CN108318848A - 一种沉积静电放电电流的校准装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种沉积静电放电电流的校准装置和方法，解决了沉积静电放电电流的校准准确性的问题，所述装置包括被校准的沉积静电放电模拟器，放电靶，电阻，直流电压表，所述模拟器用于产生沉积静电放电电流，并向所述放电靶进行沉积静电放电；所述放电靶与所述电阻串联，用于接收所述模拟器产生的沉积静电并产生直流电流；所述电阻接地；所述直流电压表用于测量所述电阻的电压。所述方法包括以下步骤，调节高压产生器产生预定的沉积静电放电电流，记录所述电流表上的指示和直流电压表的指示；通过欧姆定律得到通过所述电阻的直流电流值；根据所述直流电流值对所述沉积静电放电电流值进行校准。本发明可以沉积静电放电电流进行精确校准。

Description

一种沉积静电放电电流的校准装置和方法

技术领域

本发明涉及电子通讯领域，尤其涉及一种模拟器的沉积静电放电电流校准装置和校准方法。

背景技术

当飞机及其它飞行器在空间大气层飞行过程中，飞行器表面会带有电荷，电荷所产生的放电称为沉积静电放电。沉积静电放电可以对飞行器上灵敏的电子设备产生干扰。为了研究沉积静电对飞机及飞行器影响，以便采取相应的抗干扰措施，现在普遍采用的方式是通过沉积静电模拟器在实验室环境下对被测设备进行抗沉积静电试验。沉积静电模拟器使用时通过放电头接近被测试设备表面，产生连续的空气放电，模拟实际的沉积静电放电过程，以此来考核被测设备是抗沉积静电放电干扰能力。

在沉积静电模拟器放电头上安装有一个用于指示放电电流的直流微安表，为保证对飞行器沉积静电试验的可靠性，有必要对这一直流微安表所指示的电流进行校准，以确保电流测量的准确性。

目前对直流微安表所指示的电流进行校准的方法有两个，第一个方法是使用外部直流源对微安表表头进行校准，这时需要将微安表表头从设备上拆下，这一方法会破坏设备，并且外部直流源所产生的直流电流与沉积静电产生的电流不同，从而影响校准的准确性；第二个方法是用导线直接连接放电头，通过测量导线上的电流与放电头上微安表指示电流比较，这一方法中测量的电流与沉积静电模拟器实际工作状态产生的放电电流不同，也影响校准的准确性。

发明内容

有鉴于此，为解决沉积静电放电电流的校准准确性的问题，本申请实施例提供了一种沉积静电放电电流的校准装置和方法。

本申请实施例提供了一种沉积静电放电电流的校准装置，包括被校准的沉积静电放电模拟器，放电靶，电阻，直流电压表，所述模拟器用于产生沉积静电放电电流，并向所述放电靶进行沉积静电放电，所述模拟器的中心线与所述放电靶的中心线重合；所述放电靶与所述电阻串联，用于接收所述模拟器产生的沉积静电并产生直流电流，所述沉积静电放电电流等于所述直流电流；所述电阻接地，并与所述模拟器的接地线相连，所述直流电流通过电阻；所述直流电压表用于测量所述直流电流通过所述电阻时产生的电压。

进一步地，所述模拟器包括高压产生器、电流表、放电棒和放电头，所述高压产生器与所述电流表相连，所述电流表与所述放电棒相连，所述放电头固定在所述放电棒上，所述放电头的中心线与所述放电棒的安装位置重合；所述高压产生器用于产生沉积静电放电电流，所述沉积静电放电电流通过放电头向所述放电靶进行沉积静电放电；所述电流表用于测量所述沉积静电放电电流；所述高压产生器的接地线与所述电阻的接地线相连。

进一步地，所述放电靶包括金属板、接线柱和第一非金属支架，所述金属板呈圆形，且导电性良好，所述金属板的直径大于所述放电头的直径，所述金属板的正面与所述放电头相对放置，所述放电头的中心线与所述金属板的中心线重合；所述接线柱安装在所述金属板的背面底部，用于与所述电阻相连；所述第一非金属支架用于固定金属板。

