
通过静电测试，可以评估航空航天设 备的抗静电能力，确保产品符合相关 标准和安全要求。
静电防护措施
为防止静电对航空航天领域的影响， 可采取增加防静电材料、使用防静电 工具、建立防静电工作区域等措施， 同时加强员工培训，提高员工对静电 防护的认识和意识。同时，还需要加 强相关标准和规范的制定和实施，确 保航空航天设备的生产和使用符合相 关要求和标准。
静电荷
物体所带的电荷量，用符号Q表示， 单位为库仑（C）。
静电测试的意义
保障生产安全
通过静电测试可以了解生产过程 中静电的产生和分布情况，采取 相应的措施减少静电对生产的影
响，保障生产安全。
提高产品质量
在某些生产过程中，静电会对产 品质量产生影响，通过静电测试 可以了解产品在生产过程中的静 电情况，采取相应的措施提高产
静电测试应用
在电子、纺织、塑料、印刷等领域得到广泛应用 。
电容耦合放电测试设备
电容耦合放电原理
利用电容器充放电的原理，将测试物体放在电容器的一个极板上， 然后通过调节电压和时间，使物体表面电荷达到一定值后进行放电 。
测试过程
将待测物体放在测试台上，通过控制台上的电压调节器和时间设置 ，使物体表面电荷达到设定值后进行放电，并测量放电电流和时间 。
静电分析器原理
静电分析器原理
静电分析器是一种仪器，可以测量和分析涉及静电物质的特定特性和过程。
它们包括电场分析仪、静电强度计、静电群计数器以及静电峰值测量仪。
静电分析仪提供了较高精确度的测量方法，可以更轻松地掌握各种物质的特定特性。
静电分析仪采用了晶体管和大规模集成电路技术，可以快速准确地测量不同的物质的静电参数，如电场强度、电场和电容值等。
它们也可以提供大量的相关数据，可以帮助科学家和工程师评估和研究物质的特性和行为。
静电分析仪的工作原理很简单。
当物体被放置在被测系统中时，它会在特定的电场条件下产生电压，或者会在经过电场处理后聚集电量。
这些电量可以通过传感器来测量，并由计算机处理进行分析。
静电分析器的测量会包括几个步骤，首先需要用传感器来测量物体表面上的电势，然后用电场发生器来产生特定的静电电场，然后再用计算机进行数据处理，使用数学和统计学进行分析。
此外，还可以通过静电分析仪测量某种物质的放电持续时间、电容值、电阻和触发电势等参数，这些参数反映了该物质的电特性。
通过与参考值进行比较，可以判断其工作状态，这些参数也可以用来预测物体的反应。
另外，它们也可以用来检测物质的中性化情况，以及湿度的水平。
综上所述，静电分析仪是一种多功能的仪器，它可以测量和分析许多物质的特性，是用于研究物质特性的极佳工具。
它们在许多领域，
如物理学、化学、生物学、环境学等方面，都可以得到广泛应用。
第十章 静电测试技术
Ri和Ci分别是测试系统（从探头处看进去）的输入电阻和输入电 容；被测带电体到探头之间等效电阻为R1；集电极与探头外壳 （接地）之间的等效电容为R2。由于是交流信号C0、Cs可以被 忽略。
被测带 电体 Rb Cw Cb T
L
Qw = Qb → C wU w = CbU b U = U w +Ub
CwU Ub = e C w + Cb
−
t Rb ( C w + Cb )
当探头与被测带电体相对位置固定，则Cw既定，公式中Cw/(Cw+Cb) 可视为常数，通过探头上测得感应电位Ub，可求出被测带电体的电 压U。显然，通过改变两者间的耦合电容Cw的大小，即可改变仪表 的量程。
10.3.2 绝缘体带电量测试（法拉第筒法）
因为，工程上带电体多为绝缘体，测试表面电位不能准确获得 带电体的电量。法拉第筒法能够测试整体电量。 测试原理如图所示。 测量时带电体无摩擦的投入内筒， 内筒内表面感应出与带电体等量异号 电荷，内外筒间产生电位差，若外筒 接地，则内筒电位即为内外筒的电位 差。根据结构参数可知内外筒的电容 值C，如果通过测试电位差U，那么 按照公式，Q=CU，计算出带电体的 电量。
设U为被测电位，Ui为测试仪表的直流输入电位，可得：
R1 + R 2 U= Ui R2
这种仪器测试时因受外界电场影响较小，测量精度比感应 式高，但是放射性材料对带电体起到中和静电的作用，因 此，测量值比待测体实际值偏低。另外，探头不应靠近待测 体太近，太近由于局部电荷的过分集中导致空间放电或者表 面放电，放射性材料对人体有一定的危害。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
障 过 程 中 静 电 放 电 的 情 况 ，确 定 静 动态 作 业 过 程 中的 静 电隐 患 。同 时 ， 多 种 材 料 在 同 一 空 间 同 一 时 间 进 行 电危 险 场 所 ，检 测 静 电 防 护 措 施 的 动态 作 业 中 带 静 电 物 体 的 移 动 性 摩 擦 的综 合 情 况 等 。
维普资讯
