CN115015363A - 一种采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，包括如下步骤：样品材料带电包括摩擦带电、喷电带电和充电带电三种带电方式；分别采集摩擦带电、喷电带电和充电带电的样品的电压；测试控制模块分别控制完成摩擦法、喷电法与充电法静电衰减时间测试，结果输出模块输出样品电位随时间的变化曲线，直接输出衰减时间测试结果。本发明能够对同一个样品进行三种不同带电方式的静电衰减时间测试，同时又保证了被试样品的有效测试面积不变，克服了不同测试标准中规定的各类设备因带电方式不同、测试面积不等、环境条件不一等带来的结果差异，增强了测试结果的可比性，使测试结果更便于对比材料的静电衰减性能好坏。
Description
技术领域
本发明涉及介质材料静电衰减检测技术领域，尤其是涉及一种采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法。
背景技术
静电衰减时间测量是通过某种方法使被测材料带电至稳定值，然后将被测材料接地，利用非接触式静电电位计测量被试材料表面电位随时间变化的衰减信号，并以此为依据计算被测材料表面电位衰减至某一电位时所经历的时间。目前，静电衰减参数的测试方法从带电方式可划分为三种：充电法、电晕喷电法与摩擦带电法。充电法是利用充电电极直接给被试材料表面充电，使其带上一定电量的静电荷。喷电法是利用放电针在距离被试材料一定距离的位置上，通过电晕放电使材料表面带电。摩擦法是通过被试材料与标准料间的相互摩擦，利用不同材料间的接触-分离使材料表面带电。但是目前还没有一种能够同时完成摩擦、喷电、充电三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，能够完成摩擦、喷电、充电三种不同带电方式的静电衰减时间测试，实现对同一样块在三种不同带电方式下的静电衰减时间测试。
根据本发明的一个目的，本发明提供一种采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，包括如下步骤：
S1，样品材料带电
样品材料带电包括摩擦带电、喷电带电和充电带电三种带电方式；
S2，样品电位采集
分别采集摩擦带电、喷电带电和充电带电的样品的电压；
S3，数据处理与显示
测试控制模块分别控制完成摩擦法、喷电法与充电法静电衰减时间测试，结果输出模块输出样品电位随时间的变化曲线，直接输出衰减时间测试结果。
进一步地，S1中，样品材料的有效面积为200mm×200mm。
进一步地，S1中，样品摩擦带电采用标准磨料对样品进行手动摩擦，分别用缠绕了毛、棉、聚丙烯腈三种磨料的摩擦棒连续三次摩擦样品材料，2s摩擦一次，每次摩擦过程中使磨棒按压弹簧计数器记录摩擦次数，当第三次摩擦完成后，电路自动控制电磁开关使样品下方的落板落下，非接触式测试控制模块开始工作。
进一步地，S1中，样品喷电带电采用直流高压电源给电极供电，电极对样品材料喷电，喷电完成后电极转开。
进一步地，S1中，样品充电带电采用直流高压电源给电极供电，电极对样品材料充电30S后电磁开关启动，电极断开与直流高压电源的连接，并转而与接地端相连，进入放电状态。
进一步地，S1中，直流高压电源的可调范围为±100V～10kV。
进一步地，S3中，测试控制模块采用半衰期表征衰减时间。
进一步地，S3中，静电衰减时间测试的环境为23±1℃，25±5％。
进一步地，S3中，所述测试控制模块包括非接触式探测电极、屏蔽机构、和数据采集显示单元。
进一步地，所述探测电极实现被测材料表面电位的非接触式测量，并满足电荷衰减动态范围测量要求；所述屏蔽机构避免放电电极电位对测试结果的影响；所述数据采集单元实现被测材料表面电位变化情况的记录与衰减时间的计算、显示。
本发明的技术方案能够对同一个样品进行三种不同带电方式的静电衰减时间测试，同时又保证了被试样品的有效测试面积不变，克服了不同测试标准中规定的各类设备因带电方式不同、测试面积不等、环境条件不一等带来的结果差异，增强了测试结果的可比性，使测试结果更便于对比材料的静电衰减性能好坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的测试流程图；
图2为本发明实施例的样品摩擦带电流程图；
图3为本发明实施例的样品喷电带电流程图；
图4为本发明实施例的样品充电带电流程图；
图5为本发明实施例衰减测试样机软件程序面板图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1所示，一种采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，包括如下步骤：
S1，样品材料带电