进一步地，所述沉积静电放电电流的校准装置还包括第二非金属支架，所述第二非金属支架用于支撑并固定所述放电棒。

本申请实施例还提供了一种沉积静电放电电流的校准方法，包含以下步骤：将所述模拟器靠近所述放电靶，使所述放电头的中心线与所述金属板的中心线重合；调节所述高压产生器以产生预定的沉积静电放电电流，记录所述电流表上的指示和直流电压表的指示；通过欧姆定律得到通过所述电阻的直流电流值；根据所述直流电流值对所述沉积静电放电电流值进行校准。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

(1)利用放电靶模拟被测设备在实际沉积静电放电时工作状态，在放电靶的尺寸范围内，放电头尖端均可保证与放电靶保持相同的距离，保证了放电电流的均匀性，放电靶采用圆形结构，可减小尖端放电效应，保证流过放电靶的电流与流过电阻的电流相同，放电靶固定在非金属支架上，放电靶在放电过程中可保持稳定不动的状态，可以保证放电电流的稳定性。

(2)通过测量电阻上的电压获得电阻上电流具有较高的准确性，直流电压表测量电压具有量程范围大，测量准确性高的特点，只要保证电阻阻值具有较高准确性，即可以保证电流测量的准确性。

(3)沉积静电沉积模拟器放电棒支架将将手持式的放电棒固定放置，可保持沉积静电沉积模拟器产生稳定的放电状态，有效保证放电电流的稳定性，同时提高了电流测量准确性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在附图中：

图1是一种沉积静电放电电流的校准装置电路实施例示意图；

图2是模拟器电路实施例示意图；

图3是放电靶实施例示意图

(a)侧视图；

(b)主视图；

图4是一种沉积静电放电电流的校准装置结构实施例示意图；

图5是一种沉积静电放电电流的校准方法实施例流程图；

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是一种沉积静电放电电流的校准装置电路实施例示意图，包括被校准的沉积静电放电模拟器101，放电靶102，电阻103，直流电压表104，所述模拟器用于产生沉积静电放电电流A1，并向所述放电靶进行沉积静电放电，所述模拟器的中心线与所述放电靶的中心线重合；所述放电靶与所述电阻串联，用于接收所述模拟器产生的沉积静电并产生直流电流A2，所述沉积静电放电电流A1等于所述直流电流A2；所述电阻接地，并与所述模拟器的接地线相连，所述直流电流通过电阻；所述直流电压表用于测量所述直流电流通过所述电阻时产生的电压。

所述放电靶使用时保证沉积静电放电模拟器处在与实际沉积静电试验正常工作状态，并产生稳定的放电电荷，所述沉积静电放电电流处在沉积静电放电模拟器工作范围内。所述电阻与电压表的连线应可能短。

图2是模拟器电路实施例示意图，所述模拟器包括高压产生器201、电流表202、放电棒203和放电头204，所述高压产生器与所述电流表相连，所述电流表与所述放电棒相连，所述放电头固定在所述放电棒上，所述放电头的中心线与所述放电棒的安装位置重合；所述高压产生器用于产生沉积静电放电电流A1，所述沉积静电放电电流通过放电头向所述放电靶进行沉积静电放电；所述电流表用于测量所述沉积静电放电电流；所述高压产生器的接地线与所述电阻的接地线相连。

图3是放电靶实施例示意图，(a)是侧视图，(b)是主视图，所述放电靶包括金属板301、304(304为金属板正面，301为金属板反面)，接线柱302和第一非金属支架303，所述金属板呈圆形，且导电性良好，所述金属板的直径大于所述放电头的直径，优选地，所述金属板的直径比所述放电头的直径大50～100毫米，所述放电头为圆形，所述金属板的正面304与所述放电头相对放置，所述放电头的中心线与所述金属板的中心线重合；所述接线柱安装在所述金属板的背面301底部，用于与所述电阻相连；所述第一非金属支架用于固定金属板。

图4是一种沉积静电放电电流的校准装置结构实施例示意图，包括被校准的沉积静电放电模拟器，放电靶102，电阻103，直流电压表104，所述模拟器包括高压产生器201、电流表202、放电棒203和放电头204，所述高压产生器与所述电流表相连，所述电流表与所述放电棒相连，所述放电头固定在所述放电棒上，所述放电头的中心线403与所述放电棒的安装位置重合；所述高压产生器用于产生沉积静电放电电流，所述沉积静电放电电流通过放电头向所述放电靶进行沉积静电放电；所述电流表用于测量所述沉积静电放电电流；所述高压产生器的接地线与所述电阻的接地线相连；所述放电头的中心线402与所述放电靶的中心线，即所述金属板的中心线404重合；所述放电靶通过所述接线柱与所述电阻串联，所述放电靶用于接收所述模拟器产生的沉积静电并产生直流电流，所述沉积静电放电电流等于所述直流电流；所述电阻接地，并与所述高压产生器的接地线相连，所述直流电流通过电阻；所述直流电压表用于测量所述直流电流通过所述电阻时产生的电压。

