CN105807146B - 静电分布测量装置 - Google Patents

Abstract

一种静电分布测量装置，包括传感单元和控制单元，所述传感单元包括N个静电传感元件，N为大于1的整数，所述N个静电传感元件为单壁或少壁碳纳米管，相互绝缘设置，当带有静电的物体靠近该静电传感元件时，该静电传感元件的电阻值产生变化；所述控制单元分别与所述每一个静电传感元件的端点电连接，用于测量每一个静电传感元件的电阻变化值ΔR_i，i＝1,2,3…N，并将所述电阻变化值ΔR_i转换成静电信息输出。本发明提供的静电分布测量装置测量时不需与待测物接触，且测量值不会随着时间而改变。

Description

静电分布测量装置

技术领域

本发明涉及一种静电测量装置，尤其涉及一种非接触式静电测量装置。

背景技术

静电测量装置是一种测量带电体静电电位或静电电荷的仪器。可以根据是否直接与带电体相接触分为接触式静电计与非接触式静电计。其中非接触式静电测量主要运用静电感应原理，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，实质上是对带电体表面电场的测试。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，测量准确度可优于15％，但非接触式静电计的测试值会随着时间以指数规律衰减，不能用作固定接入的静电监测仪表。现有技术中，尚没有一种测试值不会随着时间改变的非接触式静电计。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种测量值不会随着时间改变的非接触式静电分布测量装置。

一种静电分布测量装置，包括传感单元和控制单元，所述传感单元包括N个静电传感元件，N为大于1的整数，所述N个静电传感元件为单壁或少壁碳纳米管，相互绝缘设置，当带有静电的物体靠近该静电传感元件时，该静电传感元件的电阻值产生变化；所述控制单元分别与所述每一个静电传感元件的端点电连接，用于测量每一个静电传感元件的电阻变化值ΔR_i，i＝1,2,3…N，并将所述电阻变化值ΔR_i转换成静电信息输出。

与现有技术相比，本发明所提供的静电分布测量装置测量值不会随着时间改变，可以用于固定接入的静电监测仪表。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的静电计结构示意图。

图2为碳纳米管电子态密度分布曲线。

图3为用扫描隧道谱(STS)实测的碳纳米管常温下电子态密度分布曲线。

图4为本发明第二实施例提供的静电计结构示意图。

图5为本发明第三实施例提供的静电计结构示意图。

图6为本发明第四实施例提供的静电分布测量装置中传感单元结构示意图。

图7为本发明第四实施例静电分布测量装置结构示意图。

主要元件符号说明

静电计 100，200，300

静电分布测量装置 400

传感单元 10，20，30，40

静电传感元件 12

电极 14

第一电极 34A

第二电极 34B

基体 16，26

控制单元 50，60，70

测量模块 52，62，72

输出模块 54

支撑金属杆 56

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的静电分布测量装置作进一步的详细说明。

请参见图1，本发明第一实施例提供一种静电计100，包括：一个传感单元10和一个控制单元50。所述传感单元10包括一个静电传感元件12和两个电极14。所述两个电极14分别设置于该静电传感元件12的两端并与该静电传感元件12电连接。当带有静电的待测物靠近该静电传感元件12时，该静电传感元件12的电阻值产生变化。所述控制单元50包括一个测量模块52和一个输出模块54。所述测量模块52与所述电极14电连接，用于测量所述静电传感元件12的电阻变化值ΔR。所述输出模块54接收所述测量模块52发送的电阻变化值ΔR，将该电阻变化值ΔR转换成静电信息并输出。

所述静电传感元件12可以为具有单晶结构的一维半导体纳米线状结构，其直径小于100纳米。当带有静电的待测物靠近上述静电传感元件12时，该静电传感元件12的电阻产生变化，从而可以提供一个电阻变化值ΔR。

所谓一维半导体纳米线状结构指的是具有较大长径比的线状半导体结构，其直径在纳米级，并且具有宏观的长度使得长径比可以大于1000：1。该静电传感元件12可以为一根单壁或少壁碳纳米管，如直径小于5纳米的单壁或少壁碳纳米管。该静电传感元件12还可以是一条半导体性的石墨烯窄带，该半导体石墨烯窄带的宽度小于10纳米，厚度小于5纳米。该静电传感元件12还可以是一根硅纳米线，该硅纳米线的直径小于5纳米，具有半导体性。

