CN210005521U - 一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，包括高压电源单元、电容充放电单元、放电电极试验单元、放电能量测量单元、控制与测量单元、充电电压电流测量单元及放电开关触发单元；控制与测量单元分别与高压电源单元、放电开关触发单元、充电电压电流测量单元及放电能量测量单元电连接，电容充放电单元分别与高压电源单元、放电开关触发单元、充电电压电流测量单元及放电电极试验单元电连接，放电开关触发单元与高压电源单元电连接。本实用新型的静电试验仪能够模拟人体静电火花放电回路的所有参数，同时，该仪器具有较高的可靠性、安全性，能够重复地进行实验测试，而且具有测量、记录静电放电能量的功能。

Description

一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪

技术领域

本实用新型涉及高压电子电路技术领域，特别涉及一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪。

背景技术

由于火炸药大多是高绝缘性物质，在生产、运输和使用中极易产生并积累高能静电，当产生静电放电(ESD)时，引燃火炸药的危险性极大。据统计，大约有10％—20％的火炸药意外燃爆事故是由静电放电引起的。因此，对于火炸药生产中的静电安全，必须给予足够的重视。炸药静电感度是评价火炸药安全性能的一项重要指标，它是指在一定条件下，在一定静电放能量的作用下，被测试样品对静电放电的敏感程度。

火炸药在生产、储运和使用过程中，与操作人员的接触与分离是最为频繁的。而且人体本身也是一个绝缘体，其在行走、作业中也极易积累高能静电。因此研究及测试炸药对人体静电火花放电的静电感度是十分有必要的。

查阅相关文献可知人体静电火花放电回路的一般参数为：储能电容为500pF左右；放电限流电阻为100Ω左右；放电回路电感为5uH左右；电容最高储能电压50kV左右。50kV静电电压是人体在25℃、50％RH环境中，不发生静电电荷泄露下，最大的静电电压值。但是目前常用的如JGY-50型炸药静电火花感度仪的电容储能电压范围为0-30kV，显然该仪器对于测试炸药对人体静电火花放电的静电感度是不满足要求的。而且目前能够完全模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪还未见报道。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中不足，提供一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，本实用新型的静电试验仪能够模拟人体静电火花放电回路的所有参数，同时，该仪器具有较高的可靠性、安全性，能够重复地进行实验测试，而且具有测量、记录静电放电能量的功能。

为了达到上述的技术效果，本实用新型采取以下技术方案：

一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，包括高压电源单元、电容充放电单元、放电电极试验单元、放电能量测量单元、控制与测量单元、充电电压电流测量单元及放电开关触发单元；所述控制与测量单元分别与高压电源单元、放电开关触发单元、充电电压电流测量单元及放电能量测量单元电连接，电容充放电单元分别与高压电源单元、放电开关触发单元、充电电压电流测量单元及放电电极试验单元电连接，放电开关触发单元与高压电源单元电连接，放电能量测量单元与放电电极试验单元电连接；

其中，高压电源单元用于向提供高压充电电压及向放电开关触发单元提供高压触发电压，电容充放电单元则用于向放电电极试验单元提供高压放电电压以进行放电试验，充电电压电流测量单元则用于测量电容充放电单元的充电电压电流并反馈给控制与测量单元，放电能量测量单元用于测量放电电极试验单元的放电电压与电流信号并反馈给控制与测量单元，控制与测量单元则通过对获取的数据进行数值积分获得放电火花的电能，以便于后续数据分析，且控制与测量单元还用于向高压电源单元发出开关量控制信号及向放电开关触发单元发出开关量控制信号，放电开关触发单元则用于向电容充放电单元中的开关发出高压脉冲信号以促使其闭合或断开，放电开关触发单元是触发电容充放电单元的放电回路形成闭合回路的驱动单元；其中，控制与测量单元对收到的放电电流和放电电压进行数值积分获得放电火花的电能为现有技术中较为成熟的方法，此处不再赘述；同时，本实用新型的技术方案中具体将电路模块分为高压电源单元、电容充放电单元，可降低高压回路对低压回路的电磁干扰，同时可提高对高压回路的安全防护。

