静电极性检测及静电释放电路的设计
静电和人类的生活紧密相连，在人们的日常生活中处处存在静电，本文主要论述了静电的产生和静电的危害，同时阐述了静电对人体学、医学和工业方面的影响，说明了对静电研究的意义。
现代工业中，静电对于电子产业的影响最大。在电子工业时代的上世纪第二十年代，人们开始研究应用静电技术。随着研究的深入，静电技术已广泛应用于聚合物材料和微电子领域。本次设计主要研究的是静电极性的检测，重点介绍基于结型场效应管的静电极性检测电路的设计。当检测时可以将带电的物体靠近静电传感探头，探头产生出极性相反的电荷，在结型场效应管的栅极g和源极s感应出电压，同时在场效应管的漏极d和源极s加适当的电压，使场效应管正常工作，这时LED正常发光，通过LED的灯的颜色判断静电的极性。
关键词 静电极性检测，静电释放，结型场效应管
目 录
1 绪论 1
1.1 静电的简介 1
1.2 研究意义 2
2 系统总体设计 4
2.1 设计需求 4
2.2 静电极性检测方法 4
2.2.1 静电正负极性测量仪器 5
2.2.2 电容式静电极性测量装置 6
2.3 方案选择 6
2.4 系统整体的设计框图 7
2.5 静电传感器的选择 7
2.6 结型场效应管的特点 9
3 系统电路设计 10
3.1电路图设计 10
3.2运算放大模块设计 10
3.3 LM324的特点 12
4 硬件电路的焊接与调试 12
5 静电释放电路的设计 13
结 论 15
致 谢 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
参考文献 17
1 绪论
1.1 静电的简介
静电从字面上看就是一种处在稳定状态的电荷。但事实上静电并非是稳定的电，它仅仅是短暂的滞留在某个点上的电。在人类的日常生活中，特别是在干燥和刮风的秋季，人类也经常遇到这种情况：晚上上床睡觉前脱衣服的时候，会看到衣服上会有好多蓝色的电光，同时还有噼里啪啦的声音；当然有时候两个人见面相互握手的时候，双手触碰到对方的一刹那会感觉到手指有剧烈的疼痛；当然有时候喜欢漂亮的女性在梳理头发的时候经常发现本来还比较顺滑的头发越梳理越凌乱。不仅仅握手的时候有静电，有时候人们开门或者开关水龙头的时候，也会感觉到手指有疼痛的感觉，这就是所谓的人体静电。人类在梳头或者使用金属物体相互摩擦的时候，产生的静电电压也可能达到几十伏甚至上百伏。当然还有别的行为可能是人体的电压达到一万多伏，例如人走在地毯上或者从沙发上起立的时候。上述的只是人体产生的静电，当然在工业上，有些行业产生的电压可能达到十万多伏，例如在橡胶和塑料行业。
在很久以前古人就开始了解到电磁现象，当然在那之后静电现象也逐步被人类意识到。在古希腊和罗马的古书中就有记录：有人发现当琥珀经过摩擦以后就会有吸附其他物体的能力。当然在我国的春秋战国时期，好多的史书也明确的载入这这方面的内容。静电这层神秘的面纱逐渐被人类掀开。人类最先使用先进的科学手段研究静电是从十六世纪开始的，随着研究的深入，静电理论的基本定律-库仑定律在十八世纪才被证实。随着经济的飞速发展，科学家们对电磁现象的深入了解，结合电磁感应定律，人们开始普遍的研究怎样把静电技术运用到人类的日常生活中去。在二十世纪以后，静电技术已经遍及各大领域。例如在农业方面可以使用静电喷药，静电育种；在纺织印染工业可以静电纺纱，静电植绒，静电复印；当然静电技术不单单应用在这些领域，所以要对静电做更进一步的研究，在静电极性，电位测量等方面，这样就为以后深入研究静电技术提供可靠的数据支持。
静电技术在静电学的科研领域占了重要的比重，如静电分选，静电杀菌，静电喷涂等等。当然静电的防护也是比较重要的，每年静电对电子产品，石油运输产业，武器制造产业和军事领域都造成了不少的亏损。随着经济和科技的飞速发展，现代仪器的精密度越来越受到人们的关注，但是静电的电磁干扰会对电子类产品产生较大的影响，这就使得每个科学家想急切的去解决这个问题，以方便现代化工业的建设。当然电磁的兼容性问题也已经成为一个急需解决的问题。塑料和橡胶工艺品的普遍运用这就使静电电荷在产品上累积，然后及产生了很高的电压；另一方面，随着集成电路的发展，比如那些半导体器件的保存和运输都需要对静电进行防护，如果保护措施不当的话，所有的器件可能都无法正常的使用，这就产生了较大的损失和后果。静电可能对人们来说是那么渺小，但是有时它能很随意的击穿那些精密的电子器件，造成电子产业的大量损失。在航空航天领域，由于静电的放电现象使的火箭和航天飞机发射失败，就使人类探索宇宙的进程变慢。1956年3月16日，英国某战斗机训练基地上一架战斗机突然在士兵训练时在空中爆炸，导致飞行员受重伤。经过科研部门的调查显示导弹爆炸是由于导弹接头的静电屏蔽装置失效，引起了导弹爆炸。 2014年8月2日7时34分，位于江苏省苏州市昆山市昆山经济技术开发区的昆山中荣金属制品有限公司抛光二车间发生特别重大铝粉尘爆炸事故，当天造成75人死亡、185人受伤。最终146人死亡，造成直接经济损失3.51亿元。在20世纪70年代在美国，新西兰两艘巨型油轮在清理货仓产生静电导致油轮爆炸。当然在我国的石油化工企业也有许多工厂因为静电产生爆炸造成了巨大的损失。因为静电的影响如此之大，许多国家也对此十分的重视，成立了专门的静电研究团队。从60年代静电研究的初步发展，到80年代静电研究的高速发展，这就表明国家对静电学领域的高度关注。随着科研的深入，静电研究团队也会不断壮大。