所述静电传感元件12为一维材料，当一个带静电的物体靠近该一维材料时，该带静电的物体产生的电场很容易影响到所述一维材料，导致该一维材料的费米面移动，电导率发生显著变化，从而使得该带静电的物体可以被一维材料感测到。所述一维材料对静电灵敏的响应是源于它的两个特点：

一、一维材料对电场几乎无法构成屏蔽，可以被外界电场完全地调控，而对三维导体材料来说，外加电场会因为其表面的屏蔽而较难影响到其内部；

二、由于量子限域效应，一维材料的电子态密度会出现很多奇点，当费米面在奇点附近移动时，电子态密度会发生剧烈变化，电子态密度的剧烈变化会导致一维材料电导率的显著变化。

因此，可以通过静电来调制一维材料的费米面在奇点附近移动，使得一维材料的电导率发生显著变化，从而应用于带静电物体的感测。因此，为了实现感测静电的功能，所述一维材料的费米面距奇点的距离应该在一个特定的范围内。

以手性指数为(10,4)的碳纳米管为例，如图2，可以看到该碳纳米管的态密度分布曲线具有很多奇点，在奇点处态密度取极大。奇点的分布是相对能量零点对称的，在未进行任何掺杂的理想状态下，费米能级落在0eV处。上述性质是所有一维材料共有的特征。如前面所提到的，使一维材料对静电有灵敏的响应须使“费米面在奇点附近移动”，即须使费米能级抬高或者降低至离0eV最近的奇点附近。参照图3，在实际情况下，由于热激发、表面吸附以及与周围环境的相互作用，一维材料的奇点会被展宽成一个半高宽为L的峰，而且往往峰之间会交叠以至于峰位被埋没，但离0eV最近的奇点峰上升沿总是存在的。为了使一维材料对静电具有灵敏的响应，需要将费米面固定在距离奇点小于L/2处。在实际应用中，通过自然掺杂、人工掺杂等使一维材料费米面距离态密度奇点的距离在30～100meV内即可实现对静电具有灵敏的响应。

自然制备的碳纳米管样品暴露在空气中，由于吸附氧会形成p型掺杂，费米面距离态密度奇点的距离落在30～100meV内，优选地在60～100meV内，从而自然制备的碳纳米管对静电有灵敏的响应。石墨烯窄带、半导体纳米线(例如硅纳米线)也会吸附氧而形成p型掺杂，可以理解，也可以用掺杂剂来调整它们的掺杂程度以符合费米面距离态密度奇点的距离在30～300meV内的要求。

当带静电的物体靠近所述一维材料，调制其费米能级，会推动其费米能级位置的移动，对应的态密度也就变化了，电导率随之改变。故当考虑这一过程的灵敏度时，需要关注两点：

一、静电体对所述一维材料费米能级的调制效率；

二、态密度随费米能级移动的变化率。

对于第一点，它受一维材料的衬底、表面吸附等环境因素的强烈影响，从理论上定量确定是不可能的，我们只能从实验测量获得。以二氧化硅为例，二氧化硅基底的样品中，测量得到的调制效率为4×10^-5。第二点是对一维材料的性质的要求，也就是要求一维材料电导率σ变化对费米面位置E_F移动的陡率(dσ/dE_F)/(σ/E_F)的绝对值约大于10^-1，或者大于10^-3，这样静电体靠近所述一维材料，能引起不小于10％的电导变化，有利于信号检测。