进一步地，所述电容充放电单元包括充电限流电阻、储能电容、高压真空开关、放电限流电阻，所述充电电压电流测量单元包括第一分压电阻、第二分压电阻、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一电压衰减器，所述放电电极试验单元包括高电位放电电极及低电位放电电极，其中，所述第一分压电阻、第二分压电阻、储能电容、充电限流电阻依次串联形成串联回路，同时，储能电容、高压真空开关及放电限流电阻依次连接，且充电限流电阻的输入端还与高压电源单元电连接，储能电容的一端接地，高电位放电电极与放电限流电阻的输出端连接，低电位放电电极与所述储能电容连接；第一电压衰减器的两端与充电限流电阻的两端连接，第一信号调理电路与第一分压电阻及第二分压电阻中间的节点相连，第二信号调理电路与第一电压衰减器相连，作为优选，本申请中，采用阻值为6MΩ的充电限流电阻，储能电容的电容值为500pF，放电限流电阻为100Ω，具体的，在本申请的技术方案中，电容充放电单元具体分为放电回路与充电回路，且放电回路与充电回路共用同一个储能电容，且具体通过放电能量测量单元采集100Ω放电限流电阻两端的电压信号来计算放电火花的能量，其中，放电限流电阻的低电位端的电压信号是放电火花的电压值，通过高电位与低电位两端的电压差信号可得放电火花的电流值，该方法避免了在放电回路中再引入其他的电子器件，保证了仪器放电回路所要求的参数；

具体的，本申请中采用电阻分压法测量高压电源单元输出的高压直流电压的数值，高压电源单元输出的高压直流电压经第一分压电阻、第二分压电阻分压后会产生一个与高压直流电压成比例衰减的低电压信号，该低电压信号经第一信号调理电路调理后，被控制与测量单元获知，根据比例关系，控制与测量单元即可计算获得高压直流电压的数值；同时，本申请中通过采集充电限流电阻两端的电压差信号来判断储能电容是否充电完毕，充电限流电阻两端的电压差信号经第一电压衰减器比例衰减后，再经过第二信号调理电路调理，最终被控制与测量单元获知，根据比例关系，控制与测量单元即可计算获得该电压差信号的数值，当该电压差信号很小几乎接近零时表示储能电容充电已经完毕；控制与测量单元内的具体的计算过程及方法为现有技术中已有的方法，此处不再赘述。

进一步地，所述放电电极试验单元还包括防爆试验箱，所述高电位放电电极及低电位放电电极通过高压电缆引入防爆试验箱内，试验时，将炸药样品放置于防爆试验箱内进行静电火花试验，这样即使炸药样品在静电火花作用下发生爆炸，也能对其进行有效防护，从而提升试验仪整体的安全性。

进一步地，所述高压真空开关包括三个电极，分别为触发电极、相邻电极、相对电极，其中，高压真空开关的触发电极与放电开关触发单元连接，高压真空开关的相邻电极与储能电容连接，高压真空开关的相对电极与放电限流电阻的输入端连接，具体的，本申请中当储能电容充电完毕后，控制与测量单元会控制与放电开关触发单元相连的输出口输出高电平，在该高电平信号的作用下，放电开关触发单元会输出一个一千伏持续50ms的高压脉冲，该高压脉冲作用到高压真空开关的触发电极，会使高压真空开关的相邻电极和相对电极之间快速导通，使得储能电容开始放电。

