静电的测量 | 静电解决方案-青岛澳波泰克仪器有限公司

在着手处理静电问题之前，首要且关键的一步是确认静电的存在与否，即“定位”静电。然而，静电具有隐匿性，无法通过肉眼直接观测到，这给我们的初步判断带来了挑战。

尽管如此，我们仍可通过观察静电引发的现象来间接判断其存在。例如，当静电导致片材异常贴合或灰尘无故吸附等可视问题时，我们可以推断出该区域存在静电。然而，这种方法受限于只能识别出已产生明显影响的静电。

为了更全面地检测和量化静电，我们需要借助专业的测量仪器。这些仪器具备高灵敏度，能够捕捉到静电的微弱信号，并将其转化为可量化的数据，从而帮助我们准确地识别出那些未产生明显表象问题的静电区域。同时，测量仪还能提供关于静电量的具体数值，这对于我们后续制定针对性的静电对策至关重要。

因此，在采取静电措施之前，我们必须借助有效的手段来“定位”并了解静电的存在和强度，这是确保措施有效性和针对性的基础。

调查静电，需要使用名为静电测量仪的专用测量设备。只需将静电测量仪对准需要测量的对象物，就能轻松测量出静电量。

静电测量设备，正式上被称为“表面电位传感器”或“静电电位测量仪”，是专门用于检测物体表面静电电位的工具。以下是一个具体的应用实例：

如图所示，左侧展示的是使用静电测量仪对印刷电路板进行静电测量的场景。在这个过程中，操作人员只需将测量仪的探头对准印刷电路板，仪器便能迅速捕捉到电路板表面的静电电位，并转化为可读的数值显示出来，从而实现对静电量的精确测量。

在实际的制造环境中，静电测量的需求多种多样。例如，可能需要同时监测生产线上的多个位置，以确保整个生产流程的静电控制效果；或者需要对某个特定位置进行持续的静电监测和记录，以便分析静电产生的规律和趋势。为了满足这些不同的需求，静电测量仪被设计成了多种类型，每种类型都具备其独特的功能和特点。

因此，在选择静电测量仪时，必须根据具体的测量目的和条件进行综合考虑。只有选择了合适的测量仪，才能确保测量结果的准确性和可靠性，为后续的静电对策提供有力的数据支持。

手持式静电测量仪: 可手持测量

在线型静电测量仪: 安装在生产线上测量

测量静电大小的“标准”是什么？是“电压”。静电的大小，可以用电压的大小来表示。
假设用静电测量仪测量了某个对象物。产品A的测量结果为100 V。产品B的测量结果为500 V。此时，电压更高的产品B所带的静电更多，带电量也更大。可以认为电压越高，带电量越大；电压越低，带电量越小。

测量环境相关注意事项

静电检测设备的正式称谓包括“表面电位传感器”与“静电电位测试仪”。以具体实例来说，比如测量印刷电路板上的静电时，操作人员只需简单地将测试仪对准目标电路板，设备便能即刻捕捉到其表面的静电水平，并以直观的数字形式显示出来，实现了静电量的精确量化。

在生产环境中，静电检测的需求纷繁复杂，有的需要同时监控生产线上的多个点位，有的则要求对特定区域进行持续的监测与数据记录。为了满足这些多样化的需求，市场上提供了多种类型的静电测试仪，它们各自具备独特的功能与优势。因此，在选择合适的静电测试仪时，必须仔细考虑测量的目的、环境条件以及所需的精确度等因素，以确保所选设备能够满足实际需求，并提供准确可靠的测量结果。

由于表面电位计不会检测电位，而是对电场强度进行检测，因而存在距离依赖性。在电压反馈型表面电位计中，将对表面电位传感器施加电位（与表面电位计相同），且传感器的输出将为0。即，为确保表面电位传感器检测出的电场强度为0，将对高电压电源的输出电压进行调整。表面电位传感器检测出的电场强度为0 时，被测目标物的电压也将与传感器的电压保持一致。即，高电压电源的输出电压将等于被测目标物的电压。图3 显示电压反馈型表面电位计的结构示例。