样品材料带电包括摩擦带电、喷电带电和充电带电三种带电方式；
S2，样品电位采集
分别采集摩擦带电、喷电带电和充电带电的样品的电压；样品摩擦带电采用标准磨料对样品进行手动摩擦，分别用缠绕了毛、棉、聚丙烯腈三种磨料的摩擦棒连续三次摩擦样品材料，2s摩擦一次，每次摩擦过程中使磨棒按压弹簧计数器记录摩擦次数，当第三次摩擦完成后，电路自动控制电磁开关使样品下方的落板落下，非接触式测试控制模块开始工作。
样品喷电带电采用直流高压电源给电极供电，电极对样品材料喷电，喷电完成后电极转开。样品充电带电采用直流高压电源给电极供电，电极对样品材料充电30s后电磁开关启动，电极同时接地，充电完成后断电。直流高压电源的可调范围为±100V～10kV。
S3，数据处理与显示
测试控制模块分别控制完成摩擦法、喷电法与充电法静电衰减时间测试，结果输出模块输出样品电位随时间的变化曲线，直接输出衰减时间测试结果。测试控制模块采用半衰期表征衰减时间，静电衰减时间测试的环境为23±1℃，25±5％。测试控制模块包括非接触式探测电极、屏蔽机构、和数据采集显示单元。探测电极实现被测材料表面电位的非接触式测量，并满足电荷衰减动态范围测量要求；所述屏蔽机构避免放电电极电位对测试结果的影响；所述数据采集单元实现被测材料表面电位变化情况的记录与衰减时间的计算、显示。
本发明设计指标：
材料带电方式：可分别实现摩擦带电、电晕喷电带电和充电带电，具体结构设计分别符合相应的一种标准。
衰减时间定义：现有标准中三种测试方法均有利用半衰期来表征静电衰减时间的规定，故本项目样机也采用“半衰期”来表征衰减时间。
样品面积：对比现有标准方法中的电极和样品大小的规定，确定样品的有效面积为200mm×200mm。
环境条件：参考现有标准，再结合实验结果分析，初步确定静电衰减时间测试的环境为23±1℃，25±5％。
静电高压设定：利用磨擦法使材料带电，无需外加高压；利用电晕喷电或充电的方法使材料带电，现有标准中规定的所加静电高压最大为10kV，故本项目样机的静电高压可调范围为±100V～10kV。
如图1所示，测试流程的设计：静电衰减时间测试的大致流程为“样品材料带电-
样品电位采集-
数据处理与显示”。所谓摩擦、喷电与充电三种不同静电衰减时间测试方法，不同的其实就是样品带电过程，而之后样品电压的测试、采集以及衰减时间的计算与带电方式无关。
本发明带电机构由三种方式组成：
摩擦法的带电结构：测试时，分别用缠绕了毛、棉、聚丙烯腈三种磨料的摩擦棒连续三次摩擦样品材料(约2s摩擦一次)，每次摩擦过程中使磨棒按压弹簧计数器记录摩擦次数，当第三次摩擦完成后，电路自动控制电磁开关使样品下方的落板落下，非接触式测试装置开始工作。
喷电法的带电结构：主要由固定了放电针簇电极板和微电机控制的旋转机构组成。电极板前端设计为100mm×100mm的方形结构，面对非接触测量装置的一侧全部敷铜，用以屏蔽另一侧喷电高压对测量结果的影响；面对样品材料的一侧在中心涂覆
的圆形铜层，用以固定放电针簇和直流高压输入电极。为了实现在喷电结束后可以马上开始测量，通过微电机控制扭簧转动，带动电极板自动弹开，上方的非接触测量机构开始工作。
充电法的带电结构：上电极(即上压板)由黄铜制作，既用于固定样品又用作充电高压输入电极；下电极(即绝缘撑条)由聚四氟乙烯制作，以实现样品材料在充电过程中与金属底座的绝缘；上下电极之间用一块300mm×75mm×3mm铝板实现样品上静电高压的快速平衡。直流高压通过上电极给样品材料充电，30s后通过电磁开关将上电极接地，从而构成样品材料电荷衰减通道。
测试控制模块要能够分别控制完成摩擦法、喷电法与充电法静电衰减时间测试，结果输出模块要既可输出样品电位随时间的变化曲线又可直接输出衰减时间测试结果。
如图2-图5所示，
多功能静电衰减时间测试样机的主要功能就是完成样品材料在摩擦、充电以及喷电方式下静电衰减半衰期的测试，所以面板上测试控制模块的设计比较简单，仅需分别设置“摩擦法”、“充电法”与“喷电法”三个按钮控件对应三种不同的测试方法，另外设置一个程序退出控件，用以关闭衰减时间测试软件系统。
多功能静电衰减时间测试样机的测试结果既要有曲线又要有数据，故程序面板的大部分面积都用于结果的输出显示。其中10×10的网格图形显示控件配以横纵坐标单位设置可实现电位-时间曲线的直观显示，需要注意的是：不同的横坐标单位意味采样时间的不同、不同纵坐标单位会影响峰值电位的测量精度。鉴于样机的衰减时间测试指标范围为50ms～60s、电压表输出范围为几百ms到近5.V，横轴单位共预设了7个档位：5ms/div、10ms/div、50ms/div、100ms/div、0.5s/div、1s/div、10s/div，而纵轴单位共预设了6个档位：0.05V/div、0.1V/div、0.2V/div、0.5V/div、1V/div、2V/div。除了曲线外，还设置专门的数据结果显示控件来直接显示当次测量采集到的样品峰值电位与半衰期时间。另为了便于测试结果的留存，还设置了保存控件，用于图形曲线以及测试过程中采样数据的图片与文档保存。