进一步地，所述放电能量测量单元包括第三信号调理电路、第四信号调理电路、第二电压衰减器、第三电压衰减器，第二电压衰减器的一端与放电限流电阻的输入端连接，第二电压衰减器的另一端接地，第三电压衰减器的一端与放电限流电阻的输出端连接，第三电压衰减器的另一端接地，第三信号调理电路与第二电压衰减器相连，第四信号调理电路与第三电压衰减器相连，具体的，本申请中通过采集放电限流电阻两端的电压信号来计算放电火花的能量，储能电容开始放电后，放电电流流经放电限流电阻会在其两端产生电压信号，这两个电压信号分别经第二电压衰减器、第三电压衰减器比例衰减后，再对应经过第三信号调理电路、第四信号调理电路调理，最终被控制与测量单元获知，根据比例关系，控制与测量单元即可计算获得放电电流和放电电压的实时数值，再进行积分后就可获得放电火花的能量，其中，具体的计算过程及方法为现有技术中已有的方法，此处不再赘述。

进一步地，所述控制与测量单元包括单片机及与单片机相连的四个模数转换器，所述四个模数转换器分别为第一模数转换器、第二模数转换器、第三模数转换器、第四模数转换器，第一模数转换器与第一信号调理电路相连，第二模数转换器与第二信号调理电路相连，第三模数转换器与第三信号调理电路相连，第四模数转换器与第四信号调理电路相连，其中，经第一信号调理电路调理后的低电压信号被单片机的第一模数转换器转换为转数字信号并被单片机获知，则根据比例关系，单片机即可计算获得高压电源单元输出的高压直流电压的数值；充电限流电阻两端的电压差信号经第一电压衰减器比例衰减后，再经过第二信号调理电路调理，最终被单片机的第二模数转换器转换为转数字信号并被单片机获知，根据比例关系，单片机即可计算获得该电压差信号的数值，当该电压差信号很小(一般需满足电流小于0.01mA，则当充电限流电阻为6MΩ时，该电压差信号需小于60V)或几乎接近零时表示储能电容充电已经完毕；储能电容开始放电后，放电电流流经放电限流电阻会在其两端产生电压信号，这两个电压信号分别对应经第二电压衰减器、第三电压衰减器比例衰减后，再对应经过第三信号调理电路、第四信号调理电路调理，然后再对应被单片机的第三模数转换器、第四模数转换器转换为转数字信号并被单片机获知，根据比例关系，单片机即可计算获得放电电流和放电电压的实时数值，再进行积分后就可获得放电火花的能量，具体的计算过程及方法为现有技术中已有的方法，此处不再赘述。

进一步地，所述模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪还包括远程操作单元，所述远程操作单元与控制与测量单元通信连接，其中，远程操作单元可由远程触发器如遥控器等实现，远程操作单元与控制与测量单元进行通信，进行远程放电电压设置和远程触发放电等，从而实现远程隔离操作，提升整个炸药静电试验仪的安全性，为了进一步保障操作人员的安全，作为优选，本申请的炸药静电试验仪中还设计了两个钥匙开关，一个用于控制高压部分是否工作，另一个用于控制触发是否被允许，这样设计可防止操作人员正在作业，其他人员意外触发放电，造成操作人员意外触电，从而进一步提升整体的安全性。

进一步地，所述远程操作单元包括设置与触发模块及第一光电转换模块，所述控制与测量单元还包括第二光电转换模块，所述第一光电转换模块分别与设置与触发模块及第二光电转换模块电连接，第二光电转换模块与单片机电连接。