1.2 研究意义
在经济高速发展的社会，电子产品已经大范围普及。但是静电对电子产品的影响是巨大的。
静电放电（ESD）造成的危害：
（1）导致电子仪器发生故障，引发电磁干扰。
（2）损坏电子器件和精密仪器，产品的合格率下降或使电子元件损耗变快
（3）高压静电放电造成电击，危及人身安全。
（4）在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
静电引力（ESA）造成的危害：
（1）电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大降低成品率。
（2）胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐；胶片、CD塑盘沾染灰尘，影响品质。
（3）造纸印刷工业：印刷时纸张粘合在一起，同时有许多的污点。
（4）纺织工业：混纺的衣服上沾有很难去除的灰尘，线头飘动。
当然静电不仅仅对工业有很大的影响，对人体的影响也是巨大的。
皮肤：人体长时间对着电脑，电视机等等，就会使皮肤干燥，失去光泽，并且容易老化。原因是电脑和电视机开机的时候会产生静电，由于静电，空气中的灰尘，污垢就会附着在荧光屏表面上，当人体的脸部过于靠近电脑或者电视机时，屏幕上的灰尘和污垢就会落在皮肤上，使毛孔堵塞，色素沉着，这就导致了脸部产生斑点，而且电脑族的生活压力都比较大，这就可能出现内分泌失调，加上面部受到的外来刺激，这就导致了大部分皮肤病的产生。
心脏：在临床医学中，当一些人将要死亡可能采用一种电击挽救病人生命，这是因为静电对心脏有除颤的作用。当然一般的人体是不需要电流的，可是上述例子说明适当的电流能够有救人性命的作用。如果人体携带上千伏的静电电荷，它会强行转变人体内的电位平衡，最主要的还是对心脏的影响，心率可能会反常。在冬天由于天气比较干燥，更容易产生静电，因此在冬天心血管疾病的突发率是最高的，大多数的这些病人就是由于静电的影响。
静电存在人类生活的每一个角落，在固体的表面存在静电，当然液体中也存在着静电，下面就举两个测量液体静电的方法。
1 绪论 1
1.1 静电的简介 1
1.2 研究意义 2
2 系统总体设计 4
2.1 设计需求 4
2.2 静电极性检测方法 4
2.2.1 静电正负极性测量仪器 5
2.2.2 电容式静电极性测量装置 6
2.3 方案选择 6
2.4 系统整体的设计框图 7
2.5 静电传感器的选择 7
2.6 结型场效应管的特点 9
3 系统电路设计 10
3.1电路图设计 10
3.2运算放大模块设计 10
3.3 LM324的特点 12
4 硬件电路的焊接与调试 12
5 静电释放电路的设计 13
结 论 15
致 谢 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
参考文献 17
1 绪论
1.1 静电的简介
静电从字面上看就是一种处在稳定状态的电荷。但事实上静电并非是稳定的电，它仅仅是短暂的滞留在某个点上的电。在人类的日常生活中，特别是在干燥和刮风的秋季，人类也经常遇到这种情况：晚上上床睡觉前脱衣服的时候，会看到衣服上会有好多蓝色的电光，同时还有噼里啪啦的声音；当然有时候两个人见面相互握手的时候，双手触碰到对方的一刹那会感觉到手指有剧烈的疼痛；当然有时候喜欢漂亮的女性在梳理头发的时候经常发现本来还比较顺滑的头发越梳理越凌乱。不仅仅握手的时候有静电，有时候人们开门或者开关水龙头的时候，也会感觉到手指有疼痛的感觉，这就是所谓的人体静电。人类在梳头或者使用金属物体相互摩擦的时候，产生的静电电压也可能达到几十伏甚至上百伏。当然还有别的行为可能是人体的电压达到一万多伏，例如人走在地毯上或者从沙发上起立的时候。上述的只是人体产生的静电，当然在工业上，有些行业产生的电压可能达到十万多伏，例如在橡胶和塑料行业。
