非接触式静电检测仪设计(附件)
静电是一种十分普遍的自然现象，因其所产生的危害一般都很严重，所以人们对待它都是十分的小心。在现实生活中，人们已经采取了很多的措施来防止静电产生危害。到目前为止，检测静电的方法一共有两种，一是接触式的，二是非接触式的。在这之中，接触式的是要通过触碰导体来检测，它容易受到电容和阻抗的影响，并且接触式的测量精度还很低。另外一种，就是非接触式的，其测量是不用接触导体的。因此，它可以测量的物体种类比接触式的要多得多。以上两种方法都利用了同一个原理，那就是静电感应原理。静电感应，顾名思义，就是利用一个静电探头，将其逐渐靠近电源，用它们之间的电场来测量电位。关键词 静电，非接触，检测仪
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究意义 1
1.3 课题研究现状 2
2 非接触式静电检测仪的原理和方案介绍 2
2.1 非接触式静电检测仪的原理 2
2.2 非接触式静电检测仪的方案介绍 3
3 非接触静电检测仪的整体设计框图 4
4 非接触静电检测仪的设计 4
4.1 信号检测 4
4.2 滤波电路 6
4.3 信号放大 7
4.4 信号转换10
4.5 单片机14
4.6 晶振电路19
4.7 复位电路20
4.8 硬件对数据的采集21
4.9 LCD1602显示屏23
5 仿真24
6 本设计中出现的问题及解决方案25
结论 26
致谢 27
参考文献28
附录 29 1 引言
1．1 课题研究背景
早在很久以前，人们就已经对静电检测技术产生了极大的兴趣，而随着研究的深入，静电检测技术最终被研发了出来。其被运用在了很多地方，比如电子电路领域以及高性能材料领域。静电对人们日常生活的影响已经越来越大，并且静电所产生的危害也造成了极其严重的后果，静电灾害事故时有发生。
据统计，1960—1973年美国发生石油储运静电事故116起，196 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
2—1973年原西德发生油罐火灾事故22起，中国石油化工集团公司在近二十年间，共发生因静电引起的火灾爆炸事故20多起[2]。特别是近两年，大连油库接连发生火灾爆炸等事故，这些事故大多因难以探测的静电引起，这类事故所造成的财产损失一般都在百万元以上，且多数还会造成人员伤亡，严重影响了工业的安全生产和社会的稳定发展[2]。为了从根本上减少因静电引起的事故的发生，静电检测工作成为了静电防护工作中最为紧迫的问题[2]。
随着时间的推移，静电技术的发展已经越来越完善，其目前主要被用于防护工程。比如敏感仪器的防静电包装材料、防静电工作服以及防静电运输车。在生活当中，即便是最常见的加油站也采用了静电防护措施，其目的是防止静电引发油箱爆炸。
1．2 课题研究意义
静电在日常生活中到处都是，它无法自行消失，可以通过物体与物体间的接触相互传递，静电已经给人们的生产生活造成了非常多的损失。世人都知道静电有危害，但却不知道危害严重的话是会使人受伤的，并且还会影响人的内分泌系统。人体中的电荷量一旦超量，将会对细胞产生负面影响，使人情绪降低，严重的话还会扰乱生物时钟，甚至使人生病。
除了上面所说的危害之外，静电还有其他类型的危害，其中一种就是因为带电体的相互作用。下面举例说明，比如在看电视的时候，人们经常发现屏幕表面会积有一层灰尘，这是因为静电的缘故，静电会吸引微小颗粒，所以灰尘就被吸附来了，并在电视屏幕上滞留下来。在大型印刷厂里，纸张的印刷也极为不易，因为静电会使两张纸张粘在一起，让二者不容易分开，所以静电也会影响纸张的印刷。在飞机上，飞机高速飞行的时候，因为与空气摩擦，所以也会产生静电，从而导致仪器失灵，这也是十分危险的。
静电所产生的另一种危害，就是其能够使易燃物体发生严重性的爆炸事故。比如在晚上的时候，当脱下毛衣或者外套时，其上会有电光出现并伴随着噼啪声，而当这个现象到了手术台上，那么它就会引起某些药剂的爆炸，从而危害病人和医生，造成严重的后果。
虽然静电有许多的危害，但是这些危害都是可以避免的。在此就需要进行静电防护了，因为静电防护能够很好的防止静电产生危害。而谈到静电防护，就离不开静电检测。静电检测，其既能为防护提供准确的数据和依据，也能够判断某些物体是否会变为危害源，更能够检测出检测装置的性能。所以静电检测是非常需要的，不管是从社会角度出发还是从生活角度出发，都是离不开它的。
1．3 课题研究现状
静电电位检测系统目前一共有两种方式，一种是接触式静电电位检测系统，另一种是非接触式静电电位检测系统。其中，接触式静电电位检测系统需要与被测物体相接触才能进行检测，而非接触式静电电位检测系统则不需要和被测物体相接触。因此，接触式静电电位检测系统的测量值会产生一些误差，因为其易受到外界因素的影响，容易因为外界的干扰从而导致最终所得的数据结果出现偏差。所以在实际使用方面，非接触式静电电位检测系统要比接触式静电电位检测系统应用的范围更广，其类型有许多种，常见的有直接感应式的、旋叶式的还有振动电容式的以及集电极式的。通常非接触式静电电位检测系统除了用于检测金属物体的静电电压值外，还用于检测非金属物体以及绝缘体等物体的静电电压值。根据检测原理的不同，非接触式静电电位检测系统还可分为以下两种：一是信号自屏蔽电荷耦合，二是接地屏蔽电压输入。其中，因为信号自屏蔽电荷耦合式是通过信号的输出负反馈来保护电路的，它能够使检测探头与被测带电体之间的电势差一直为零，所以它的性能要优于接地屏蔽电压输入式的静电检测仪。