进一步地，所述高压电源单元包括依次连接的步进电机驱动器、步进电机、降压调压变压器、升压变压器和整流倍压电路，其中，降压调压变压器与市电供电端连接，步进电机驱动器的输入端与中心控制模块连接，整流倍压电路的输出端与充电回路模块连接，所述放电开关触发单元包括高压真空管触发器，所述高压真空管触发器与升压变压器相连，本申请中高压电源单元采用220V/50HZ交流电供电，通过降压调压变压器、升压变压器和整流倍压电路，将220V/50HZ交流电转变成需要的高压直流电压，即本申请的直流高压电源部分采用降压调压变压器、升压变压器和整流倍压电路组成，该设计方案较直接采用直流高压电源模块的方案相比，虽然本申请的直流高压电源部分体积较大但是可靠性较高，且能够保证元器件之间的有效距离，防止高压自激放电，本设计方案还可以使高压直流电压在一定范围内主动调节，且本申请中还采用了比例反馈调节的方法使高压直流电压的数值自动符合设置需求，即先由控制与测量单元检测高压直流电压的数值，然后由控制与测量单元根据预设值自动调节降压调压变压器的降压比例，具体为控制与测量单元获得高压直流电压的数值，与需要的数值比较之后，通过步进电机驱动器驱动步进电机转动改变降压调压变压器的比例，使最终的高压直流电压的数值符合设置需求，该比较及调节过程为现有技术中已有的方法，故此处不再赘述。

进一步地，所述模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪分为相互隔离设计的三部分，分别为高压部分、低压部分、控制与采集部分，其中，高压部分包括电容充放电单元、放电电极试验单元、充电电压测量单元的第一分压电阻、第二分压电阻、第一电压衰减器，放电能量测量单元的第二电压衰减器、第三电压衰减器，所述低压部分包括高压电源单元、放电开关触发单元，所述控制与采集部分包括控制与测量单元、充电电压测量单元的第一信号调理电路、第二信号调理电路，放电能量测量单元的第三信号调理电路、第四信号调理电路，本申请中，将各部分隔离进行布局，可减小各部分之间的干扰，同时，使用了电压衰减器，能够有效隔离高压放电回路与采集回路，减小高压对低压采集回路的干扰，作为优选，可将所述高压部分采用隔离胶封，所述控制与采集部分封装于铝合金壳体内，从而减小高压部分和低压部分对控制与采集部分的电磁干扰，同时，作为优选，本申请的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪在使用时是接地使用，不仅能够提高系统的稳定性，还可以在仪器壳体意外带电的情况下保护操作人员，防止其意外触电。

本实用新型与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本实用新型的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪相较现有的炸药静电火花感度仪具有以下显著的进步：

第一，本申请的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪能够模拟人体静电火花放电回路的所有参数，如仪器储能电容为500pF，放电限流电阻为100Ω，放电回路电感约为5uH，仪器放电电压范围为25kV～60kV，调节间隔为5kV，能够完全模拟人体静电火花放电，从而满足测试炸药对人体静电火花放电的静电感度的使用要求；

第二，本申请的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪中，其高压电源部分采用降压调压变压器、升压变压器和电压倍压交变直电路组成，该设计方案能够保证元器件之间的有效距离，防止高压自激放电，而且该方案还可以使放电电压在一定范围内主动调节；

第三，本申请的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪中，高压电源部分采用了比例反馈调节的方法使高压直流电压的数值自动符合设置需求，保证试验精度；

第四，本申请的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪的放电开关使用了高压真空开关，该器件能够有效保证放电回路可靠放电，而且仪器采用了高压真空管触发器，能够可靠方便地触发高压真空开关工作；

第五，本申请的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪中，直接采集100Ω放电限流电阻两端的电压信号来计算放电火花的能量，该方法避免了在放电回路中再引入其他的电子器件，即保证了仪器放电回路所要求的参数，又可以测量放电火花的真实能量；

第六，本申请的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪中，可对高压器件进行隔离胶封，对控制与采集器件与电路板进行铝合金壳体密封，这样能够有效防止高压自激放电，和减小高压的电磁干扰，增加仪器的可靠性；

第七，本申请的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪可根据需求同时加设安全钥匙开关和远程触发器，从而实现远程安全操作仪器，而且要求试验时炸药样品放置于防爆箱内进行，并将仪器可靠接地，这极大增加了仪器的使用安全性；

第八，通过本申请的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪能够可靠、安全地研究炸药对人体静电火花放电的静电感度，且能够重复地进行实验测试，而且具有测量、记录静电放电能量的功能。

