CN105223425B - 自动除静电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动除静电系统，包括静电测量探头、参考信号发生器、信号预处理单元、检波器和离子发生器，所述离子发生器产生的离子喷射至被测带电体表面，以消除所述被测带电体上的静电。本发明通过静电测量探头精确测得被测带电体的静电电量和极性，将测得的信号经过调制、放大、检波后控制高压离子发生器产生除静电离子，静电测量探头检测到的信号越强，则高压离子发生器产生的除静电离子越多，产生的离子向被测带电体表面喷射，除静电离子的极性与静电极性相反，可以中和静电，直到被测带电体表面静电被完全除去，除静电效果好。
Description
技术领域
本发明涉及静电防护技术领域，尤其涉及一种自动除静电系统。
背景技术
静电在生产生活中常常给人们带来不便，在工厂大批量生产路由器电路板以及手机电路板等的过程中，会由空气中的灰尘、物体的摩擦以及人体带来静电，微小的静电都可能击穿元器件，造成对电路板以及元器件的损坏，极高压的静电更会使人致命。尤其是工业生产中，如造纸业，印刷业，芯片制造业，静电放电常常会给它们带来毁灭性的破坏。
目前工厂所用的除静电设备，如静电环等，只能盲目地除静电，即不管物体表面带何种电荷，而统一向物体喷射正、负两种离子。这样做不能针对静电的极性和电量彻底地除去静电，因为在除去一种极性离子的同时可能引入另一种极性离子，所引入的离子对元器件有一定的不利影响。
发明内容
本发明的目的是为解决目前除静电设备不能针对静电的极性和电量彻底地除去静电，从而对元器件产生不利影响的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种自动除静电系统，包括静电测量探头、参考信号发生器、信号预处理单元、检波器和离子发生器，所述静电测量探头信号输出端连接到所述信号预处理单元的输入端，所述信号预处理单元的输出端连接到所述检波器的选波信号输入端，所述静电测量探头与所述参考信号发生器电磁耦合，所述参考信号发生器输出端连接到所述检波器的参考信号输入端，所述检波器的信号输出端连接到所述离子发生器的输入端，所述离子发生器产生的离子喷射至被测带电体表面，以消除所述被测带电体上的静电。
进一步地，所述信号预处理单元包括阻抗变换器和交流放大器，所述静电测量探头信号输出端连接到所述阻抗变换器输入端，所述阻抗变换器输出端连接到所述交流放大器输入端，所述交流放大器输出端连接到所述检波器的选波信号输入端；
所述阻抗变换器用于使所述静电测量探头的输出阻抗与所述交流放大器的输入阻抗相匹配；
所述交流放大器用于对所述静电测量探头的输出信号进行调制和放大，其输出的第一交流信号送至所述检波器的选波信号输入端。
进一步地，所述参考信号发生器包括线圈和振荡器，所述线圈与所述振荡器串联，所述线圈电磁耦合到所述静电测量探头，所述振荡器输出端连接到所述检波器的参考信号输入端；
当所述静电测量探头检测到静电信号时，在所述静电测量探头内产生电压，从而形成短暂的第一电流，所述第一电流产生磁场，所述线圈在所述磁场激发下产生第二电流，所述第二电流经所述振荡器转换为与所述第一交流信号相干的第二交流信号，用作所述检波器的参考信号。
进一步地，所述检波器为相敏检波器。
进一步地，所述静电测量探头包括极板、敏感电容和输入电阻，所述敏感电容和输入电阻并联后一端与所述极板连接，另一端接地。
进一步地，所述输入电阻＞1014欧姆。
进一步地，还包括电位显示器，所述电位显示器的输入端与所述检波器的信号输出端连接，用于实时显示所述静电测量探头检测到的静电的电位。
