[发明专利]一种静电电位测量系统，方法以及设备

说明书

本发明提供一种静电电位测量系统，方法以及设备，微处理器与激励信号发生模块连接，微处理器通过激励信号发生模块向待测静电传感器发出激励信号，驱动待测静电传感器；微处理器通过与信号调理转换模块连接，微处理器获取经过信号调理转换模块处理后的待测静电传感器输出信号；微处理器通过与测距模块连接，使测距模块进行距离探测并读取返回数据，微处理器根据测试距离对待测静电传感器结果进行补偿计算，微处理器将测量结果通过人机交互模块显示出来。针对静电防护工程中对静电电位实时测量的需求，具有可靠性高、功耗低、测试距离可变、环境适应性强等优点，同时消除了因测试距离引起的系统测量误差。

技术领域

本发明涉及静电电位测量领域，尤其涉及一种静电电位测量系统，方法以及设备。

背景技术

MEMS静电传感器原理示意图如图1所示，接地屏蔽电极与驱动电极的可动部分刚性连接在一起，屏蔽电极在驱动部件带动下以正弦函数规律进行水平往复运动，周期性遮蔽被测带电体表面与传感器感应电极之间的电场。当感应电极垂直于带电物体所产生的电场时，传感器感应电极表面有感应电荷产生，最终在正负感应电极上分别产生与被测表面电位成正比的相位相反、幅度相等的交变感应电流信号i+和i-。

由于MEMS芯片结构微小、内部构造复杂，敏感结构之间存在耦合干扰等原因，MEMS静电传感器感应电流非常小，信噪比较低，增加了MEMS静电传感器接口测试测量的难度，目前的测试过程误差较大，测试过程中，干扰因素较多，导致静电电位测量失准，失控。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种静电电位测量系统，包括：微处理器，信号调理转换模块，待测静电传感器，激励信号发生模块，测距模块以及人机交互模块；

微处理器与激励信号发生模块连接，微处理器通过激励信号发生模块向待测静电传感器发出激励信号，驱动待测静电传感器；

微处理器通过与信号调理转换模块连接，微处理器获取经过信号调理转换模块处理后的待测静电传感器输出信号；

微处理器通过与测距模块连接，使测距模块进行距离探测并读取返回数据，微处理器根据测试距离对待测静电传感器结果进行补偿计算，微处理器将测量结果通过人机交互模块显示出来。

需要进一步说明的是，激励信号发生模块包括：相位累加器、波形存储器、数模转换器和低通滤波器；

激励信号发生模块根据微处理器发送的激励信号，向待测静电传感器发出两路幅值相等、相位相差180°的正弦信号作为激励，

激励信号发生模块由50MHz晶振提供基准时钟信号，通过三线SPI接口与微处理器进行数据通信。

三线SPI接口的接口信号包括时钟信号SLK，数据信号SDA以及帧同步信号FSYNC，实现片内频率寄存器和相位寄存器的配置。

需要进一步说明的是，信号调理转换模块包括：信号调理电路和模数转换器；

信号调理电路包括：电阻R1，电阻R2，运放器U1以及运放器U2；

信号调理电路的输入端与运放器U1正极输入端连接；

运放器U1负极输入端，运放器U1输出端，分别与运放器U2正极输入端连接；

运放器U2负极输入端分别与电阻R1第一端和电阻R2第一端连接；

电阻R1第二端接地；

电阻R2第二端和运放器U2输出端分别与信号调理电路连接；

模数转换器采用AD7606，模数转换器的数据转换结果通过三线SPI接口传输至微处理器。

需要进一步说明的是，测距模块采用超声波传感器KS103-485；