附图说明

图1是本实用新型的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪的示意图。

图2是本实用新型的一个实施例的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪的示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型的实施例对本实用新型作进一步的阐述和说明。

实施例：

实施例一：

如图1所示，一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，包括高压电源单元、电容充放电单元、放电电极试验单元、放电能量测量单元、控制与测量单元、充电电压电流测量单元及放电开关触发单元；所述控制与测量单元分别与高压电源单元、放电开关触发单元、充电电压电流测量单元及放电能量测量单元电连接，电容充放电单元分别与高压电源单元、放电开关触发单元、充电电压电流测量单元及放电电极试验单元电连接，放电开关触发单元与高压电源单元电连接，放电能量测量单元与放电电极试验单元电连接。

其中，高压电源单元用于向提供高压充电电压及向放电开关触发单元提供高压触发电压，电容充放电单元则用于向放电电极试验单元提供高压放电电压以进行放电试验，充电电压电流测量单元则用于测量电容充放电单元的充电电压电流并反馈给控制与测量单元，放电能量测量单元用于测量放电电极试验单元的放电电压与电流信号并反馈给控制与测量单元，控制与测量单元则通过对获取的数据进行数值积分获得放电火花的电能，以便于后续数据分析，且控制与测量单元还用于向高压电源单元发出开关量控制信号及向放电开关触发单元发出开关量控制信号，放电开关触发单元则用于向电容充放电单元中的开关发出高压脉冲信号以促使其闭合或断开，放电开关触发单元是触发电容充放电单元的放电回路形成闭合回路的驱动单元；其中，控制与测量单元对收到的放电电流和放电电压进行数值积分获得放电火花的电能为现有技术中较为成熟的方法，此处不再赘述；同时，本实用新型的技术方案中具体将电路模块分为高压电源单元、电容充放电单元，可降低高压回路对低压回路的电磁干扰，同时可提高对高压回路的安全防护。

具体的，如图2所示，电容充放电单元包括充电限流电阻、储能电容、高压真空开关、放电限流电阻，所述充电电压电流测量单元包括第一分压电阻(即分压电阻1)、第二分压电阻(即分压电阻2)、第一信号调理电路(即信号调理电路1)、第二信号调理电路(即信号调理电路2)、第一电压衰减器(即电压衰减器1)，放电电极试验单元包括高电位放电电极及低电位放电电极，其中，所述第一分压电阻、第二分压电阻、储能电容、充电限流电阻依次串联形成串联回路，同时，储能电容、高压真空开关及放电限流电阻依次连接，且充电限流电阻的输入端还与高压电源单元电连接，储能电容的一端接地，高电位放电电极与放电限流电阻的输出端连接，低电位放电电极与所述储能电容连接；第一电压衰减器的两端与充电限流电阻的两端连接，第一信号调理电路与第一分压电阻及第二分压电阻中间的节点相连，第二信号调理电路与第一电压衰减器相连。

其中，本实施例中，充电限流电阻阻值为6MΩ，储能电容的电容值为500pF，放电限流电阻阻值为100Ω，具体的，充电限流电阻阻值也可根据需要的储能电容的充电时间进行具体选择。通过放电能量测量单元采集100Ω放电限流电阻两端的电压信号来计算放电火花的能量，其中，低电位端的电压信号是放电火花的电压值，通过高电位与低电位两端的电压差信号可得放电火花的电流值，该方案避免了在放电回路中再引入其他的电子器件，保证了仪器放电回路所要求的参数。

具体的，所述高压真空开关包括三个电极，分别为触发电极、相邻电极、相对电极，其中，高压真空开关的触发电极与放电开关触发单元连接，高压真空开关的相邻电极与储能电容连接，高压真空开关的相对电极与放电限流电阻的输入端连接，且本实施例中采用的高压真空开关型号为：SGP35。

