本申請涉及測試和計量技術(shù)，特別是涉及一種對非接觸式靜電表進行校準的裝置和方法。

背景技術(shù)：

對絕緣物體表面的靜電電壓，必須使用非接觸式的靜電表來測量。非接觸式靜電表在測試和校準時，用靜電表的前端面靠近被測物，在標準距離時測量的值最準確。在使用靜電表進行測試時，靜電表與被測物之間的距離不準確會導致誤差。

在對靜電表進行校準時，一般使用標準平板電極，用距離調(diào)節(jié)器改變靜電表與標準平板電極之間的相對距離，直至靜電表前端與標準平板電極之間的距離為標準距離。但是，在對靜電表進行校準時，被校的非接觸式靜電表的距離調(diào)節(jié)不方便，實際距離的測量準確度低，也無法保證被校的非接觸式靜電表前端面平行于標準平板電極，進而導致校準裝置測量不確定差為2％-5％，無法滿足高精度靜電表校準要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種非接觸式靜電表校準裝置和方法，使校準時非接觸式靜電表前端面和標準平板電極之間處于標準距離，提高靜電表位置精度，減小校準裝置測試量不確定性差別。

本申請的實施例提供一種非接觸式靜電表校準裝置，包括標準平面電極、平板、位移平臺、固定部件、深度尺；所述標準平面電極與所述平板機械連接；所述標準平面電極與所述平板相垂直；所述位移平臺可調(diào)節(jié)，在平行于所述平板所在平面且垂直于所述標準平面電極所在平面的方向移動；所述固定部件位于所述位移平臺的頂部，用于固定所述非接觸式靜電表；所述深度尺位于所述位移平臺的頂部，所述深度尺度的測量方向與所述標準平面電極相垂直；所述深度尺的測試端面與所述標準平面電極平行。

作為本發(fā)明裝置進一步優(yōu)化的實施例，所述固定部件包含槽狀部件、至少一只夾緊螺栓；所述槽狀部件永久性安裝于所述位移平臺的頂部，所述槽狀部件的至少一個側(cè)面有至少一個穿透螺孔，所述夾緊螺栓與所述穿透螺孔相配合；所述固定部件用于固定所述非接觸式靜電表時，所述非接觸式靜電表的測試端面與所述標準平面電極平行。

優(yōu)選地，所述位移平臺可調(diào)節(jié)，在平行于所述平板所在平面且平行于所述標準平面電極所在平面的方向移動。

優(yōu)選地，所述位移平臺的頂部可調(diào)節(jié)，在垂直于所述平板所在平面的方向移動。

作為本發(fā)明進一步優(yōu)化的實施例，所述非接觸式靜電表校準裝置還包含支架、絕緣墊；所述支架用于機械連接所述平板和所述標準平面電極；所述絕緣墊用于電隔離所述標準平面電極。

進一步地，本發(fā)明所述非接觸式靜電表校準裝置還包含高壓源、電壓表；所述高壓源用于輸出高壓；所述高壓源的輸出通過電纜連接于所述標準平面電極的輸入端；所述電壓表用于測試所述高壓源輸出到所述標準平面電極的電壓。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述非接觸式靜電表校準裝置還包含高壓分壓器；所述高壓分壓器連接于所述高壓源的輸出端，用于降低輸入到所述電壓表的電壓。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述非接觸式靜電表校準裝置還包含保護電阻；所述電阻通過電纜連接所述高壓源的輸出端和所述標準平面電極的輸入端。

本申請的實施例提供一種非接觸式靜電表校準方法，用于本發(fā)明任意一項實施例所述非接觸式靜電表校準裝置。所述方法包括以下步驟：

將所述非接觸式靜電表固定在所述位移平臺的頂部，所述非接觸式靜電表的測試端面與所述標準平面電極平行；

調(diào)節(jié)所述深度尺，使所述深度尺的測試端面和所述非接觸式靜電表的測試端面共面；調(diào)節(jié)所述深度尺，使所述深度尺的測試端面伸出的相對刻度等于標準距離D；

