浅析振动电容式静电传感器设计

浅析振动电容式静电传感器设计
基本原理介绍
静电测量参数有静电电位、静电电荷、静电感度等。

静电电位是静电的重要参数，其测量特点是高电压、微电流。

振动电容式静电传感器是通过交变的电容来感知静电电场从而测量静电电位，其原理是通过置于静电场中的平板电容器电容值C的改变，引起极板上电荷的变化从而产生微弱信号，再利用微弱信号检测电路对此信号放大产生电压输出。

振动电容器是一个司振动的金属片，由于机械振动，使得探极与被测体之间的电容周期性变化，在被测体静电感应的作用下，极板上感应的电压也周期性的变化。

振动电极与试样表面(带电极板)间构成一个平板电容器，若电极为正弦振动，其振幅为△d sin cat，是振动电极与试样表面间的距离
静电对人们的13常生产和生活的影响越来越大，静电的应用和危害也日益引起世界的关注，一方面静电技术已被广泛地应用到各行各业，如电子相机、静电存储、静电复印机等;另一方面，静电造成的危害甚至灾难也时有发生。

在军工企业部门，静电放电使火箭(弹)产生意外爆炸;在石化工业中静电放电多次使汽油着火爆炸;在电子工业中损坏电子元器件，仅美国每年因静电对电子工业所造成的损失就达几百亿美元。

在航天方面也出现过重大事故，如第1个阿波罗载人宇宙飞船，就是因静电问题导致发射失败，三名宇航员丧生。

我国在20世纪中后期，石化企业曾发生3O多起较大的静电事故。

静电放电电磁脉冲不仅可以对电子设备造成严重干扰和损伤，而且还可能形成潜在性危害，使电子设备的工作可靠性降低，引发重大工程事故。

人体与各种物体发生接触一分离时，常常会带上几千伏甚至上万伏的静电。

静电一旦形成火花放电，瞬间释放能量，形成高压、瞬态大电流，其电流波形的上升时间可小于1 ns，并伴随强电磁辐射，能够对弹药、武器装备、电子元器件等静电敏感物质造成严重危害。

在静电危害
防治的过程中，如，油库、输油管线、军火生产、粉尘车间等部门，参数测量的失败可能直接导致事故的发生。

因此，要防止静电造成危害，必须把相关的静电参数控制在安全范围之内，所以，对静电参数准确测量是非常必要的。

国内静电测量方法大都采用直接感应式和旋叶式，直接感应式稳定性差、易受干扰。

旋叶式运行靠高速电机驱动，功耗多，体积大，可靠性差，不适合长期使用。

国外大都采用振动电容式原理测量静电。

本文基于该原理设计了一种静电传感器，该传感器具有准确度高、稳定性好、抗干扰等特点，适合长期使用。