所述放电能量测量单元包括第三信号调理电路(即信号调理电路3)、第四信号调理电路(即信号调理电路4)、第二电压衰减器(即电压衰减器2)、第三电压衰减器(即电压衰减器3)，第二电压衰减器的一端与放电限流电阻的输入端连接，第二电压衰减器的另一端接地，第三电压衰减器的一端与放电限流电阻的输出端连接，第三电压衰减器的另一端接地，第三信号调理电路与第二电压衰减器相连，第四信号调理电路与第三电压衰减器相连。

所述控制与测量单元包括单片机及与单片机相连的四个模数转换器，所述四个模数转换器分别为第一模数转换器(AD1)、第二模数转换器(AD2)、第三模数转换器(AD3)、第四模数转换器(AD4)，第一模数转换器与第一信号调理电路相连，第二模数转换器与第二信号调理电路相连，第三模数转换器与第三信号调理电路相连，第四模数转换器与第四信号调理电路相连，其中，本实施例中单片机的芯片型号为：STM32F103。

所述高压电源单元包括依次连接的步进电机驱动器、步进电机、降压调压变压器、升压变压器和整流倍压电路(即电压倍压交变直电路)，其中，降压调压变压器与市电供电端连接，步进电机驱动器的输入端与控制与测量单元连接，整流倍压电路的输出端与充电回路模块连接。

在本实施例的技术方案中，直流高压电源部分采用降压调压变压器、升压变压器和整流倍压电路组成，该设计方案较直接采用直流高压电源模块的方案相比，虽然本申请的直流高压电源部分体积较大但是可靠性较高，且能够保证元器件之间的有效距离，防止高压自激放电。

本实施例的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪的工作原理为：

本实施例的模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪采用220V/50HZ交流电供电，先通过降压调压变压器、升压变压器和整流倍压电路(即电压倍压交变直电路)，将220V/50HZ交流电转变成需要的高压直流电压，同时，本实施例的炸药静电试验仪采用电阻分压法测量高压直流电压的数值，高压直流电压经分压电阻1和分压电阻2分压后会产生一个与高压直流电压成比例衰减的低电压信号，该低电压信号经信号调理电路1调理后，被单片机的第一模数转换器转换为转数字信号并被单片机获知，根据比例关系，单片机即可计算获得高压直流电压的数值，该计算过程为本领域技术常识，此处不再赘述。

同时，本实施例的炸药静电试验仪采用比例反馈调节的方法使高压直流电压的数值符合设置需求，具体为，单片机将获得高压直流电压的数值与需要的数值比较之后，再通过调节步进电机驱动器驱动步进电机转动改变降压调压变压器的比例，使最终的高压直流电压的数值符合设置需求，该比较及调节过程为现有技术中现有的方法，此处不再赘述。

然后，本实施例的炸药静电试验仪采集6MΩ充电限流电阻两端的电压差信号来判断储能电容是否充电完毕，6MΩ充电限流电阻两端的电压差信号经电压衰减器1比例衰减后，再经过信号调理电路2调理，最终被单片机的第二模数转换器转换为转数字信号并被单片机获知，根据比例关系，单片机即可计算获得该电压差信号的数值(该计算过程为本领域技术常识，此处不再赘述)，当该电压差信号很小几乎接近零时(如本实施例中为小于60V时)表示储能电容充电已经完毕。

然后，当储能电容充电完毕后，单片机会控制与高压真空管触发器相连的输出口输出高电平，在该高电平信号的作用下，高压真空管触发器会输出一个一千伏持续50ms的高压脉冲，该高压脉冲作用到高压真空开关的触发电极，会使高压真空开关的相邻电极和相对电极之间快速导通，此时储能电容开始放电。

接着，本实施例的炸药静电试验仪采集将100Ω放电限流电阻两端的电压信号来计算放电火花的能量，储能电容开始放电后，放电电流流经100Ω放电限流电阻时会在其两端产生电压信号，这两个电压信号分别经电压衰减器2和电压衰减器3和比例衰减后，再对应经过信号调理电路3和信号调理电路4调理，最终被单片机的第三模数转换器和第四模数转换器转换为转数字信号并被单片机获知，根据比例关系，单片机即可计算获得放电电流和放电电压的实时数值，积分后就可获得放电火花的能量(该计算过程为本领域技术常识，此处不再赘述)。