在使用直径分布在2-3nm的碳纳米管做实验材料时，1000V(人手一般自然带电百伏到千伏，当人体与塑料、毛发摩擦后，则带电千伏以上)的静电体在靠近碳纳米管0.5cm处，被测量碳纳米管的电导减少一半，dσ/σ～1/2。调制效率取4×10^-5，则dE_F～40meV。碳纳米管能隙E_F～150meV。从而实验中碳纳米管电导率σ变化对费米面位置E_F移动的陡率绝对值约为2。由于一维材料的电子态密度会出现奇点，奇点附近态密度变化剧烈，从而电导率变化也剧烈。在石墨烯窄带、半导体纳米线等一维材料中，也都能满足费米面位置移动导致的电导率变化陡率大于10^-3或者大于10^-1的要求。如果要实现定性的感测带静电物体是否存在，需要满足费米面位置移动导致的电导率变化陡率大于10^-3。如果要定量地感测静电量或者感测带静电物体的位置，需要提高灵敏度，则需要满足费米面位置移动导致的电导率变化陡率大于10^-1。

本实施例中所述静电传感元件12为一根单壁或少壁碳纳米管，所谓少壁碳纳米管是指管壁层数在2层至6层的碳纳米管。优选地，所述少壁碳纳米管的管壁层数为2层至3层。所述单根单壁或少壁碳纳米管是准一维结构，该准一维结构的直径越小，态密度越大，屏蔽效应越小，感测静电的灵敏度越高。所述单壁或少壁碳纳米管的直径小于5纳米，优选地，所述单壁或少壁碳纳米管的直径为2纳米至5纳米。本实施例中，所述单壁或少壁碳纳米管的直径为2纳米。所述单壁或少壁碳纳米管的长度可以不限，随着碳纳米管长度的增加，所述静电传感元件12单次测量的空间范围也随之增加，测量的精度则随之降低。本实施例中所述静电传感元件12的长度小于5毫米。

所述传感单元10还可以进一步包括一基体16，该基体16可以起到：1)支撑作用，防止该静电传感元件12因受到外力而断裂；2)隔离作用，防止外界异物进入该静电传感元件12影响测量结果。所述基体16由绝缘材料制成，其材料可以为玻璃、石英、金刚石等硬性材料，也可为塑料或树脂等柔性材料。所述静电传感元件12可以通过绝缘胶粘剂与该基体16粘结。该基体16的形状不限，可以根据实际需要选择。所述静电传感元件12以及电极14可以完全被所述基体16包覆；所述静电传感元件12以及电极14也可以仅部分被所述基体16包覆；所述静电传感元件12以及电极14还可以仅设置于所述基体16的表面。本实施例中，所述基体16为一中空的柱状结构，其长度略大于所述静电传感元件12的长度，其侧壁厚约为1毫米，所述静电传感元件12以及电极14全部置于该中空的柱状结构的空腔内。可以理解，实际应用中若去掉所述基体16，而是将所述静电传感元件12悬空设置，并不影响所述静电计100功能的实现，故，该基体16为可选结构。

所述电极14间隔设置于所述静电传感元件12的两端，并与该静电传感元件12电连接。所述电极14可以通过任何方式与所述静电传感元件12固定。如果所述传感单元10包括一基体16，所述电极14可以与所述静电传感元件12一起设置在所述基体16的表面。所述电极14由导电材料制成，如金、银、铜、钯、氧化铟锡(ITO)等。所述电极14的形状不限。本实施例中，所述电极14由金属银制成，位于所述静电传感元件12的两端，与所述静电传感元件12电连接，并与所述静电传感元件12一起设置在所述基体16的表面。可以理解，实际应用中若去掉所述电极14，而是将所述静电传感元件12直接与所述控制单元50电连接，并不影响所述静电计100功能的实现，故，该电极14为可选结构。

所述控制单元50包括一个测量模块52和一个输出模块54。所述测量模块52可以直接与所述静电传感元件12电连接，也可以通过设置于所述静电传感元件12表面的电极14与所述静电传感元件12电连接。所述测量模块52与所述输出模块54之间可以进行数据传递。

