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CN109856467B - 一种人体静电测量装置 - Google Patents

一种人体静电测量装置 Download PDF

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CN109856467B
CN109856467B CN201910214218.XA CN201910214218A CN109856467B CN 109856467 B CN109856467 B CN 109856467B CN 201910214218 A CN201910214218 A CN 201910214218A CN 109856467 B CN109856467 B CN 109856467B
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秦三团
曹玮
程巍
申宁
范瑾
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Xian University of Posts and Telecommunications
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Xian University of Posts and Telecommunications
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Abstract

本发明适用于电学领域，提供了一种人体静电测量装置。人体静电测量装置包括处理器、分别与处理器电连接的压力传感器、输出模块和电池，电池还与压力传感器和输出模块电连接；人体静电测量装置还包括一根固定在转轴上的第一金属静电臂和一根与转轴活动连接的第二金属静电臂，转轴连接有金属导体，压力传感器固定在第二金属静电臂的转动区域，转轴是导电材质。本发明实施例提供的人体静电测量装置不需要接地，可以戴在手腕上，可以持续测试，随时测量人体静电，若手腕带电，静电电压值可以通过输出模块输出，这就可以极为有效地提醒工作人员进行静电释放，最大程度的降低工作中静电的危险。

Description

一种人体静电测量装置
技术领域
本发明属于电学领域，尤其涉及一种人体静电测量装置。
背景技术
现有技术的便携式静电电压测量设备测量静电主要有两种方式：接触式和非接触式。无论接触式还是非接触式，静电电压测量的原理都为感应分压法。如图1所示，左边产生静电电压E0，A区为待测静电电压区，该电压经过电容C0和电容Cb感应分压后，在电容Cb两端测量电压Eb。然而该方法必须要求整个系统需要接地，且测试具有间断性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人体静电测量装置，旨在解决现有技术的便携式静电电压测量设备必须要求整个系统需要接地，且测试具有间断性的问题。
本发明提供了一种人体静电测量装置，包括处理器、分别与处理器电连接的压力传感器、输出模块和电池，电池还与压力传感器和输出模块电连接；人体静电测量装置还包括一根固定在转轴上的第一金属静电臂和一根与转轴活动连接的第二金属静电臂，转轴连接有金属导体，压力传感器固定在第二金属静电臂的转动区域，转轴是导电材质，电荷在第一金属静电臂、第二金属静电臂、转轴和金属导体之间传递。
本发明还提供了一种人体静电测量装置，包括处理器、分别与处理器电连接的压力传感器、输出模块和电池，电池还与压力传感器和输出模块电连接；人体静电测量装置还包括金属导体、一根固定在转轴上的第一金属静电臂和一根与转轴活动连接的第二金属静电臂，第一金属静电臂和第二金属静电臂分别直接与金属导体接触或者通过金属导线与金属导体连接，压力传感器固定在第二金属静电臂的转动区域，电荷在第一金属静电臂、第二金属静电臂和金属导体之间传递。