电压反馈型表面电位计在静电测量领域具有其独特的优势，主要体现在其距离依赖性较小这一点上。然而，其可测电压范围却受限于可输出高电压电源的电压范围，这是其一个较为明显的局限。不过，随着技术的进步，一些新型的电位计已经能够克服这一局限。

这些新型电位计不仅能够对高电压电源的输出电压进行控制，还能通过其输出电压和表面电位计的输出值，来间接测量被测目标物的表面电位。这种方法使得电位计的可测电压范围不再受限于高电压电源的输出电压范围，从而大大扩展了其应用范围，能够对更大范围的电压进行测量。

除了电压反馈型表面电位计及其改进版本外，还有以下几种静电测量方法：

静电电压检测：使用电压计或电位差计等仪器直接测量物体表面的静电电压。这种方法简单直接，可以快速判断物体是否带有静电以及静电的强弱。
静电电场检测：利用静电场密度计或电场仪测量物体表面的静电场强度。这种方法能够定量地测量静电场的强度，并评估其对周围环境的影响。
静电电流检测：通过电流计或电荷计等仪器测量物体表面的静电电流。这种方法可以检测物体表面静电电荷的大小及其变化情况，对于研究静电的产生和消散过程具有重要意义。

每种静电测量方法都有其独特的应用场景和优势，选择哪种方法取决于具体的测量需求和条件。在实际应用中，可以根据被测物体的特性、测量环境的要求以及测量精度的需求等因素综合考虑，选择最适合的静电测量方法。

箔验电器
电量计（电流积分法）
法拉第笼法

靠近带电物，检查是否带电。
图4 显示箔验电器的概要。上部带有金属电极，与其相连的金属棒伸入玻璃瓶内。同时金属棒的尖端装有金属箔。
带电物靠近金属电极后，受静电诱导影响，带电物和反向极性的电荷将会被诱导至电极。金属箔一侧出现了与带电物同极性的电荷。由于金属箔间的电荷极性相同，因此，电荷间施加的力（库仑力）互斥，将会导致金属箔张开。带电物的带电越强，金属箔的张开幅度越大。带电物远离后，电荷的诱导将会消失，金属箔闭合。由于无需电源，使用方便。但是，由于各种因素的影响，如：重力方向的影响；单个验电器无法知晓带电极性；或带电强度无法数值化等，生产现场不常使用。

在电量计的应用中，其主要功能是测量物体的电荷量。这一过程通常要求电量计的探针与带电物体直接接触，其操作方式类似于我们熟悉的万能表。然而，电量计的一大优势在于它能够捕捉到那些极其微小的电流（或电荷），这是许多万能表所无法实现的。图5中展示的就是电量计的基本结构和工作原理的概要。

值得注意的是，为了确保电量计能够准确测量电荷量，被测物体必须是导体，这样电荷才能在其表面自由移动。如果物体是绝缘体，电荷将无法在其上流动，从而导致电量计无法进行有效测量。

此外，还有一点需要特别注意：在测量过程中，带电物体会因为电荷的转移而逐渐失去其原有的电荷量。这意味着对于同一个样本，我们只能进行一次有效的电荷量测量，之后由于电荷的流失，再次测量的结果将不再准确。这一特性也限制了电量计在日常测量中的广泛应用。

鉴于上述原因，对于那些难以测量或尺寸较小的设备带电量的检测，我们通常更倾向于使用表面电位计。表面电位计能够在不直接接触被测物体的情况下，通过测量其表面电位来间接评估其带电量，从而克服了电量计在应用上的诸多限制。

与电量计相同，将对带电的电荷量进行测量。而且测量电荷量时不会流失电荷。法拉第笼法一如其名，它通过使用一种名叫法拉第笼的容器，对电荷量进行测量。
图6 显示法拉第笼法的原理图。存在充分绝缘的内侧电极和接地的外侧电极。将带电物放入内侧电极的内部后，根据带电物的带电大小，电荷将会被诱导至内侧电极。外侧电极已接地。过测量内侧电极和外侧电极的电位差Vm，计算出带电物的电荷量。
法拉第笼法可正确测量带电电荷，但所测对象仅局限于进入笼中的物体。因此，制造现场中，可进行简单测量的表面电位计使用更为频繁。