本发明能够对同一个样品进行三种不同带电方式的静电衰减时间测试，同时又保证了被试样品的有效测试面积不变，克服了不同测试标准中规定的各类设备因带电方式不同、测试面积不等、环境条件不一等带来的结果差异，增强了测试结果的可比性，使测试结果更便于对比材料的静电衰减性能好坏。本发明还采用了触摸式工控机实现了程序控制和结果输出的一体化，实现了测试仪器的单体化，保证了整个测试过程不需要更换硬件平台，使用方便，操作简单。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，样品材料带电
样品材料带电包括摩擦带电、喷电带电和充电带电三种带电方式；
S2，样品电位采集
分别采集摩擦带电、喷电带电和充电带电的样品的电压；
S3，数据处理与显示
测试控制模块分别控制完成摩擦法、喷电法与充电法静电衰减时间测试，结果输出模块输出样品电位随时间的变化曲线，直接输出衰减时间测试结果。
2.根据权利要求1所述的采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，其特征在于，S1中，样品材料的有效面积为200mm×200mm。
3.根据权利要求1所述的采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，其特征在于，S1中，样品摩擦带电采用标准磨料对样品进行手动摩擦，分别用缠绕了毛、棉、聚丙烯腈三种磨料的摩擦棒连续三次摩擦样品材料，2s摩擦一次，每次摩擦过程中使磨棒按压弹簧计数器记录摩擦次数，当第三次摩擦完成后，电路自动控制电磁开关使样品下方的落板落下，非接触式测试控制模块开始工作。
4.根据权利要求1所述的采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，其特征在于，S1中，样品喷电带电采用直流高压电源给电极供电，电极对样品材料喷电，喷电完成后电极转开。
5.根据权利要求1所述的采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，其特征在于，S1中，样品充电带电采用直流高压电源给电极供电，电极对样品材料充电30s后电磁开关启动，电极断开与直流高压电源的连接，并转而与接地端相连，进入放电状态。
6.根据权利要求4或5所述的采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，其特征在于，S1中，直流高压电源的可调范围为±100V～10kV。
7.根据权利要求1所述的采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，其特征在于，S3中，测试控制模块采用半衰期表征衰减时间。
8.根据权利要求7所述的采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，其特征在于，S3中，静电衰减时间测试的环境为23±1℃，25±5％。
9.根据权利要求1所述的采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，其特征在于，S3中，所述测试控制模块包括非接触式探测电极、屏蔽机构、和数据采集显示单元。
10.根据权利要求9所述的采用三种不同带电方式的静电衰减时间测试方法，其特征在于，所述探测电极实现被测材料表面电位的非接触式测量，并满足电荷衰减动态范围测量要求；所述屏蔽机构避免放电电极电位对测试结果的影响；所述数据采集单元实现被测材料表面电位变化情况的记录与衰减时间的计算、显示。
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| CN116203108A (zh) * | 2023-05-04 | 2023-06-02 | 苏州市纤维检验院 | 一种纺织品静电衰减测试设备及其测试方法 |
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2022
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| CN116203108B (zh) * | 2023-05-04 | 2023-08-08 | 苏州市纤维检验院 | 一种纺织品静电衰减测试设备及其测试方法 |
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