CN108828374A - 防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置及测试方法，包括电荷发生部、测量部，测量部球形电极固定在支架上并与电容电路通过导线连接，高阻表并联在电容电路上，电容电路另一端接地；用于给聚四氟乙烯标准样块和待测非金属材料放电的接地金属板接地；电荷发生部的高压电极放电电荷或尼龙织物、纯棉织物产生的摩擦静电传至聚四氟乙烯标准样块或待测非金属材料上，带电荷的聚四氟乙烯标准样块或待测非金属材料接触球形电极放电荷。可以简单快速检测所选非金属材料的转移电荷能力。本装置操作简单，模块化的设计便于快速搭建试验条件。

Description

防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种测试设备，特别涉及一种防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置及测试方法。

背景技术

两个物体互相摩擦时，因为不同物体的原子核束缚核外电子的本领不同，所以其中必定有一个物体失去一些电子，另一个物体得到多余的电子。当在物体一端聚集了正电荷，另一物体一端聚集了负电荷，两端靠近时相互吸引，形成放电，伴随自由电荷(电子)的转移形成电弧。工业生产中，非金属材料被大量的应用在各种设备上，因为摩擦等原因非金属材料表面可能会积聚大量的电荷，若不能及时采取措施，则会带来严重的安全隐患，因此，非金属材料的转移电荷测量是预防事故的一个关键。

在日常生活中，静电放电现象无处不在，一般由于电量及环境原因，不至于造成多大的危害。但在工业生产及特殊的环境下静电放电是危害安全生产的主要因素之一。静电放电的类型主要有火花放电、电晕放电、刷形放电、料仓堆表面放电等。其中绝大多数静电火花放电是一次性释放出带电导体中的全部电荷，释放能量迅速、集中，在防爆产品使用的环境中容易引燃周围的易燃易爆环境，造成事故。静电放电现象的产生具有极大的隐蔽性、偶发性和危险性，在防爆产品的设计中可以有效的避免静电电荷在设备上的积聚，从而避免静电放电现象的产生。比如：合理地选用非金属的材料；限制非金属部件的表面积、厚度；对可转移的电荷进行限制等等方式。非金属材料的转移电荷能力决定了此防护的关键。目前，国内相关领域内并无有效测量防爆产品中非金属材料转移电荷的试验设备，因此，需要设计一种能够满足对于防爆产品中非金属材料转移电荷测量的装置及方法。

发明内容

本发明是针对防爆产品设计中静电防护的问题，提出了一种防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置及测试方法，可以简单快速检测所选非金属材料的转移电荷能力。

本发明的技术方案为：一种防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置，包括电荷发生部、测量部，电荷发生部包括高压电源、高压电极、尼龙织物和纯棉织物，高压电极与高压电源通过导线连接；测量部包括球形电极、电容电路、高阻表、聚四氟乙烯标准样块和接地金属板；球形电极固定在支架上并与电容电路通过导线连接，高阻表并联在电容电路上，电容电路另一端接地；用于给聚四氟乙烯标准样块和待测非金属材料放电的接地金属板接地；电荷发生部的高压电极放电电荷或尼龙织物、纯棉织物产生的摩擦静电传至聚四氟乙烯标准样块或待测非金属材料上，带电荷的聚四氟乙烯标准样块或待测非金属材料接触球形电极释放电荷。

所述防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置，还包括聚四氟乙烯手柄，用于移动带电荷的聚四氟乙烯标准样块或待测非金属材料。

所述电容电路包含两个电容C1、C2、选择开关K和电阻R，选择开关K公共端通过导线接球形电极，选择开关K另两端分别接两个电容C1、C2的一端，两个电容C1、C2的另一端连接接地，电阻R并联在选择开关K公共端和接地端。

所述防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置的测试方法，具体包括如下步骤：

1)将该装置的接地端子良好接地，支架位置调节合理，线路连接正确，避免虚接现象产生；

2)用聚四氟乙烯手柄对样块进行固定，保证操作移动过程无外界电荷移动，避免移动操作中样块电荷耗散及转移，将聚四氟乙烯标准样块水平放置在接地金属板上进行放电，确保样块无电荷；

3)首先采用高压电极放电方式对样块进行静电电荷放电，放电结束后通过移动手柄将试样靠近球形电极完成电荷转移过程，同时读取高阻表数值V，完成记录；再分别使用尼龙织物、纯棉织物摩擦聚四氟乙烯标准样块的上表面，在样块的上产生静电，重复上述动作，完成静电电荷的转移，分别记录高阻表数值V，利用Q＝CV公式得出每次转移电荷的数值；

4)在聚四氟乙烯标准样块转移电荷测量完毕后，用聚四氟乙烯手柄对待测非金属材料进行固定，并将待测非金属材料水平放置在接地金属板上放电后，重复步骤3)，计算得出待测非金属材料的转移电荷数值；

5)将待测非金属材料转移电荷数值与聚四氟乙烯标准样块转移电荷数值进行对比，得到待测非金属材料转移电荷能力。

本发明的有益效果在于：本发明防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置及测试方法，本装置操作简单，模块化的设计便于快速搭建试验条件。

附图说明

图1为本发明防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置结构示意图；

图2为本发明用于测量转移电荷的测量部的电路图。

具体实施方式

如图1所示防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置结构示意图，装置包括电荷发生部、测量部，其中电荷发生部包括高压电源、高压电极1、尼龙织物2和纯棉织物3，高压电极1与固定支架11连接，高压电极1与高压电源通过导线13进行连接，固定支架11可以在水平方向及垂直方向移动，从而满足高压电极1对试样进行充分放电的需求。测量部包括球形电极8、电容电路9、高阻表10、聚四氟乙烯手柄、聚四氟乙烯标准样块4和接地金属板5。球形电极8固定在支架12上并与电容电路9通过导线13连接，高阻表10并联在电容电路9上，电容电路9另一端接地，接地金属板5接地。