所述放电棒的前端有一组尖形金属头，可以产生模拟实际沉积静电的放电。

优选地，所述放电棒水平放置，距地面高度大于800毫米。

优选地，放电头距所述金属板的距离为1～10毫米。

优选地，所述装置还包括第二非金属支架401/402，所述第二非金属支架用于支撑并固定所述放电棒，也可以采用多个第二非金属支架。

实际使用的放电棒为手持式设备，如果校准时仍为手持状态，放电近程则处在不稳定的状态，为保证放电电流校准的稳定性，优选使用非金属支架固定所述放电棒，所述放电棒支架由多个第二非金属支架构成，支架可以稳定的支撑并固定放电棒。所述第二非金属支架可防止放电电荷泄漏，可调节高度，所述放电头与所述金属板的中心线在同一水平线上，这样可保证所述模拟器放电棒每个尖头与放电靶金属板之间保持相同的距离，使放电过程处在理想的状态。

优选地，所述第二非金属支架的材质为二个聚四氟乙烯。

所述放电靶由导电性良好的圆形金属板制成，当所述放电头的中心线与所述金属板的中心线重合时，可以保证所有的放电尖锥均与放金属板处在相同的距离，与实际的静电放电过程一致。金属板制作成圆形的形状，以减小在金属板上产生的尖端放电，金属板固定在非金属支架上，保证稳定的状态，使沉积静电放电过程保持稳定。

由于将所述放电靶模拟实际沉积静电试验中的被测设备，而实际被测设备是接地的，为了尽可以模拟实际被测设备的状态，需要选择较小阻值的电阻。但为了保证电压表电压时具有较高的准确性，电压表获得的电压不能太小，所以优选地，电阻阻值的选择需使所述直流电流通过所述电阻时，所述直流电压表的读数大于1毫伏。

图5是一种沉积静电放电电流的校准方法实施例流程图，包含以下步骤：

步骤501：将所述模拟器靠近所述放电靶，使所述放电头的中心线与所述金属板的中心线重合；

步骤502：调节所述高压产生器以产生预定的沉积静电放电电流，记录所述电流表上的指示和直流电压表的指示；

步骤503：通过欧姆定律得到通过所述电阻的直流电流值；

欧姆定律定律如下：

I₂＝U₃/R (1)

式中：

I2——直流电流，单位为A，A表示安培；

U3——直流电压表指示电压，单位为V，V表示伏；

R——所述电阻的阻值，单位为Ω，Ω表示欧姆。

504：根据所述直流电流值对所述沉积静电放电电流值进行校准。

本发明的装置可以对20μA～100μA沉积静电放电模拟器放电电流进行校准，也可以对100μA～500μA沉积静电放电模拟器放电电流进行校准。μA表示毫安。

表1

表1是20μA～100μA沉积静电放电模拟器放电电流校准结果，表中为部分电流的测量结果。对20μA～100μA沉积静电放电模拟器放电电流校准，选用的沉积静电放电模拟器为典型的50kV沉积静电放电模拟器，它的放电头上电流表指示范围为20μA～100μA，直流电压表选用Agilent 34401，电阻选用100Ω,1％阻值电阻。校准电流点为：20μA、40μA、60μA、80μA、100μA，Ω表示欧姆。将沉积静电模拟器放电头靠近放电靶，所述放电靶与放电头的中心线重合，所述放电靶与放电头之间的距离为1～10毫米，所述放电靶与放电头中间的空气层可模拟实际沉积静电所产生的空气电离，当产生沉积静电放电时，所述电流表上有相应的电流指示，检测电流的电阻及连接至直流电压表的电极，通过测量电阻上的电压，得到流过电阻的电流。测量过程一般从高压产生器的低电压开始，产生一个较低电流，测量电阻上相应的电压，逐渐升高电压，产生一个较高的电流，测量电阻上相应的电压，直到升至最高电压，产生最高电流，并测量电阻上相应的电压。通过欧姆定律计算通过电阻的直流电流，部分电流测量试验结果如表1。可以依据通过电阻的直流电流对电流表的指示电流，即沉积静电放电电流进行校准，从表1中数据可见，沉积静电放电模拟器的电流表指示电流与测量值一致性较好。