在很久以前古人就开始了解到电磁现象，当然在那之后静电现象也逐步被人类意识到。在古希腊和罗马的古书中就有记录：有人发现当琥珀经过摩擦以后就会有吸附其他物体的能力。当然在我国的春秋战国时期，好多的史书也明确的载入这这方面的内容。静电这层神秘的面纱逐渐被人类掀开。人类最先使用先进的科学手段研究静电是从十六世纪开始的，随着研究的深入，静电理论的基本定律-库仑定律在十八世纪才被证实。随着经济的飞速发展，科学家们对电磁现象的深入了解，结合电磁感应定律，人们开始普遍的研究怎样把静电技术运用到人类的日常生活中去。在二十世纪以后，静电技术已经遍及各大领域。例如在农业方面可以使用静电喷药，静电育种；在纺织印染工业可以静电纺纱，静电植绒，静电复印；当然静电技术不单单应用在这些领域，所以要对静电做更进一步的研究，在静电极性，电位测量等方面，这样就为以后深入研究静电技术提供可靠的数据支持。
静电技术在静电学的科研领域占了重要的比重，如静电分选，静电杀菌，静电喷涂等等。当然静电的防护也是比较重要的，每年静电对电子产品，石油运输产业，武器制造产业和军事领域都造成了不少的亏损。随着经济和科技的飞速发展，现代仪器的精密度越来越受到人们的关注，但是静电的电磁干扰会对电子类产品产生较大的影响，这就使得每个科学家想急切的去解决这个问题，以方便现代化工业的建设。当然电磁的兼容性问题也已经成为一个急需解决的问题。塑料和橡胶工艺品的普遍运用这就使静电电荷在产品上累积，然后及产生了很高的电压；另一方面，随着集成电路的发展，比如那些半导体器件的保存和运输都需要对静电进行防护，如果保护措施不当的话，所有的器件可能都无法正常的使用，这就产生了较大的损失和后果。静电可能对人们来说是那么渺小，但是有时它能很随意的击穿那些精密的电子器件，造成电子产业的大量损失。在航空航天领域，由于静电的放电现象使的火箭和航天飞机发射失败，就使人类探索宇宙的进程变慢。1956年3月16日，英国某战斗机训练基地上一架战斗机突然在士兵训练时在空中爆炸，导致飞行员受重伤。经过科研部门的调查显示导弹爆炸是由于导弹接头的静电屏蔽装置失效，引起了导弹爆炸。 2014年8月2日7时34分，位于江苏省苏州市昆山市昆山经济技术开发区的昆山中荣金属制品有限公司抛光二车间发生特别重大铝粉尘爆炸事故，当天造成75人死亡、185人受伤。最终146人死亡，造成直接经济损失3.51亿元。在20世纪70年代在美国，新西兰两艘巨型油轮在清理货仓产生静电导致油轮爆炸。当然在我国的石油化工企业也有许多工厂因为静电产生爆炸造成了巨大的损失。因为静电的影响如此之大，许多国家也对此十分的重视，成立了专门的静电研究团队。从60年代静电研究的初步发展，到80年代静电研究的高速发展，这就表明国家对静电学领域的高度关注。随着科研的深入，静电研究团队也会不断壮大。
1.2 研究意义
在经济高速发展的社会，电子产品已经大范围普及。但是静电对电子产品的影响是巨大的。
静电放电（ESD）造成的危害：
（1）导致电子仪器发生故障，引发电磁干扰。
（2）损坏电子器件和精密仪器，产品的合格率下降或使电子元件损耗变快
（3）高压静电放电造成电击，危及人身安全。
（4）在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
静电引力（ESA）造成的危害：
（1）电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大降低成品率。
（2）胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐；胶片、CD塑盘沾染灰尘，影响品质。
（3）造纸印刷工业：印刷时纸张粘合在一起，同时有许多的污点。
（4）纺织工业：混纺的衣服上沾有很难去除的灰尘，线头飘动。
当然静电不仅仅对工业有很大的影响，对人体的影响也是巨大的。
皮肤：人体长时间对着电脑，电视机等等，就会使皮肤干燥，失去光泽，并且容易老化。原因是电脑和电视机开机的时候会产生静电，由于静电，空气中的灰尘，污垢就会附着在荧光屏表面上，当人体的脸部过于靠近电脑或者电视机时，屏幕上的灰尘和污垢就会落在皮肤上，使毛孔堵塞，色素沉着，这就导致了脸部产生斑点，而且电脑族的生活压力都比较大，这就可能出现内分泌失调，加上面部受到的外来刺激，这就导致了大部分皮肤病的产生。
心脏：在临床医学中，当一些人将要死亡可能采用一种电击挽救病人生命，这是因为静电对心脏有除颤的作用。当然一般的人体是不需要电流的，可是上述例子说明适当的电流能够有救人性命的作用。如果人体携带上千伏的静电电荷，它会强行转变人体内的电位平衡，最主要的还是对心脏的影响，心率可能会反常。在冬天由于天气比较干燥，更容易产生静电，因此在冬天心血管疾病的突发率是最高的，大多数的这些病人就是由于静电的影响。
静电存在人类生活的每一个角落，在固体的表面存在静电，当然液体中也存在着静电，下面就举两个测量液体静电的方法。
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