进一步地，转轴分别连接在第一金属静电臂的中部和第二金属静电臂中部，第一金属静电臂围绕转轴对称，第二金属静电臂围绕转轴对称，第一金属静电臂和第二金属静电臂之间围绕转轴对称。
进一步地，第一金属静电臂和第二金属静电臂位于同一平面。
进一步地，人体静电测量装置呈手表或手环的形态。
在本发明中，由于人体静电测量装置包括一根固定在转轴上的第一金属静电臂和一根与转轴活动连接的第二金属静电臂，转轴连接有金属导体，压力传感器固定在第二金属静电臂的转动区域，转轴是导电材质，电荷在第一金属静电臂、第二金属静电臂、转轴和金属导体之间传递；或者，金属导体直接与第一金属静电臂和第二金属静电臂接触，或者通过金属导线与第一金属静电臂和第二金属静电臂连接，电荷在第一金属静电臂、第二金属静电臂和金属导体之间传递。因此，本发明实施例提供的人体静电测量装置不需要接地，可以戴在手腕上，可以持续测试，随时测量人体静电，若手腕带电，静电电压值可以通过输出模块输出，例如显示在显示屏上或者通过扬声器播报，且超过规定数值后可以在扬声器报警。这就可以极为有效地提醒工作人员进行静电释放，最大程度的降低工作中静电的危险。
附图说明
图1是现有技术的静电电压测量的原理图。
图2是本发明实施例提供的人体静电测量装置的电路原理框图。
图3是本发明实施例提供的人体静电测量装置中的第一金属静电臂、转轴、第二金属静电臂和金属导体的连接示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
请参阅图2和图3，本发明实施例提供的人体静电测量装置包括处理器11、分别与处理器11电连接的压力传感器12、输出模块和电池15，输出模块可以是显示屏13和/或扬声器14，电池15还与压力传感器12和输出模块电连接。人体静电测量装置还包括一根固定在转轴16上的第一金属静电臂17和一根与转轴16活动连接的第二金属静电臂18，转轴16连接有金属导体19，金属导体19可以与人体的手腕接触。压力传感器12固定在第二金属静电臂18的转动区域，例如压力传感器12安装在电路板上，电路板位于第二金属静电臂18的下方，压力传感器12具体可以是位于离第一金属静电臂17末端的距离r处。转轴是导电材质。电荷在第一金属静电臂、第二金属静电臂、转轴和金属导体之间传递。
本发明实施例提供的人体静电测量装置中的金属导体也可以不与转轴连接，直接与第一金属静电臂和第二金属静电臂接触，或者通过金属导线与第一金属静电臂和第二金属静电臂连接，则转轴可以是绝缘材质，电荷在第一金属静电臂、第二金属静电臂和金属导体之间传递。
在本发明实施例中，转轴分别连接在第一金属静电臂的中部和第二金属静电臂中部，第一金属静电臂可以是围绕转轴对称也可以不对称，第二金属静电臂围绕转轴对称，第一金属静电臂和第二金属静电臂之间围绕转轴对称。从而通过杠杆原理抵消掉第一金属静电臂和第二金属静电臂的自身重力对压力传感器的影响。也就是说第二金属静电臂靠近压力传感器那半边的重力会被另外半边的重力通过转轴抵消掉，就像天平的原理。第一金属静电臂和第二金属静电臂位于同一平面。本发明实施例提供的人体静电测量装置可以呈手表或手环的形态。处理器可以是单片机、MCU等。
本发明实施例提供的人体静电测量装置的工作原理如下：
由于人体近似于一个导体，从业人员工作主要用手，因此，人体产生的静电，大多可由裸手去检测，或者释放。因此，将本发明实施例提供的人体静电测量装置戴在手腕上时，若手腕带电，则人体的电荷通过金属导体传递到金属转轴，再由金属转轴传送至第一金属静电臂和第二金属静电臂，或者，人体的电荷通过金属导体直接或通过金属导线传送到第一金属静电臂和第二金属静电臂；电荷在第一金属静电臂和第二金属静电臂上均匀分布，从而在第一金属静电臂和第二金属静电臂之间产生静电力的作用。由于第二金属静电臂是活动的，因此该静电力会使第二金属静电臂向远离第一金属静电臂的方向转动，转到压力传感器的位置就被压力传感器挡住转不动了，此时斥力作用到压力传感器上被测试出来，由于第一金属静电臂和第二金属静电臂的对称性，该压力不受自身重力影响。