表2

表2是100μA～500μA沉积静电放电模拟器放电电流校准结果，表中为部分电流的测量结果。选用沉积静电放电模拟器为典型的50kV沉积静电放电模拟器，它的放电头上电流表指示范围为100μA～500μA，直流电压表选用Agilent 34401，电阻选用100Ω,1％阻值电阻。校准电流点为：100μA、200μA、300μA、400μA、500μA，测量过程一般从中等电压开始，产生一个中等电流，测量电阻上相应的电压，逐渐升高电压，产生一个更高的电流，测量电阻上相应的电压，直到升至最高电压，产生最高电流，并测量电阻上相应的电压，通过欧姆定律计算通过电阻的直流电流，部分电流测量试验结果如表2。可以依据通过电阻的直流电流对电流表的指示电流，，即沉积静电放电电流进行校准，从表2中数据可见，沉积静电放电模拟器的电流表指示电流与测量值一致性较好。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种沉积静电放电电流的校准装置，其特征在于，包括被校准的沉积静电放电模拟器，放电靶，电阻，直流电压表，

所述模拟器用于产生沉积静电放电电流，并向所述放电靶进行沉积静电放电，所述模拟器的中心线与所述放电靶的中心线重合；

所述放电靶与所述电阻串联，用于接收所述模拟器产生的沉积静电并产生直流电流，所述沉积静电放电电流等于所述直流电流；

所述电阻接地，并与所述模拟器的接地线相连，所述直流电流通过电阻；

所述直流电压表用于测量所述直流电流通过所述电阻时产生的电压。

2.根据权利要求1所述的沉积静电放电电流的校准装置，其特征在于，所述模拟器包括高压产生器、电流表、放电棒和放电头，

所述高压产生器与所述电流表相连，所述电流表与所述放电棒相连，所述放电头固定在所述放电棒上，所述放电头的中心线与所述放电棒的安装位置重合；

所述高压产生器用于产生沉积静电放电电流，所述沉积静电放电电流通过放电头向所述放电靶进行沉积静电放电；

所述电流表用于测量所述沉积静电放电电流；

所述高压产生器的接地线与所述电阻的接地线相连。

3.根据权利要求2所述的沉积静电放电电流的校准装置，其特征在于，所述放电靶包括金属板、接线柱和第一非金属支架，

所述金属板呈圆形，且导电性良好，所述金属板的直径大于所述放电头的直径，所述金属板的正面与所述放电头相对放置，所述放电头的中心线与所述金属板的中心线重合；

所述接线柱安装在所述金属板的背面底部，用于与所述电阻相连；

所述第一非金属支架用于固定金属板。

4.根据权利要求2或3所述的沉积静电放电电流的校准装置，其特征在于，所述放电棒水平放置，距地面高度大于800毫米。

5.根据权利要求3所述的沉积静电放电电流的校准装置，其特征在于，所述放电头距所述金属板的距离为1～10毫米。

6.根据权利要求2、3或5任意一项所述的沉积静电放电电流的校准装置，其特征在于，还包括第二非金属支架，所述第二非金属支架用于支撑并固定所述放电棒。

7.根据权利要求6所述的沉积静电放电电流的校准装置，其特征在于，所述第二非金属支架的材质为二个聚四氟乙烯。

8.根据权利要求3、5或6任意一项所述的沉积静电放电电流的校准装置，其特征在于，所述金属板的直径比所述放电头的直径大50～100毫米。

9.根据权利要求1～3任意一项所述的沉积静电放电电流的校准装置，其特征在于，所述直流电流通过所述电阻时，所述直流电压表的读数大于1毫伏。

10.一种沉积静电放电电流的校准方法，其特征在于，包含以下步骤：

将所述模拟器靠近所述放电靶，使所述放电头的中心线与所述金属板的中心线重合；

调节所述高压产生器以产生预定的沉积静电放电电流，记录所述电流表上的指示和直流电压表的指示；

通过欧姆定律得到通过所述电阻的直流电流值；

根据所述直流电流值对所述沉积静电放电电流值进行校准。