所述测量模块52与位于所述静电传感元件12两端的所述两个电极14电连接，用于测量所述静电传感元件12的电阻变化值ΔR并将其传送至输出模块54。所述电阻变化值ΔR可以通过以下公式计算：ΔR＝R’–R，其中R为待测物未靠近所述静电传感元件12时所述静电传感元件12的初始电阻值，R’为待测物靠近所述静电传感元件12时所述静电传感元件12的电阻值。现有技术中测量电阻的方法有多种，如伏安法、电桥法等，可以根据具体情况进行选择。本实施例中采用的是伏安法测量电阻，具体步骤为：向所述静电传感元件12施加一测量电压U，监测流经该静电传感元件12的电流，记录所述静电传感元件12的初始电流I与待测物靠近时的电流I’，利用公式ΔR＝U/I-U/I’计算电阻变化值ΔR。测量时待测物应与所述静电传感元件12保持一特定距离L，L的取值范围可以在1mm～50mm之间选取，本实施例中所述待测物与静电传感元件12之间的距离L为25mm。所述静电计100的测量范围可以通过调整静电计100与待测物的距离L而改变，通过调节距离L即可实现一般应用场合所需的测量范围。

本实施例中所述测量模块52与电极14通过一对支撑金属杆56电连接，所述支撑金属杆56由导电性良好的金属材料制成，本实施例中支撑金属杆56材料为金属铜，长度约20厘米，直径约0.5厘米。在实际应用中，所述支撑金属杆56也可以由其他导电连接体替代。

将所述静电传感元件12的电阻变化值ΔR转换成静电信息的过程可以称之为“静电计算”，该过程可以在所述测量模块52中进行，也可以在所述输出模块54中进行。本实施例中采用的是后一种方案，即所述输出模块54接收由所述测量模块52获取的静电传感元件12电阻变化值ΔR，并将该电阻变化值ΔR转换成静电信息。

所述输出模块54与测量模块52之间数据传输可以是有线传输方式也可以是无线传输方式。若采用无线传输方式，所述输出模块54可以与所述测量模块52相距一定距离，实现静电信息的远程测量。本实施例中所述输出模块54还可以进一步分为：静电计算部分以及输出部分，所述静电计算部分用于将所述输出模块54发送的电阻变化值ΔR转换成静电信息，所述输出部分用于输出所述静电信息。所述输出部分所输出的静电信息可以是具体的数值，也可以是光、声等信号。本实施例中所述静电计算部分主要由一单片机实现，所述单片机控制信号的传输以及数据转换，输出部分由一液晶显示屏实现。

所述静电计100还可以进一步包含一静电报警模块(图未示)，所述静电报警模块接收所述控制单元50所测得的静电信息，当所测静电达到某一预设阈值时，所述静电报警模块向外发出报警信号。

本实施例中将所述控制单元50细分为一个测量模块52和一个输出模块54，可以理解，上述划分方案仅是控制单元50的一种具体实施方式，并不用于限制本发明的保护范围。

请参阅图4，本发明第二实施例提供一种基于第一实施例基础上的改进的静电计200，包括：一个传感单元20和一个控制单元60。所述传感单元20包括一个静电传感元件12，当带有静电的待测物靠近该静电传感元件12时，该静电传感元件12的电阻值产生变化。所述控制单元60与所述静电传感元件12电连接，其电连接部位为四处，依次沿所述静电传感元件12的长度方向设置，分别为C1、C2、C3、C4，其中C1与C4位于所述静电传感元件12两个端点附近，所述控制单元60利用四线法测量所述静电传感元件12电阻变化值ΔR，并将所述电阻变化值ΔR转换成静电信息输出。

测量时所述测量模块62向位于外侧的两个电极14施加一测量电流，并且监测位于内侧的两个电极14之间的电压。所述输出模块54接收所述测量模块62的测量数据并将其转换成静电信息输出。

本实施例与本发明第一实施例的主要区别在于：第一实施例中所述控制单元50与所述静电传感元件12的两个端点电连接，利用伏安法测量所述静电传感元件12电阻变化值ΔR，而本实施例中所述控制单元60与所述静电传感元件12的四个端点电连接，利用四线法测量所述静电传感元件12电阻变化值ΔR。所述四线法测量电阻值的具体步骤为：所述述控制单元60经所述连接点C1与C4向所述静电传感元件12施加一测量电流I，并监测所述连接点C2与C3之间的电压U，若所述静电传感元件12C1与C4之间的初始电压为U，测量时的感测电压为U’，则电阻变化值ΔR为：ΔR＝U/I-U’/I。