調(diào)節(jié)所述位移平臺，沿垂直于所述標準平面電極的方向移動，使所述深度尺的測試端面與所述標準平面電極接觸；調(diào)節(jié)所述深度尺，使所述深度尺的測試端面遠離所述標準平面電極；

用高壓源輸出直流高壓至所述標準平面電極，用電壓表測量所述標準平面電極的電壓，得到標準電壓值；用所述非接觸式靜電表測試所述標準平面電極的電壓，得到靜電表示值；比較所述標準電壓值和所述靜電表示值，得到校準誤差。

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例中，用于判斷所述深度尺的測試端面與所述標準平面電極接觸的方法是：用萬用表連接所述標準平面電極和所述深度尺；所述萬用表測試值表示所述標準平面電極和所述深度尺導通。

本申請實施例采用的上述至少一個技術(shù)方案能夠達到以下有益效果本發(fā)明的位移平臺可前后上下調(diào)節(jié)，能夠保證非接觸式準的非接觸式靜電表對準標準平面電極的中心區(qū)域；非接觸式靜電表被固定部件安裝在所述位移平臺的頂部，避免手持時的抖動，增加穩(wěn)定性，靜電表在移動時能夠使測量端面與標準平面電極保持平行，提高測量穩(wěn)定度；本發(fā)明的實施例結(jié)合深度尺標定靜電表和標準平面電極之間的距離為標準距離，測量精度高，尤其是在使用萬用表判斷深度尺與標準平面電極接觸，使標準距離精度達到0.01mm。本發(fā)明的方案校準結(jié)果不確定度小，結(jié)合使用高穩(wěn)定度的高壓源，能使校準不確定度小于0.5％。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明裝置包含機械部分的實施例示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置固定部件的實施例示意圖

圖3為本發(fā)明裝置俯視圖；

圖4為本發(fā)明裝置包含電氣部分的實施例示意圖；

圖5為本發(fā)明的方法實施例流程圖；

圖6為本發(fā)明工作狀態(tài)位置圖；

(a)調(diào)節(jié)深度尺，使深度尺測試端面伸出標準距離D；

(b)調(diào)節(jié)位移平臺，使深度尺測試端面與標準平面電極接觸；

(c)調(diào)節(jié)深度尺，使深度尺測試端面遠離標準平面電極。

具體實施方式

為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本申請具體實施例及相應的附圖對本申請技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。

以下結(jié)合附圖，詳細說明本申請各實施例提供的技術(shù)方案。

圖1為本發(fā)明裝置包含機械部分的實施例示意圖；本發(fā)明的裝置包含一機械部分4，所述機械部分4包括標準平面電極41、平板44、位移平臺46、固定部件48、深度尺47；所述標準平面電極與所述平板機械連接；所述標準平面電極與所述平板相垂直；所述位移平臺可調(diào)節(jié)，在平行于所述平板所在平面且垂直于所述標準平面電極所在平面的方向移動(前后移動)；所述固定部件位于所述位移平臺的頂部461，用于固定所述非接觸式靜電表49；所述深度尺位于所述位移平臺的頂部，所述深度尺度的測量方向與所述標準平面電極相垂直；所述深度尺的測試端面471與所述標準平面電極平行。

優(yōu)選地，所述位移平臺可調(diào)節(jié)，在平行于所述平板所在平面且平行于所述標準平面電極所在平面的方向移動(左右移動)。優(yōu)選地，所述位移平臺的頂部可調(diào)節(jié)，在垂直于所述平板所在平面的方向移動(上下移動)。所述位移平臺的作用主要是保證非接觸式準靜電表與標準平面電極的中心對正，及調(diào)整測量距離。優(yōu)選地，所述位移平臺前后移動距離0-120mm；以中心為基線左右移動0-40mm；以中心為基線，上下移動0-10mm。

所述位移平臺，是由多個子部件構(gòu)成的活動裝置，例如采用螺旋微動裝置驅(qū)動，為現(xiàn)有技術(shù)。一般地，為多層部件組合，每層部件可實現(xiàn)一維平移。位移平臺的頂部水平。