电荷发生部包括摩擦起电和高压电极放电，用以在受试材料7上产生静电。测量部用以测量转移电荷的电荷量。上述的摩擦起电包括尼龙、纯棉的织物与被试样品的摩擦，电极放电为高压脉冲电极对被试样品进行放电。

测量部中，高阻表用以读取转移后电容上的静电电位。球形电极8及电容电路9用以接受非金属材料的转移电荷。球形电极8与聚四氟乙烯固定支架12连接。聚四氟乙烯手柄6用以夹持受试材料7(非金属材料样块)。聚四氟乙烯标准样块4用以作为高转移电荷参考。电荷发生部，用以通过三种方式使受试材料7上表面产生静电；测量部，用以检测带有静电的受试材料上的转移电荷量。

如图2所示，球形电极8与电容电路9串联，电容电路9包含电容C1、C2、选择开关K和电阻R，C1、C2可根据高阻表阻值不同通过选择开关K进行选择，电阻R与电容并联。高阻表10与电容电路并联，测量电容两端电压。受试材料7经过电荷发生部后，本身带有静电，使用聚四氟乙烯手柄6夹持样品缓慢靠近球形电极8，完成放电过程。此时立即读取高阻表电压值V，利用公式Q＝CV计算出转移电荷量，其中Q为转移电荷量，C为电容值，V为高阻表电压值。

在进行试验时，首先应将该装置的接地端子良好接地，并将11支架1、12支架2位置调节合理，并将13导线进行妥善连接，避免虚接等现象产生。同时将受试材料7和聚四氟乙烯标准样块4进行相应的预处理。

将聚四氟乙烯标准样块4水平放置在接地金属板5上进行放电，确保样块4无电荷，再用聚四氟乙烯手柄6对样块4进行固定，保证操作移动过程无外界电荷移动，首先采用高压电极1放电方式对样块4进行静电电荷放电，放电结束后通过移动手柄将试样4靠近球形电极8完成电荷转移过程，同时读取10高阻表数值V，完成记录；再分别使用尼龙织物2、纯棉织物3摩擦聚四氟乙烯标准样块4的上表面，重复上述动作，完成静电电荷的转移，分别记录高阻表数值V，利用Q＝CV公式得出每次转移电荷的数值。

在聚四氟乙烯标准样块4转移电荷测量完毕后将受试材料7水平放置在接地金属板5上，重复上述完整动作，计算得出受试材料7的转移电荷数值。将受试材料7转移电荷数值与聚四氟乙烯标准样块4转移电荷数值进行对比，得到受试材料7转移电荷能力。

在操作本发明装置的过程中，有关人员应穿戴相应防静电设备，以免对试验结果产生误差。

本发明提供的防爆产品非金属材料起电试验装置通过模块化的设计，将电荷发生，转移电荷测量等工序有效地进行了排列，组成了完整的试验步骤，提高了检测效率。

Claims (4)

1.一种防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置，其特征在于，包括电荷发生部、测量部，电荷发生部包括高压电源、高压电极、尼龙织物和纯棉织物，高压电极与高压电源通过导线连接；测量部包括球形电极、电容电路、高阻表、聚四氟乙烯标准样块和接地金属板；球形电极固定在支架上并与电容电路通过导线连接，高阻表并联在电容电路上，电容电路另一端接地；用于给聚四氟乙烯标准样块和待测非金属材料放电的接地金属板接地；电荷发生部的高压电极放电电荷或尼龙织物、纯棉织物产生的摩擦静电传至聚四氟乙烯标准样块或待测非金属材料上，带电荷的聚四氟乙烯标准样块或待测非金属材料接触球形电极释放电荷。

2.根据权利要求1所述防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置，其特征在于，还包括聚四氟乙烯手柄，用于移动带电荷的聚四氟乙烯标准样块或待测非金属材料。

3.根据权利要求1或2所述防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置，其特征在于，所述电容电路包含两个电容C1、C2、选择开关K和电阻R，选择开关K公共端通过导线接球形电极，选择开关K另两端分别接两个电容C1、C2的一端，两个电容C1、C2的另一端连接接地，电阻R并联在选择开关K公共端和接地端。

4.根据权利要求3所述防爆产品中非金属材料转移电荷测试装置的测试方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)将该装置的接地端子良好接地，支架位置调节合理，线路连接正确，避免虚接现象产生；

2)用聚四氟乙烯手柄对样块进行固定，保证操作移动过程无外界电荷移动，避免移动操作中样块电荷耗散及转移，将聚四氟乙烯标准样块水平放置在接地金属板上进行放电，确保样块无电荷；

3)首先采用高压电极放电方式对样块进行静电电荷放电，放电结束后通过移动手柄将试样靠近球形电极完成电荷转移过程，同时读取高阻表数值V，完成记录；再分别使用尼龙织物、纯棉织物摩擦聚四氟乙烯标准样块的上表面，在样块的上产生静电，重复上述动作，完成静电电荷的转移，分别记录高阻表数值V，利用Q＝CV公式得出每次转移电荷的数值；

4)在聚四氟乙烯标准样块转移电荷测量完毕后，用聚四氟乙烯手柄对待测非金属材料进行固定，并将待测非金属材料水平放置在接地金属板上放电后，重复步骤3)，计算得出待测非金属材料的转移电荷数值；

5)将待测非金属材料转移电荷数值与聚四氟乙烯标准样块转移电荷数值进行对比，得到待测非金属材料转移电荷能力。