[发明专利]基于静电放电瞬态场强测量系统的实验装置及其实验方法

说明书

本发明公开了基于静电放电瞬态场强测量系统的实验装置，包括静电放电瞬态场强测量系统和实验装置，静电放电瞬态场强测量系统由瞬变静电场强传感器、高频信号处理器、放大器和数据采集单元四部分组成，实验装置包括对静电放电瞬变场强测量系统进行标定的实验装置和利用静电放电瞬态场强测量系统测量静电放电场强的测量实验装置，还包括基于静电放电瞬态场强测量系统的实验方法，实验方法包括标定实验方法和不同放电电荷转移量、不同粉堆高度的静电放电实验方法，不受场强传感器位置、方向的影响，易于实现防爆，安全性较好；同时还可测量静电放电电荷转移量，可定量计算出静电放电能量。

技术领域

本发明涉及含能材料技术领域，具体为基于静电放电瞬态场强测量系统的实验装置及其实验方法。

背景技术

含能材料：是一种具有高能量密度的亚稳定物质，在经特定刺激方式激发后会迅速地释放大量能量实现对周围物的毁伤。

静电电荷量：用于度量电荷多少的物理量，是表征物料与其它物体摩擦并积累静电的难易程度，是表征物料带电能力的重要参数。

静电放电：静电放电是指具有不同静电电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移。静电放电一般具有强电场、瞬间大电流、高电位及宽带电磁干扰等特点，放电能量将会导致火炸药等燃烧爆炸。

静电放电是引发含能材料燃烧爆炸的主要因素之一。1999～2009年期间，某军工集团公司由于静电引发的事故12起，占事故总数的18.2％，静电放电成为了继摩擦、撞击等因素的第三大事故触发因素。因此，开展含能材料生产过程静电放电监测技术研究，已成为行业的急迫需求。

静电放电定量测量技术是防止含能材料粉体静电灾害的有效手段，其中放电信号的捕获、测量信号与放电能量的定量关系是急需解决的两大技术难题。对于放电信号的捕获研究较多，如张悦等采用对周天线开展了电晕放电辐射信号的探测系统与识别方法研究；刘尚合等采用双锥天线、对数周期天线、喇叭天线等方式，开展了电晕放电辐射信号远距离探测技术研究；樊高辉等采用螺旋天线，开展了远距离电晕放电检测的窄带测试系统研究；周本谋等利用电磁辐射场接收天线及信号调制电路，开展了粉体工业典型静电放电电磁辐射场测试研究，获得了放电的电磁场频谱分布规律。上述采用天线测量放电电磁辐射信号的方式应用在含能材料环境中存在一些技术障碍，如：测量系统受到位置、方向等因素影响，不易实现电气防爆；测量方式易受作业现场环境及其他设备的干扰等。

目前主要采用测量电磁辐射信号进行静电放电监测，但电磁辐射的测量具有以下缺点：

1.受到电磁辐射场传感器耦合尺寸、传感器位置与方向等多因素影响，难以获得测量信号与放电能量的定量关系；

2.测量方式易受作业现场环境及其他设备的干扰，不易实现防爆，不适用于含能材料静电放电信号的测量。

基于此，本发明设计了基于静电放电瞬态场强测量系统的实验装置及其实验方法，不受场强传感器位置、方向的影响，易于实现防爆，安全性较好；同时还可测量静电放电电荷转移量，可定量计算出静电放电能量。

发明内容

本发明的目的在于提供基于静电放电瞬态场强测量系统的实验装置及其实验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于静电放电瞬态场强测量系统的实验装置，包括静电放电瞬态场强测量系统和实验装置，

静电放电瞬态场强测量系统由瞬变静电场强传感器、高频信号处理器、放大器和数据采集单元四部分组成，所述瞬变静电场强传感器通过信号线与放大器的输入端相连接，所述放大器的输出端与数据采集单元相连接，所述高频信号处理器连接于瞬变静电场强传感器与放大器之间，

所述的实验装置包括对所述静电放电瞬变场强测量系统进行标定的实验装置和利用静电放电瞬态场强测量系统对不同放电电荷转移量、不同粉堆高度静电放电进行测量的静电放电场强测量实验装置。