本实施例采用四线法测量静电传感元件12电阻变化值ΔR，可以有效减少导线电阻和电极电阻对测量结果的影响，提高测量的精确度。

请参见图5，本发明第三实施例提供一种基于第一实施例基础上改进的静电计300，包括：一个传感单元30和一个控制单元50。所述传感单元30包括N个静电传感元件12、两个第一电极34A、N-1个第二电极34B，其中N为大于1的整数。所述N个静电传感元件12间隔设置并且通过所述N-1个第二电极34B串联，所述N个静电传感元件12形成的串联结构的两端分别与两个第一电极34A电连接。当带有静电的待测物靠近该N个静电传感元件12时，该N个静电传感元件12的电阻值产生变化。所述控制单元与所述两个第一电极34A电连接，用于测量所述N个静电传感元件12电阻变化值ΔR，并将所述电阻变化值ΔR转换成静电信息输出。

本实施例与本发明第一实施例的主要区别在于：第一实施例中仅有一个静电传感元件12，而本实施例中有N个间隔设置的静电传感元件12通过N-1个第二电极34B串联(N≥2且为整数)。现将本实施例中与第一实施例不同之处进行详细介绍。

所述N个静电传感元件12中每一静电传感元件12的长度可以不限，其直径范围为2纳米～5纳米。所述N个静电传感元件12的排列方式不限，优选地，所述N个静电传感元件12相互平行排列。若所述N个静电传感元件12为非平行排列且存在交叉，需保证所述N个静电传感元件12之间相互绝缘。相邻的两个静电传感元件12之间的最小距离可以在2毫米至2厘米范围内，优选为3毫米。将该N个静电传感元件12按排列顺序依次顺序编号，具有相邻编号的静电传感元件12的实际位置相邻，由X1，X2，…，XN表示第1个静电传感元件12至第N个静电传感元件12，其中N为大于1的整数。所述N个间隔设置的静电传感元件12通过N-1个第二电极34B串联，即相邻的两个静电传感元件12通过一个第二电极34B首尾相接，形成一个串行连接的整体，该串联结构的两端又分别与两个第一电极34A电连接。

本实施例中N的取值为7，即所述传感单元30中有静电传感元件12的个数为7，第一电极34A的个数为2，第二电极34B的个数为6。所述7个静电传感元件12依次编号为X1、X2……X7。所述静电传感元件12为单壁或少壁碳纳米管，长度均为10毫米，直径均为3纳米。所述7个静电传感元件12平行且间隔设置，相邻的两个静电传感元件12之间的距离3毫米，排列形成一个面积约20毫米×10毫米的矩形。

所述6个第二电极34B将所述7个静电传感元件12串联。本实施例中所述7个静电传感元件12与6个第二电极34B形成的串联结构成一矩形。该6个第二电极34B由导电材料制成，如金、银、铜、钯、氧化铟锡(ITO)等。所述6个个第二电极34B体形状不限。

所述7个静电传感元件12与6个第二电极34B形成的串联结构的两端分别与两个第一电极34A电连接。所述两个第一电极34A由导电材料制成，如金、银、铜、钯、氧化铟锡(ITO)等。所述两个第一电极34A体形状不限。可以理解，实际应用中若去掉所述第一电极34A，而是将所述静电传感元件12直接与所述控制单元50电连接，并不影响所述静电计300功能的实现，故，该第一电极34A为可选结构。

所述静电计300还可以进一步包含一静电报警模块(图未示)，所述静电报警模块接收所述控制单元50所测得的静电信息，当所测静电达到某一预设阈值时，所述静电报警模块向外发出报警信号。