所述標準平面電極41是一個均勻帶電平板。當所述標準平面電極的尺寸很大、靠近中心時，電場近似平行電場。作為最佳實施例，所述標準平面電極選取鋁質(zhì)材料極板，其特點為價格低、導電性好、電場恒定。所述標準平面電極的背側(cè)中心位置有高壓輸入端411(見圖3)。優(yōu)選地，標準平面電極直徑為500mm，厚度為20mm，經(jīng)實驗其對測試值影響小，可保持數(shù)值的一致性。

作為本發(fā)明進一步優(yōu)化的實施例，所述非接觸式靜電表校準裝置還包含支架43、絕緣墊42；所述支架用于機械連接所述平板44和所述標準平面電極41；所述絕緣墊用于電隔離所述標準平面電極。

所述絕緣墊42用于支撐固定標準平面電極。優(yōu)選地，它采用聚四氟乙烯材料制作，其絕緣電阻達到1E11Ω-1E12Ω。絕緣墊的主要作用是隔絕高壓，防止高壓從標準平面電極泄漏到三維移動平臺的其他部件。

所述支架43用于支撐固定絕緣墊，從而固定標準平面電極。優(yōu)選地，它采用玻璃鋼材料，絕緣電阻達到1TΩ。所述支架為“U”形，其幾何形狀和絕緣材料對周圍電場分布無影響。

所述平板44用于安裝所述支架、位移平臺、支腳等；采用不銹鋼材料。

作為本發(fā)明進一步優(yōu)化的實施例，還包含支腳45，所述支腳為4個，用于支撐整個機械部分。優(yōu)選地，支腳采用不銹鋼材料，下部裝有可移動滑輪，方便移動。

圖2為本發(fā)明裝置固定部件的實施例示意圖。所述固定部件作用為固定非接觸式靜電表，固定平臺有夾緊裝置，能夠?qū)⒎墙佑|式靜電表夾緊固定。作為本發(fā)明裝置的一個實施例，所述固定部件包含槽狀部件481、至少一只夾緊螺栓482；所述槽狀部件481永久性安裝于所述位移平臺的頂部461，所述槽狀部件的至少一個側(cè)面有至少一個穿透螺孔483，所述夾緊螺栓與所述穿透螺孔相配合；當所述夾緊螺栓穿過螺孔并向內(nèi)旋進時，將所述靜電表夾緊固定。所述固定部件用于固定所述非接觸式靜電表時，所述非接觸式靜電表的測試端面491與所述標準平面電極平行。

圖3為本發(fā)明裝置機械部分的俯視圖(示意圖)。圖中表示了固定部件48、非接觸式靜電表49、深度尺47安裝位置，并表示出了非接觸式靜電表測試端面491、深度尺測試端面471。

所述深度尺47，用作確定非接觸式靜電表的測量距離。深度尺的尺身與靜電表測試方向平行，都垂直于標準平面電極。優(yōu)選地，所述深度尺選用電子測量裝置，可清零后對進深進行測量，測量誤差達到0.01mm。

所述深度尺固定安裝于所述位移平臺頂面，作為實施例，使用螺釘固定深度尺的尺框、及電子數(shù)據(jù)顯示部件，保持尺身可自由伸縮。

當非接觸式靜電表49被所述固定部件安裝在所述位移平臺頂部時，所述非接觸式靜電表的測試端面491朝向所述標準平面電極。所述非接觸式靜電表測試端面491和所述深度尺的測試端面471平行或共面，當所述二測試端面共面時，二測試端面與所述標準平面電極的距離相同。

圖4為本發(fā)明裝置包含電氣部分的實施例示意圖。本發(fā)明所述非接觸式靜電表校準裝置還包含電氣部分，所述電氣部分包括高壓源1、電壓表3；所述高壓源用于輸出高壓；所述高壓源的輸出通過電纜連接于所述標準平面電極的輸入端411；所述電壓表用于測試所述高壓源輸出到所述標準平面電極的電壓。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述非接觸式靜電表校準裝置還包含高壓分壓器2；所述高壓分壓器連接于所述高壓源的輸出端，用于降低輸入到所述電壓表的電壓。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述非接觸式靜電表校準裝置還包含保護電阻5；所述電阻通過電纜連接所述高壓源的輸出端和所述標準平面電極的輸入端。