本发明通过静电测量探头精确测得被测带电体的静电电量和极性，将测得的信号经过调制、放大、检波后控制高压离子发生器产生除静电离子，静电测量探头检测到的信号越强，则高压离子发生器产生的除静电离子越多，产生的离子向被测带电体表面喷射，除静电离子的极性与静电极性相反，可以中和静电，从而消除与除静电离子等电量的静电；消除一部分静电后，静电测量探头检测到的信号也相应减小，则高压离子发生器产生的除静电离子也相应减少，如此一直循环下去，直到被测带电体表面静电被完全除去，除静电效果好。本发明根据被测带电体表面所带的不同电量，使电路工作在不同功率，避免了不必要的功率浪费。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明一个实施例的原理框图；
图3为本发明实施例中静电测量探头的结构示意图。
图中，静电测量探头1；阻抗变换器2；交流放大器3；相敏检波器4；线圈5；振荡器6；电位显示器7；离子发生器8；被测带电体9。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，且其不应理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明的自动除静电系统，包括静电测量探头、参考信号发生器、信号预处理单元、检波器和离子发生器，所述静电测量探头信号输出端连接到所述信号预处理单元的输入端，所述信号预处理单元的输出端连接到所述检波器的选波信号输入端，所述静电测量探头与所述参考信号发生器电磁耦合，所述参考信号发生器输出端连接到所述检波器的参考信号输入端，所述检波器的信号输出端连接到所述离子发生器的输入端，所述离子发生器产生的离子喷射至被测带电体表面，以消除所述被测带电体上的静电。
如图2和3所示的实施例，静电测量探头1包括极板、敏感电容Cb和输入电阻Rb，敏感电容Cb和输入电阻Rb并联后一端与所述极板连接，另一端接地。当静电测量探头1靠近被测带电体9时，极板就会和被测带电体9之间形成一个“电容”Cw，同时极板带上与被测带电体9所带电荷极性相反的电荷，这时敏感电容Cb上也带电，且Cb两个极板带电极性跟被测带电体9有关。
检波器采用相敏检波器4，信号预处理单元包括阻抗变换器2和交流放大器3，所述静电测量探头1信号输出端连接到所述阻抗变换器2输入端，所述阻抗变换器2输出端连接到所述交流放大器3输入端，所述交流放大器3输出端连接到相敏检波器4的选波信号输入端。所述阻抗变换器2用于使所述静电测量探头1的输出阻抗与所述交流放大器3的输入阻抗相匹配；所述交流放大器3用于对所述静电测量探头1的输出信号进行调制和放大，其输出的第一交流信号送至所述相敏检波器4的选波信号输入端。
静电具有电量少、电压高的特点，因此所测得数据的少许流失对结果的影响都是非常大的。为使整个电路传输功率最大化，需要阻抗变换器2对电路进行调整，使得前后级输入输出阻抗匹配，达到最大传输功率。
交流放大器3具有降低漂移及低噪声的特点，而静电测量探头1所采集到的信号非常微弱，不可能直接传输到后级，而且采集到的信号不能进行传输，必须要加载在载波上。此电路中使用交流信号做载波，这样有利于后续电路的检波。为了保持信号的完整性并有效放大，此处选用交流放大器3。
参考信号发生器包括线圈5和振荡器6，所述线圈5与所述振荡器6串联，所述线圈5电磁耦合到所述静电测量探头1，所述振荡器6输出端连接到相敏检波器4的参考信号输入端；当所述静电测量探头1检测到静电信号时，在所述静电测量探头1内产生电压，从而形成短暂的第一电流，所述第一电流产生磁场，所述线圈5在所述磁场激发下产生第二电流，所述第二电流经所述振荡器6转换为与所述第一交流信号相干的第二交流信号，用作相敏检波器4检波的参考信号。相敏检波器4以振荡器6传输的第二交流信号作为参考信号，将从交流放大器3传输过来的第一交流信号中的有用信号提取出来，滤掉无用信号。此时即可得到被测带电体9的带电量及带电极性。根据相敏检波器4检测的静电极性及静电电量大小触发离子发生器8产生与被测带电体9表面静电极性相反的离子并喷向被测带电体9表面，离子发生器8所发射的离子是直接喷射到空气中的，被测带电体9吸引所喷射的离子，达到中和所带静电的效果。