其中，本实施例的炸药静电试验仪采集100Ω放电限流电阻两端的电压信号来计算放电火花的能量时，100Ω放电限流电阻的低电位端的电压信号是放电火花的电压值，高电位与低电位两端的电压差信号是放电火花的电流值。本申请采用的方法避免了在放电回路中再引入其他的电子器件，保证了仪器放电回路所要求的参数。在采集电路中，使用了电压衰减器，能够有效隔离高压放电回路与采集回路，减小高压对低压采集回路的干扰。

为了进一步提升炸药静电试验仪的可靠性及安全性，本实施例中将整个炸药静电试验仪分为相互隔离设计的三部分，分别为高压部分、低压部分、控制与采集部分，其中，高压部分包括电容充放电单元、放电电极试验单元、充电电压测量单元的第一分压电阻、第二分压电阻、第一电压衰减器，放电能量测量单元的第二电压衰减器、第三电压衰减器，所述低压部分包括高压电源单元、放电开关触发单元，所述控制与采集部分包括控制与测量单元、充电电压测量单元的第一信号调理电路、第二信号调理电路，放电能量测量单元的第三信号调理电路、第四信号调理电路，本申请中，将各部分隔离进行布局，可减小各部分之间的干扰，同时，使用了电压衰减器，能够有效隔离高压放电回路与采集回路，减小高压对低压采集回路的干扰。

同时，作为优选，本实施例中还将高压部分进行隔离胶封，以防止高压自激放电，并将控制与采集部分装入铝合金壳体内，以减小高压部分和低压部分对其的电磁干扰。

由于模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪的试验对象是炸药，属于危险化学品，而且该炸药静电试验仪属于高压仪器，所以炸药静电试验仪必须采取完善的安全措施，保证操作人员的安全，本实施例中，还进一步采取了以下安全措施：

1.本实施例的放电电极试验单元还包括防爆试验箱，且优选采用透明材质制作，放电电极试验单元的高电位放电电极及低电位放电电极通过高压电缆引入防爆箱内，试验时，将炸药样品放置于防爆箱内进行静电火花试验，这样即使炸药样品在静电火花作用下发生爆炸，也能对其进行有效防护。

2.本实施例的炸药静电试验仪在使用时，必须将仪器可靠接地，这样不仅能够提高系统的稳定性，还可以在仪器壳体意外带电的情况下保护操作人员，防止其意外触电。

3.本实施例的炸药静电试验仪还可加设两个钥匙开关，一个控制高压部分是否工作，另一个控制触发是否被允许，可实现防止操作人员正在作业，其他人员意外触发放电，造成操作人员意外触电。

4.本实施例的炸药静电试验仪还设置有远程操作单元，远程操作单元与控制与测量单元通信连接，具体的，本实施例中，远程操作单元包括设置与触发模块及第一光电转换模块，所述控制与测量单元还包括第二光电转换模块，所述第一光电转换模块分别与设置与触发模块及第二光电转换模块电连接，第二光电转换模块与单片机电连接，远程操作单元的触发模块可由远程触发器如遥控器等实现，远程操作单元与控制与测量单元进行通信，进行远程放电电压设置和远程触发放电等，从而实现远程隔离操作，提升整个炸药静电试验仪的安全性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，包括高压电源单元、电容充放电单元、放电电极试验单元、放电能量测量单元、控制与测量单元、充电电压电流测量单元及放电开关触发单元；

所述控制与测量单元分别与高压电源单元、放电开关触发单元、充电电压电流测量单元及放电能量测量单元电连接，电容充放电单元分别与高压电源单元、放电开关触发单元、充电电压电流测量单元及放电电极试验单元电连接，放电开关触发单元与高压电源单元电连接，放电能量测量单元与放电电极试验单元电连接。

