[实用新型]无源非接触式表面电位探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测定对象物表面电位的探头，特别是涉及一种无源非接触式地测定对象物表面电位的探头。

背景技术

目前，存在非接触性地测定绝缘物表面所带静电电位的静电测定装置。

这种静电装置采用如下原理：将探头靠近对象物，因静电感应探头前端金属片带有感应电荷；对探头内参考电极供电，使其具有一定电位；利用振荡器产生电声波，用电声波扫描探头前端金属片和探头内的参考电极，接收探头前端金属片和参考电极的反射波；改变参考电极上的电位，同时对两组反射波进行比较；当两组反射波匹配时，对参考电极上电位的数值进行运算处理，得出对象物表面电位的测量结果。

在上述静电装置的测量中，测量结果不仅依赖于对象物的表面电位，也依赖于探头与对象物的距离。因此，即使表面电位相同而若距离不同，则测量结果也会不同。所以在测量期间必须固定探头的位置。由于上述探头内参考电极具有较高电压，探头对外界有放电风险，测量期间探头必须用绝缘材料固定且人体不可触摸探头。

上述静电装置的测量精度依赖于对两组反射电声波的准确接收和处理。若在真空条件下使用探头，探头上信号需要经过真空壁转接到外部仪器，真空转接成本高而且容易引起信号失真，进而导致测量结果不准确。因此上述静电装置不适合于真空条件下直接使用。

上述静电装置包含可调电源，电声波信号的发射和接收系统，信号处理系统，以及数据读取和运算系统等。测量结果需专用电路模块才能实现实时存储。因此装置的体积比较大而且成本高。

发明内容

本实用新型的目的之一在于提供一种无源非接触式的表面电位探头；该表面电位探头具有转接能力，便于在真空条件下使用；

目的之二是简化表面电位探测系统结构，降低探测装置成本。

为实现本实用新型的目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的无源非接触式的表面电位探头，包括前端探头106和电荷传感器105，其特征在于，所述的前端探头106与所述的电荷传感器105通过一转接头104连接一体；

所述的前端探头106由感应电极101，参考电极103，金属屏蔽壳102和所述的转接头104组成；其中所述的感应电极101为一金属片，由前端绝缘盖312固定在所述的前端探头106的金属屏蔽壳102上端口，一块导引金属片302设置在所述的感应电极101底面；一根外套弹簧304的第一金属杆305顶住所述的导引金属片302，所述的第一金属杆305经第一导线316和第二电阻317连接到转接头内部电极318，导线的另一端与所述的转接头106电连接；所述的弹簧304安装在一块中空上绝缘块314内，所述的中空上绝缘块314与安装在前端绝缘盖312下的支撑绝缘块303固定在一起，一块中空下绝缘块303固定在所述的中空上绝缘块314下面，所述的参考电极307固定在所述的中空下绝缘块306中，经一第二金属杆308连接到一根第二导线309上，再经第二电阻310连通到一个转接头内部电极318上；

所述的转接头内部电极318套装在一绝缘片319内，所述的绝缘片319安装在所述的中空下绝缘块306和尾端绝缘块321之间，所述的尾端绝缘块321外壁上有螺纹320；所述的转接头104的另一端与电荷传感器105电连接，也可以与同轴电缆相接后经转接接上电荷传感器电连接。

在上述的技术方案中，所述的电荷传感器可以采用美国PASCO公司的2132型传感器，也可以采用其它具有相同接口的电荷传感器。

当感应电极靠近对象物时，由于静电感应原理，感应电极背面会产生感应电荷；参考电极处于探头中间，由于受到探头金属屏蔽壳的屏蔽作用，在靠近对象物时不产生感应电荷；此时电荷传感器探测到感应电极和参考电极上电荷差量；电荷差量与对象物表面电位大小有关，经换算后得到对象物表面电位。

本实用新型的探测过程为：探头靠近对象物表面时，在感应电极上产生感应电荷，感应电荷量的大小与对象物表面电位大小有关；参考电极由于受到屏蔽不产生感应电荷；电荷传感器探测感应电极和参考电极间的电荷差量，其结果输入显示仪器，得到对象物表面电位。

与现有技术比，本实用新型具有以下优点

1，前端探头内部不需供电，前端探头对外界没有放电风险，可以用各种材料固定，且对人体没有伤害。

2，前端探头内部电路结构简单，前端探头上转接头可以使用同轴电缆连接，适用于真空等各种需转接的场合。

3，探测装置仅包含前端探头，电荷传感器和显示设备，小巧方便，成本低廉。