[发明专利]一种低静电火花能量产生及测量方法

说明书

本发明公开了一种低静电火花能量产生及测量方法，该方法主要流程为：在给定充电电压条件下，测试获取不同储能电容对应放电电压；根据充放电电压变化计算线路前、后级寄生电容；选择不同充电电压与储能电容进行火花放电，测试获取火花发生电路电流波形；根据电流波形与寄生电容计算放电端电压波形；计算放电总能量，计算电阻抵消能量，二者相减得到火花能量；拟合建立火花能量与充电电压关系式。本发明通过电阻分压降低火花能量，同时避免了探头接触造成的火花能量流失与信号波形相位误差，提高了静电火花能量产生和测试的精度，为敏感性易燃气体与粉尘云的最小点火能测试提供支撑。

技术领域

本发明涉及一种低静电火花能量产生及测量方法。

背景技术

最小点火能表示能够引起被测物质点火的最低火花能量，是评估可燃性气体、粉尘燃爆危险性的重要参数，对于相关工业生产、运输、处理过程中的防爆抑爆设计起到重要参考作用。研究表明，许多可燃性气体和纳米级颗粒粉末所形成的粉尘云在空气中的最小点火能低于1mJ，评估这些样品最小点火能所需的点火能量极低。

根据传统电容存储能量计算公式点火能量的大小由储能电容C与充电电压 U共同决定，由于存在击穿电压的限制，低静电火花能量的产生要求储能电容尽可能的小，然而线路间寄生电容的存在难以避免，特别是低静电火花能量产生所需的储能电容与寄生电容处于同一数量级，寄生电容带来的额外能量使得低于1mJ的静电火花能量存在较大偏差。

为了获得更为准确的火花能量值，目前常采用的方法是利用高压探头与电流探头直接测量放电电极两端的电压波形与电流波形，通过公式E＝∫UIdt积分求取火花能量值。然而在低静电火花能量的测量中，使用电压探头直接测量火花间隙会使得火花电荷流入测量电路接地端，导致难以产生静电火花，并且电流信号与电压信号之间的相位误差难以避免，严重影响积分结果的准确性，因此该方法并不适用于低静电火花能量的测量。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种低静电火花能量产生及测量方法，旨在产生低静电火花能量的同时，提高测量准确性，并且提升测试效率，为敏感性气体与粉尘云的最小点火能测试提供支撑。

为了实现上述目的，本发明在计算放电能量时考虑了寄生电容的影响，利用电流波形计算得到电压波形，以此代替电压探头测量，提供了一种非接触且无相位误差的低静电火花能量产生及测量方法，包括以下步骤：

S1、在给定充电电压条件下，测试获取不同储能电容对应放电电压；

S2、根据充放电电压变化计算线路前、后级寄生电容；

S3、选择不同充电电压与储能电容进行火花放电，测试获取火花发生电路电流波形；

S4、根据电流波形与寄生电容计算放电端电压波形；

S5、计算放电总能量，计算电阻抵消能量，二者相减得到火花能量；

S6、拟合建立火花能量与充电电压关系式。

低静电火花能量的产生要求储能电容尽可能的小，然而储能电容越小，静电火花能量受寄生电容影响越大，同时接触测量造成的能量损失也不可被忽略。本发明根据影响的不同，将线路寄生电容分为前、后级进行测量；采用小电容充放电产生火花能量，并通过串联电阻分压作用降低火花能量，减小了寄生电容的影响；利用放电电流波形计算得到电压波形，以此代替电压探头测量，避免了探头接触造成的火花能量流失以及电流波形与电压波形的相位误差，最后拟合建立火花能量与充电电压的关系式，提高了测试效率，为敏感性易燃气体与粉尘云的最小点火能测试提供支撑。

附图说明

图1为根据本发明实施例的低静电火花能量产生及测量流程图。

图2为根据本发明实施例的寄生电容测量电路示意图。

图3为根据本发明实施例的火花能量发生电路示意图。