所述高壓源1用于產(chǎn)生直流高壓。所述高壓源將交流電壓通過整流元件整流而獲得直流電壓，以倍壓電路為基本單元電路，多級串接而成。為了提高高壓源的穩(wěn)定度和減小輸出電壓的波動，高壓源可以采用帶有負反饋回路閉環(huán)控制線路。優(yōu)選地，所述高壓源紋波電壓為0.3％，電壓穩(wěn)定度0.05％/20min。

所述分壓器2用于對高壓電壓源的輸出進行分壓，使電壓便于測量。一般地，高壓分壓器采用直流電阻分壓器原理。選用高精度高阻及電容，輸入阻抗30GΩ、分壓比10000:1，分壓器低壓臂裝入接地的金屬屏蔽盒，信號電纜采用屏蔽電纜。低電壓監(jiān)測端采用BNC接頭，減小外界對電壓測量的干擾。優(yōu)選地，所述分壓器的允許誤差限為±0.1％。

所述電壓表3用于測量直流電壓值，優(yōu)選地，所述電壓表用型號為34401A的數(shù)字電壓表，直流電壓的測量誤差0.05％，輸入阻抗大于10MΩ，能夠精確測量轉(zhuǎn)換后的直流電壓值。

所述保護電阻5用于限制高壓源對地短路電流小于5mA，且功率滿足要求。

圖5為本發(fā)明的方法實施例流程圖

包括以下步驟：

步驟1、靜電表安裝

步驟11、將所述非接觸式靜電表固定在所述位移平臺的頂部，所述非接觸式靜電表的測試端面與所述標準平面電極平行(參見圖3)；

步驟2、標準距離標定

步驟21、調(diào)節(jié)所述深度尺，使所述深度尺的測試端面和所述非接觸式靜電表的測試端面共面，此時將深度尺的刻度值清零；

步驟22、調(diào)節(jié)所述深度尺，深度尺的刻度值為D，使所述深度尺的測試端面伸出的相對刻度等于標準距離D，參見圖6(a)；

步驟3、靜電表定位

步驟31、調(diào)節(jié)所述位移平臺，沿垂直于所述標準平面電極的方向移動，使所述深度尺的測試端面與所述標準平面電極接觸，參見圖6(b)；

步驟32、調(diào)節(jié)所述深度尺，使所述深度尺的測試端面遠離所述標準平面電極，參見圖6(c)；

步驟4、電壓測試

步驟41、用高壓源輸出直流高壓至所述標準平面電極，用電壓表測量所述標準平面電極的電壓，得到標準電壓值；

步驟42、用所述非接觸式靜電表測試所述標準平面電極的電壓，得到靜電表示值；

步驟43、比較所述標準電壓值和所述靜電表示值，得到校準誤差。

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例步驟31中，用于判斷所述深度尺的測試端面與所述標準平面電極接觸的方法是：用萬用表連接所述標準平面電極和所述深度尺；所述萬用表測試值表示所述標準平面電極和所述深度尺導通。作為最佳實施例，使用具有電阻測量和短路報警功能的數(shù)字萬用表，當數(shù)字萬用表的電阻報警響起時，表示深度尺與標準平面電極導通，非接觸式靜電表與標準平面電極之間的距離被標定為標準距離D。

圖6為本發(fā)明工作狀態(tài)位置圖，其中圖6(a)表示調(diào)節(jié)深度尺，使得所述深度尺測試端面471和所述非接觸式靜電表測試端面491之間的距離為標準距離D；圖6(b)表示調(diào)節(jié)位移平臺46整體向前移動，直至使深度尺測試端面與標準平面電極接觸，此時所述非接觸式靜電表測試斷面491與所述標準平面電極之間的距離即為標準距離D；圖6(c)表示調(diào)節(jié)深度尺，使所述深度尺的測試端面471遠離標準平面電極，避免深度尺尖端影響被測區(qū)域的電場分布。

需要說明的是，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、商品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、系統(tǒng)或計算機程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

以上所述僅為本申請的實施例而已，并不用于限制本申請。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。