所述传感单元30还可以进一步包括一基体26，所述基体26可以为一薄膜或薄板，所述N个静电传感元件12、两个第一电极34A以及N-1个第二电极34B设置于该基体26表面。所述基体26可以以为一具有中空结构的薄膜或薄板，所述N个静电传感元件12、两个第一电极34A以及N-1个第二电极34B被该基体26完全或部分包覆。所述基体26由绝缘材料制成，根据需要该基体26的材料可以为玻璃、石英、金刚石等硬性材料，也可为塑料或树脂等柔性材料。形状不限，可以根据实际需要选择。该基体26可以是水平基体26，也可以是弯曲基体26。当该基体26为弯曲基体26时，该基体26的表面为曲面。所述静电传感元件12可以通过绝缘胶粘剂与该基体26粘结。所述基体26主要起到以下作用：1)支撑作用，防止该由N个静电传感元件12与N-1个第二电极34B形成的串联结构因受到外力而断裂；2)隔离作用，防止外界异物进入该串联结构影响测量结果。本实施例中，所述基体26为一石英片，该石英片的长与宽均为3厘米，厚度为2毫米，所述N个静电传感元件12、两个第一电极34A以及N-1个第二电极34B设置于该基体26的表面。

本实施例采用N个串行连接的静电传感元件12感测静电变化，可以有效的增加静电感测的面积，使得静电信息更加明显，尤其是当所述待测物具有一定的面积且所携带的静电量较为微弱时，利用本实施例提供的静电计300可以有效的获得所述待测物的静电量信息。

请一并参阅图6与图7，本发明第四实施例提供一种基于第一实施例基础上改进的静电分布测量装置400，包括：传感单元40和控制单元70，所述传感单元40包括N个静电传感元件12，N为大于1的整数，所述静电传感元件12为单壁或少壁碳纳米管，间隔设置，当带有静电的物体靠近该静电传感元件12时，该静电传感元件12的电阻值产生变化；所述控制单元70分别与所述每一个静电传感元件12的端点电连接，用于测量每一个静电传感元件12的电阻变化值ΔR_i，并将所述电阻变化值ΔR_i转换成静电信息输出。

本实施例与本发明第一实施例的主要区别在于：第一实施例中传感单元10中仅有一个静电传感元件12，而本实施例中传感单元40中包含有N个静电传感元件12，N为大于1的整数，相应地，所述控制单元70需要同时与所述N个静电传感元件12的端点电连接，测量所述N个静电传感元件12的电阻变化值ΔR_i，i＝1，2，3…N。现将本实施例中与第一实施例不同之处进行详细介绍。

图6为本发明第四实施例静电分布测量装置400中传感单元40的示意图。所述传感单元40中的N个静电传感元件12的长度可以不限，其直径范围为2纳米～5纳米。所述N个静电传感元件12依次编号为Y1、Y2……YN。所述N个静电传感元件12的排列方式不限，优选地，所述N个静电传感元件12相互平行排列。若所述N个静电传感元件12为非平行排列且存在交叉，需保证所述N个静电传感元件12之间相互绝缘。实际测量中静电传感元件12的排列方式可以根据待测物的形状进行调整。相邻的两个静电传感元件12之间的距离取决于分辨率的选择，可以在2毫米至2厘米范围内。

本实施例中N的取值为7，所述静电传感元件12为单壁或少壁碳纳米管，长度均为10毫米，直径均为3纳米。所述静电传感元件12平行且间隔设置，相邻的两个静电传感元件12之间的距离为3毫米，排列形成一面积约20毫米×10毫米的矩形。

所述静电分布测量装置400还可以进一步包含一静电报警模块(图未示)，所述静电报警模块接收所述控制单元70所测得的静电信息，当所测静电达到某一预设阈值时，所述静电报警模块向外发出报警信号。

所述静电分布测量装置400还可以进一步包含2N个电极14，所述2N个电极14分别设置于所述N个静电传感元件12的端点处并与该静电传感元件12电连接，所述控制单元70通过该2N个电极14与所述N个静电传感元件12电连接。