在我国，目前采用的静电电位检测系统都是非接触式的，许多厂家也利用这种方式制作出了静电电压表，比如EST101防爆型静电电压表。该仪器的测量原理是利用检测探头与被测物体之间的电容来感应，从而放大被测信号。然后通过模数转换器的转换，直接显示静电电压值。
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究意义 1
1.3 课题研究现状 2
2 非接触式静电检测仪的原理和方案介绍 2
2.1 非接触式静电检测仪的原理 2
2.2 非接触式静电检测仪的方案介绍 3
3 非接触静电检测仪的整体设计框图 4
4 非接触静电检测仪的设计 4
4.1 信号检测 4
4.2 滤波电路 6
4.3 信号放大 7
4.4 信号转换10
4.5 单片机14
4.6 晶振电路19
4.7 复位电路20
4.8 硬件对数据的采集21
4.9 LCD1602显示屏23
5 仿真24
6 本设计中出现的问题及解决方案25
结论 26
致谢 27
参考文献28
附录 29 1 引言
1．1 课题研究背景
早在很久以前，人们就已经对静电检测技术产生了极大的兴趣，而随着研究的深入，静电检测技术最终被研发了出来。其被运用在了很多地方，比如电子电路领域以及高性能材料领域。静电对人们日常生活的影响已经越来越大，并且静电所产生的危害也造成了极其严重的后果，静电灾害事故时有发生。
据统计，1960—1973年美国发生石油储运静电事故116起，196 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
2—1973年原西德发生油罐火灾事故22起，中国石油化工集团公司在近二十年间，共发生因静电引起的火灾爆炸事故20多起[2]。特别是近两年，大连油库接连发生火灾爆炸等事故，这些事故大多因难以探测的静电引起，这类事故所造成的财产损失一般都在百万元以上，且多数还会造成人员伤亡，严重影响了工业的安全生产和社会的稳定发展[2]。为了从根本上减少因静电引起的事故的发生，静电检测工作成为了静电防护工作中最为紧迫的问题[2]。
随着时间的推移，静电技术的发展已经越来越完善，其目前主要被用于防护工程。比如敏感仪器的防静电包装材料、防静电工作服以及防静电运输车。在生活当中，即便是最常见的加油站也采用了静电防护措施，其目的是防止静电引发油箱爆炸。
1．2 课题研究意义
静电在日常生活中到处都是，它无法自行消失，可以通过物体与物体间的接触相互传递，静电已经给人们的生产生活造成了非常多的损失。世人都知道静电有危害，但却不知道危害严重的话是会使人受伤的，并且还会影响人的内分泌系统。人体中的电荷量一旦超量，将会对细胞产生负面影响，使人情绪降低，严重的话还会扰乱生物时钟，甚至使人生病。
除了上面所说的危害之外，静电还有其他类型的危害，其中一种就是因为带电体的相互作用。下面举例说明，比如在看电视的时候，人们经常发现屏幕表面会积有一层灰尘，这是因为静电的缘故，静电会吸引微小颗粒，所以灰尘就被吸附来了，并在电视屏幕上滞留下来。在大型印刷厂里，纸张的印刷也极为不易，因为静电会使两张纸张粘在一起，让二者不容易分开，所以静电也会影响纸张的印刷。在飞机上，飞机高速飞行的时候，因为与空气摩擦，所以也会产生静电，从而导致仪器失灵，这也是十分危险的。
静电所产生的另一种危害，就是其能够使易燃物体发生严重性的爆炸事故。比如在晚上的时候，当脱下毛衣或者外套时，其上会有电光出现并伴随着噼啪声，而当这个现象到了手术台上，那么它就会引起某些药剂的爆炸，从而危害病人和医生，造成严重的后果。
虽然静电有许多的危害，但是这些危害都是可以避免的。在此就需要进行静电防护了，因为静电防护能够很好的防止静电产生危害。而谈到静电防护，就离不开静电检测。静电检测，其既能为防护提供准确的数据和依据，也能够判断某些物体是否会变为危害源，更能够检测出检测装置的性能。所以静电检测是非常需要的，不管是从社会角度出发还是从生活角度出发，都是离不开它的。
1．3 课题研究现状
静电电位检测系统目前一共有两种方式，一种是接触式静电电位检测系统，另一种是非接触式静电电位检测系统。其中，接触式静电电位检测系统需要与被测物体相接触才能进行检测，而非接触式静电电位检测系统则不需要和被测物体相接触。因此，接触式静电电位检测系统的测量值会产生一些误差，因为其易受到外界因素的影响，容易因为外界的干扰从而导致最终所得的数据结果出现偏差。所以在实际使用方面，非接触式静电电位检测系统要比接触式静电电位检测系统应用的范围更广，其类型有许多种，常见的有直接感应式的、旋叶式的还有振动电容式的以及集电极式的。通常非接触式静电电位检测系统除了用于检测金属物体的静电电压值外，还用于检测非金属物体以及绝缘体等物体的静电电压值。根据检测原理的不同，非接触式静电电位检测系统还可分为以下两种：一是信号自屏蔽电荷耦合，二是接地屏蔽电压输入。其中，因为信号自屏蔽电荷耦合式是通过信号的输出负反馈来保护电路的，它能够使检测探头与被测带电体之间的电势差一直为零，所以它的性能要优于接地屏蔽电压输入式的静电检测仪。
在我国，目前采用的静电电位检测系统都是非接触式的，许多厂家也利用这种方式制作出了静电电压表，比如EST101防爆型静电电压表。该仪器的测量原理是利用检测探头与被测物体之间的电容来感应，从而放大被测信号。然后通过模数转换器的转换，直接显示静电电压值。
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