当压力传感器测量出受到的压力，则将第一金属静电臂和第二金属静电臂之间的受力情况简化为2个点电荷间的受力，根据库仑定律公式：U＝kQ1Q2/r，或者F＝kQ1Q2/r2，其中U为第一金属静电臂和第二金属静电臂之间的电压，F为第一金属静电臂和第二金属静电臂之间的受力，K为库仑常数，k＝9.0×109Nm2/C2，Q1，Q2分别为位于第一金属静电臂和第二金属静电臂的电量，r是压力传感器离第一金属静电臂的距离。通过计算可得到Q1和Q2的值，即静电电量的值。然后再根据库伦公式可计算出手直接接触物体时的静电电压(此时距离r用很小的距离比如0.1mm计算，代表直接接触)。处理器收到压力传感器的数据后计算得到静电电压值通过输出模块输出，例如显示在显示屏上或者通过扬声器播报，且超过规定数值后可以在扬声器报警。
在本发明中，由于人体静电测量装置包括一根固定在转轴上的第一金属静电臂和一根与转轴活动连接的第二金属静电臂，转轴连接有金属导体，压力传感器固定在第二金属静电臂的转动区域，转轴是导电材质，电荷在第一金属静电臂、第二金属静电臂、转轴和金属导体之间传递；或者，金属导体直接与第一金属静电臂和第二金属静电臂接触，或者通过金属导线与第一金属静电臂和第二金属静电臂连接，电荷在第一金属静电臂、第二金属静电臂和金属导体之间传递。因此，本发明实施例提供的人体静电测量装置不需要接地，可以戴在手腕上，可以持续测试，随时测量人体静电，若手腕带电，静电电压值可以通过输出模块输出，例如显示在显示屏上或者通过扬声器播报，且超过规定数值后可以在扬声器报警。这就可以极为有效地提醒工作人员进行静电释放，最大程度的降低工作中静电的危险。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种人体静电测量装置，其特征在于，包括处理器、分别与处理器电连接的压力传感器、输出模块和电池，电池还与压力传感器和输出模块电连接；人体静电测量装置还包括一根固定在转轴上的第一金属静电臂和一根与转轴活动连接的第二金属静电臂，转轴连接有金属导体，压力传感器固定在第二金属静电臂的转动区域，转轴是导电材质，电荷在第一金属静电臂、第二金属静电臂、转轴和金属导体之间传递；转轴分别连接在第一金属静电臂的中部和第二金属静电臂中部，第一金属静电臂围绕转轴对称，第二金属静电臂围绕转轴对称，第一金属静电臂和第二金属静电臂之间围绕转轴对称；第一金属静电臂和第二金属静电臂位于同一平面；压力传感器安装在电路板上，电路板位于第二金属静电臂的下方。
2.如权利要求1所述的人体静电测量装置，其特征在于，人体静电测量装置呈手表或手环的形态。
3.如权利要求1所述的人体静电测量装置，其特征在于，处理器是单片机或MCU，输出模块是显示屏和/或扬声器。
4.一种人体静电测量装置，其特征在于，包括处理器、分别与处理器电连接的压力传感器、输出模块和电池，电池还与压力传感器和输出模块电连接；人体静电测量装置还包括金属导体、一根固定在转轴上的第一金属静电臂和一根与转轴活动连接的第二金属静电臂，第一金属静电臂和第二金属静电臂分别直接与金属导体接触或者通过金属导线与金属导体连接，压力传感器固定在第二金属静电臂的转动区域，电荷在第一金属静电臂、第二金属静电臂和金属导体之间传递；转轴分别连接在第一金属静电臂的中部和第二金属静电臂中部，第一金属静电臂围绕转轴对称，第二金属静电臂围绕转轴对称，第一金属静电臂和第二金属静电臂之间围绕转轴对称；第一金属静电臂和第二金属静电臂位于同一平面；压力传感器安装在电路板上，电路板位于第二金属静电臂的下方。
5.如权利要求4所述的人体静电测量装置，其特征在于，人体静电测量装置呈手表或手环的形态。
6.如权利要求4所述的人体静电测量装置，其特征在于，处理器是单片机或MCU，输出模块是显示屏和/或扬声器。
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