所述静电分布测量装置400还可以进一步包括一基体26。所述基体26可以为薄膜或薄板，所述N个静电传感元件12设置于该基体26表面。所述基体26可以为一具有中空结构的薄膜或薄板，所述N个静电传感元件12被该基体26完全或部分包覆。所述基体26由绝缘材料制成，根据需要该基体26的材料可以为玻璃、石英、金刚石等硬性材料，也可为塑料或树脂等柔性材料。形状不限，可以根据实际需要选择。该基体26可以是水平基体26，也可以是弯曲基体26。当该基体26为弯曲基体26时，该基体26的表面为曲面。所述静电传感元件12可以通过绝缘胶粘剂与该基体26粘结。所述基体26主要起到以下作用：1)支撑作用，防止该由N个静电传感元件12与N-1个第二电极34B形成的串联结构因受到外力而断裂；2)隔离作用，防止外界异物进入该串联结构影响测量结果。本实施例中，所述基体26为一石英片，该石英片的长与宽均为3厘米，厚度为2毫米，所述N个静电传感元件12以及2N个电极14设置于该基体26的表面。

所述N个静电传感元件12各自独立的连接到所述控制单元70，所述控制单元70包括一个测量模块72和一个输出模块54。所述测量模块72用于测量所述每一个静电传感元件12电阻变化值ΔR。具体地，所述测量模块72可以在同一时间对每一个静电传感元件12的电阻变化值ΔR进行测量，也可以是按照编号Y1、Y2……YN依次对每一个静电传感元件12的电阻变化值ΔR进行测量。所述输出模块54接收所述测量模块72的测量数据并将其转换成静电信息输出。

本实施例中的控制单元70也可以由N个控制单元50替代。即每一个控制单元50对应于一个传感单元40，所述控制单元50与所对应的传感单元10中静电传感元件12电连接。

本实施例将N个静电传感元件12在基板上组成阵列，所述静电传感元件12的排列方式可以根据待测物的形状进行调整，可以精确的测量出待测物不同部位的静电量分布，尤其是当所述待测物具有一定面积且不同的部位静电量具有较大差异时，利用本实施例提供的静电分布测量装置400可以精确的获得所述待测物不同部位的静电量信息。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种静电分布测量装置，包括传感单元和控制单元，其特征在于：

所述传感单元包括N个静电传感元件，N为大于1的整数，所述N个静电传感元件为单壁或少壁碳纳米管，相互绝缘设置，当带有静电的物体靠近该静电传感元件时，该静电传感元件的电阻值产生变化；

所述控制单元分别与所述每一个静电传感元件的端点电连接，用于测量每一个静电传感元件的电阻变化值ΔR_i，i＝1,2,3…N，并将所述电阻变化值ΔR_i转换成静电信息输出。

2.如权利要求1所述的静电分布测量装置，其特征在于，所述控制单元包括一个测量模块和一个输出模块，所述测量模块与所述每一个静电传感元件的端点电连接，用于测量所述每一个静电传感元件的电阻变化值ΔR，所述输出模块接收所述测量模块发送的电阻变化值ΔR，将该电阻变化值ΔR转换成静电信息并输出。

3.如权利要求1所述的静电分布测量装置，其特征在于，所述少壁碳纳米管的管壁层数为2层至3层。

4.如权利要求1所述的静电分布测量装置，其特征在于，所述单壁或少壁碳纳米管的直径小于5纳米。

5.如权利要求1所述的静电分布测量装置，其特征在于，进一步包括一基体，所述基体由绝缘材料制成，所述静电传感元件设置于该基体表面或被该基体完全包覆。

6.如权利要求1所述的静电分布测量装置，其特征在于，所述静电分布测量装置进一步包含一静电报警模块，所述静电报警模块接收所述控制单元所测得的静电信息，当所测静电达到某一预设阈值时，所述静电报警模块向外发出报警信号。

7.如权利要求1所述的静电分布测量装置，其特征在于，所述带有静电的物体与所述静电传感元件的距离为1毫米～50毫米。

8.如权利要求1所述的静电分布测量装置，其特征在于，所述N个静电传感元件平行设置，相邻的两个静电传感元件之间的距离为2毫米至2厘米。

9.如权利要求8所述的静电分布测量装置，其特征在于，相邻的两个静电传感元件之间的距离相等。

10.如权利要求1所述的静电分布测量装置，其特征在于，进一步包括2N个电极分别设置于所述N个静电传感元件的端点处并与该静电传感元件电连接，所述控制单元通过该2N个电极与所述N个静电传感元件电连接。