2.根据权利要求1所述的一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，所述电容充放电单元包括充电限流电阻、储能电容、高压真空开关、放电限流电阻，所述充电电压电流测量单元包括第一分压电阻、第二分压电阻、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第一电压衰减器，所述放电电极试验单元包括高电位放电电极及低电位放电电极，其中，所述第一分压电阻、第二分压电阻、储能电容、充电限流电阻依次串联形成串联回路，同时，储能电容、高压真空开关及放电限流电阻依次连接，且充电限流电阻的输入端还与高压电源单元电连接，储能电容的一端接地，高电位放电电极与放电限流电阻的输出端连接，低电位放电电极与所述储能电容连接；第一电压衰减器的两端与充电限流电阻的两端连接，第一信号调理电路与第一分压电阻及第二分压电阻中间的节点相连，第二信号调理电路与第一电压衰减器相连。

3.根据权利要求2所述的一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，所述放电电极试验单元还包括防爆试验箱，所述高电位放电电极及低点位放电电极通过高压电缆引入防爆试验箱内。

4.根据权利要求2所述的一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，所述高压真空开关包括三个电极，分别为触发电极、相邻电极、相对电极，其中，高压真空开关的触发电极与放电开关触发单元连接，高压真空开关的相邻电极与储能电容连接，高压真空开关的相对电极与放电限流电阻的输入端连接。

5.根据权利要求2所述的一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，所述放电能量测量单元包括第三信号调理电路、第四信号调理电路、第二电压衰减器、第三电压衰减器，第二电压衰减器的一端与放电限流电阻的输入端连接，第二电压衰减器的另一端接地，第三电压衰减器的一端与放电限流电阻的输出端连接，第三电压衰减器的另一端接地，第三信号调理电路与第二电压衰减器相连，第四信号调理电路与第三电压衰减器相连。

6.根据权利要求5所述的一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，所述控制与测量单元包括单片机及与单片机相连的四个模数转换器，所述四个模数转换器分别为第一模数转换器、第二模数转换器、第三模数转换器、第四模数转换器，第一模数转换器与第一信号调理电路相连，第二模数转换器与第二信号调理电路相连，第三模数转换器与第三信号调理电路相连，第四模数转换器与第四信号调理电路相连。

7.根据权利要求6所述的一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，所述模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪还包括远程操作单元，所述远程操作单元与控制与测量单元通信连接。

8.根据权利要求7所述的一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，所述远程操作单元包括设置与触发模块及第一光电转换模块，所述控制与测量单元还包括第二光电转换模块，所述第一光电转换模块分别与设置与触发模块及第二光电转换模块电连接，第二光电转换模块与单片机电连接。

9.根据权利要求5所述的一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，所述模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪分为相互隔离设计的三部分，分别为高压部分、低压部分、控制与采集部分，其中，高压部分包括电容充放电单元、放电电极试验单元、充电电压测量单元的第一分压电阻、第二分压电阻、第一电压衰减器，放电能量测量单元的第二电压衰减器、第三电压衰减器，所述低压部分包括高压电源单元、放电开关触发单元，所述控制与采集部分包括控制与测量单元、充电电压测量单元的第一信号调理电路、第二信号调理电路，放电能量测量单元的第三信号调理电路、第四信号调理电路。

10.根据权利要求1至9中任一所述的一种模拟人体静电火花放电的炸药静电试验仪，其特征在于，所述高压电源单元包括依次连接的步进电机驱动器、步进电机、降压调压变压器、升压变压器和整流倍压电路，其中，降压调压变压器与市电供电端连接，步进电机驱动器的输入端与中心控制模块连接，整流倍压电路的输出端与充电回路模块连接，所述放电开关触发单元包括高压真空管触发器，所述高压真空管触发器与升压变压器相连。

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