由于静电电量很小，所以在静电测试过程中即使有少量电荷从带电体流入静电测量探头1或泄露掉，都会造成很大的测量误差，而且引入的静电测量探头1对原来场分布也会产生很大的影响，为降低静电测量探头1对静电测试的影响，要求静电测量探头1具有很小的输入(或耦合)电容，即敏感电容Cb很小，切要求极高的输入电阻Rb，优选地，Rb＞1014欧姆。
优选地，还可在相敏检波器4输出端连接电位显示器7，用于实时显示静电测量探头1检测到的静电的电位。
假设被测带电体9带电+KQ，经过静电测量探头1检测后经阻抗变换器2进行阻抗匹配，再经过交流放大器3进行调制放大后，输出第一交流电流信号或幅度为XU的电压信号，信号经过相敏检波器4后，一路输出正脉冲并控制离子发生器8产生负电荷，同时输出一直流电压分量X2U，在电位显示器7算法的控制下，显示电位极性和大小，相敏检波器4控制离子发生器8产生电量为X3Q，极性为负的电荷，-X3Q的电荷与被测物+KQ中和，消除+KQ的静电，此时静电测量探头1采集到的信号减小，后级电路随之变化，而线圈5也采集到较小信号，通过振荡器6传输给相敏检波器4做参考信号，检测到的信号变小，离子发生器8接收到信号，功率减少。如此一直循环下去，直到物体表面静电被完全除去。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.自动除静电系统，其特征在于，包括静电测量探头、参考信号发生器、信号预处理单元、检波器和离子发生器，所述静电测量探头信号输出端连接到所述信号预处理单元的输入端，所述信号预处理单元的输出端连接到所述检波器的选波信号输入端，所述静电测量探头与所述参考信号发生器电磁耦合，所述参考信号发生器输出端连接到所述检波器的参考信号输入端，所述检波器的信号输出端连接到所述离子发生器的输入端，所述离子发生器产生的离子喷射至被测带电体表面，以消除所述被测带电体上的静电；
所述静电测量探头包括极板、敏感电容Cb和输入电阻Rb，所述敏感电容Cb和所述输入电阻Rb并联后一端与所述极板连接，另一端接地；当所述静电测量探头靠近被测带电体时，所述极板和被测带电体之间形成一个电容Cw，带上与被测带电体所带电荷极性相反的电荷；敏感电容Cb上也带电，且敏感电容Cb中的两个极板带电极性跟被测带电体有关。
2.根据权利要求1所述的自动除静电系统，其特征在于，所述信号预处理单元包括阻抗变换器和交流放大器，所述静电测量探头信号输出端连接到所述阻抗变换器输入端，所述阻抗变换器输出端连接到所述交流放大器输入端，所述交流放大器输出端连接到所述检波器的选波信号输入端；
所述阻抗变换器用于使所述静电测量探头的输出阻抗与所述交流放大器的输入阻抗相匹配；
所述交流放大器用于对所述静电测量探头的输出信号进行调制和放大，其输出的第一交流信号送至所述检波器的选波信号输入端。
3.根据权利要求2所述的自动除静电系统，其特征在于，所述参考信号发生器包括线圈和振荡器，所述线圈与所述振荡器串联，所述线圈电磁耦合到所述静电测量探头，所述振荡器输出端连接到所述检波器的参考信号输入端；
当所述静电测量探头检测到静电信号时，在所述静电测量探头内产生电压，从而形成短暂的第一电流，所述第一电流产生磁场，所述线圈在所述磁场激发下产生第二电流，所述第二电流经所述振荡器转换为与所述第一交流信号相干的第二交流信号，用作所述检波器的参考信号。
4.根据权利要求3所述的自动除静电系统，其特征在于，所述检波器为相敏检波器。
5.根据权利要求1所述的自动除静电系统，其特征在于，所述输入电阻＞1014欧姆。
6.根据权利要求1-5任一项所述的自动除静电系统，其特征在于，还包括电位显示器，所述电位显示器的输入端与所述检波器的信号输出端连接，用于实时显示所述静电测量探头检测到的静电的电位。
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