中不 可 缺 少 的 重 要 组 成 部 分 。 测 试 方式 、人 体 的静 电 指 标 、环 境 湿 度 、 擦 状 况 及 环 境 状 况 ，环 境 状 况 是 指 得 到 的 数 据 ， 为 我 们 掌 握 静 电起 电 地 坪 的静 电 泄 漏 性 能 等 ，且 各 因 素 提 供 不 同 的 温 湿 度 条 件 ，摩 擦 状 况 的 规 律 ，判 断 该 过 程 中静 电 放 电 的 之 间 可能 存 在 联 合 作 用 效 应 ，单 一 包 括 提 供 各 种 不 同 对 象 之 间 的 摩 擦 ， 危 险 性 ， 了 解 生 产 、储 运 和 技 术 保 考 虑 个 别 因 素 ，肯 定 无 法 正 确 评 估 在 不 同 的 压 力 下 进 行 的 摩 擦 ，以 及
维普资讯
ｔ 安全》２０ ０６年第 １ 期
多功能静电瞬态电位溺试系统
黎 曦 常天 海 汪志成 杨 文超
华南理 工 大学 电信 学 院
【 要 】 针 对 动 态摩 擦 作 业过 程 中静 电 瞬态 电位 难 以测 试 的情 况 ，设 计 了多 功 能 静 电 瞬 态 电 位 测 试 系 统 。 摘
图 １ 多 功 能 静 电 瞬 态 电位 测 试 系统 的基 本 设 计 框 图
实现 动 态 作 业 过 程 中对 静 电 瞬 相对 位置 的 问题 。
２ 多功簟謦 电起电模 拟童
根据 “ 触——分 离 ” 理 论 ， 接
时 电 位 的测 试 有 三个 难 点 ：复 杂 性 、
Байду номын сангаас
移 动性 和 实 时性 。 复 杂 性 体 现 在 动 位 测试 系 统 的 基 本 设 计 框 图 如 图 １ 摩 擦 固 体 之 间 的 静 电 起 电 ，分接 触 、 态 作 业 中影 响 静 电 起 电 和 积 累 的 因 所 示 ， 由两 大 部 分 组 成 ：一 部 分 为 分 离 两 个 阶 段 。 动 态 作 业 过 程 中 ， 素 很 多 、 很 复 杂 ， 如 ：各 类 摩 擦 、 多 功 能 静 电 起 电 模 拟 室 ，另 一 部 分 接触 — — 分 离 现 象 普 遍 存 在 ，且 瞬 息 万变 ，要 实 时检 测 静 电瞬 态 电 位 ， 摩 擦 的 压 力 、摩 擦 时 间 、分 离 速 度 、 为 信 号 采 集 及 数 据 处理 系 统 。
效 能 以 及 分 析 静 电 事 故 等 ，都 有 重 强 ，移 动 方 式 多 变 ，如 何 放 置 传 感 信号 采集及 数 据处 理 系统 包 括 图 要作用。 ／ 器 ，如 何 保 证 传 感 器 与 带 电物 体 的 １中 的传 感 器 、放 大 器 、Ａ Ｄ转 换 电 然 而 ，在 许 多 存 在 静 电 危 害 的 相 对 位置 ，是 很 难 克 服 的 技 术 问 题 。 路与数 据 显 示 和处 理 软件 。硬 件 电路 场 所 ，如 石 油 、 化 工 、 电 子 等 行 业 为了 保 证 瞬 时 电 位 测 试 的 实 时 性 ， 具有 动态 特 性好 。抗 干 扰 能力 强 的特 的 生 产 现 场 及 储 存 仓 库 等 ，都 无 法 硬 件 电路 要 足 够 灵 敏 ， 还 要 解 决 数 点 ， 用 软件 可 连 续 、实 时记 录和 显 专 避 免 装 卸 、搬 运 、堆 码 等 动 态 摩 擦 据 存 储 和 实 时 显 示 的功 能 。 示被测 带 电体 的静 电 电位 、带 电极 性 作 业 。对 所 有 的 装 卸 、搬 运 、堆 码 所 以 ，要解 决 上 面提 到 的 三个 问 和起 电 的动 态 波形 等 功 能 ，具 备 同时 等 动 态 摩 擦 作 业 ，进 行 实 时 监 测 ， 题 ，实现 动态作 业 中对 静 电 瞬 时 电位 处理 多路信 号 的能力 。 现有 的静 电 动 态 测 试 仪 难 以 实 现 。 的测 试可 以从 下 面几 点人 手 。建 立 多 最好 的 技 术 途 径 就 是 通 过 模 拟 试 功 能静 电起 电模 拟室 来 模 拟各 种 摩 擦 验 ，真 实 再 现 各 类 动 态 摩 擦 作 业 过 状况 及环 境状 况 ，利 用信 号 采 集 和 数 程 ，再 通 过 高 精 度 的 硬 件 电 路 进 行 数 据 采集 ， 由专 业 的 软 件 进 行 数 据 显 示 与分 析 。 ｌ 总体 设 计 思 量 和 原 理 据处 理 系统 的硬 件 电路 保 证 数据 采 集 的实 时性 ，其专 业 软 件来 记 录数 据 并 保证 显示 的实 时性 。通 过模 拟 室 的 结 构设 计来 解决 传 感器 与带静 电 物体 的 基 于 上 述 ，多 功 能 静 电 瞬 态 电
该 系统 通 过 模 拟 室再 现 各 种摩 擦 状 况及 环 境 状 况 ，硬 件 电 路 保 证 信 号 的 实 时采 集 ，专 用 软 件 解 决 数 据 显 示和 存
储 的 问题 。
【 键 词 】 静 电测 试 ；瞬 态 电 位 ；模 拟 室 ；数 据 分 析 关
静 电 测 试 是 整 个 静 电 防 护 工 作 货 物 的包 装 材 料 、包 装 方 式 及 堆 放 模 拟 室 的功 能 就 是 再 现 各 种 摩