織物感應靜電測試儀原理

測量原理 ：
 做為(wei) 測量對象的靜電，可認為(wei) 有兩(liang) 種類型。一種是工廠某地已經產(chan) 生的；另一種是在實驗室的基礎研究中使之產(chan) 生的。前者需要正確地掌握帶電狀況，考慮此時所具有的諸條件，找出排除故障的適當方法。後者要求能準確地控製實驗條件，得到有再現性的實驗結果。為(wei) 此，必須充分理解測量的方法，進而預先研究分析產(chan) 生靜電的因素，也是*必要的.

1.感應起電

 感應起電通常是對導體(ti) 來說的。這裏介紹的是電介質在靜電場中由極化而使其帶電的方法，也把它稱為(wei) 感應起電。在電場中，電介發生極化，極化後的電介質，其電場將周圍介質中的某種自由電荷吸向自身和電介質上與(yu) 之符號相反的束縛電荷中和。外電場撤走後，電介質上的兩(liang) 種電荷已無法恢複中性，因而帶有一定量的電荷，這就是感應起電.

    放電衰減

物體(ti) 帶電後，內(nei) 部電荷的逸散符合指數衰減規律。

Q=Q0e-t/ε0εrρr (1)

將電量衰減的時間常數τ＝ε0εrρr代入(1)式得：Q＝Q0e-t/τ (2)

 電量衰減時間常數τ可用靜電衰減測量儀(yi) 來測量，而在實際的纖維和織物的靜電測試中，人們(men) 直接取電量衰減至原測試值的一半(Q＝1/2Q0)時所用的時間，也就是靜電半衰期t1／2表征靜電荷的逸散能力。它是衡量纖維消除靜電荷性能的一個(ge) 重要指示，將式(2)加以變換得

τ＝t/lnQ0/Q (3)

以Q=Q0/2代入式(3)得到靜電半衰期t1/2與(yu) 電量衰減時間常數τ之間的關(guan) 係：

t1/2= 1/1.44·τ=0.69τ

2.試驗方法

 使被測試樣起電的方法有很多種。在試驗當中，需要一種能夠提供穩定的並能夠穿透一定空間(空氣)的電源，以及在檢測中受環境的影響比較小的條件下進行。這種辦法就是電暈放電和比較電極法檢測。.

    2.1電暈放電

需要說明的是場帶電和擴散帶電需要高濃度的單極性離子。由於(yu) 它們(men) 相互排斥和高的遷移率，這種離子壽命很短。因此要用這些帶電方法，必須要連續不斷地產(chan) 生離子。放射性的放電、紫外線照射、火焰及電暈放電能在空氣中產(chan) 生離子。隻有zui後一種方法——電暈放電能產(chan) 生高濃度的單極離子以使試樣保持穩定帶電狀態。

 為(wei) 產(chan) 生電暈放電，必須建立一個(ge) 不均勻的電場。像針與(yu) 平板之間、空氣和其它通常是良好的絕緣體(ti) ，但在電場強度足夠高的區域中空氣受到電離並成為(wei) 可導電的。根據場的幾何形狀不同，這種電荷可能是電弧放電或電暈放電。

 在電暈區域，電子被加速到相當高的速度，可以在撞擊一個(ge) 空氣分子時把一個(ge) 電子撞出來，於(yu) 是產(chan) 生一個(ge) 正離子和一個(ge) 電子。在電暈區域內(nei) 是以自維持雪崩的形式發生這個(ge) 過程，從(cong) 而在導線周圍產(chan) 生了濃密的自由電子雲(yun) 和正離子雲(yun) ，這叫電暈放電。.

    2.2非接觸式的測量方法

 靜電電位的測量分為(wei) 接觸式和感應式兩(liang) 種。

 由於(yu) 物體(ti) 所帶的靜電大都有靜電壓高，而電流小，且一次性損耗後不易再補上的特點。所以接觸性儀(yi) 表大都采用了光反射法，不僅(jin) 體(ti) 積較大，量度不，使用範圍也受到了限製。

 直接感應儀(yi) 表測量法是用電容分壓原理。它的精度取決(jue) 於(yu) 電壓表固有電容和測試板對地的分布電容，且感應電荷會(hui) 通過表內(nei) 電阻而逐步泄漏。因此，電壓表上讀出的電壓將隨時間逐漸衰減。

 比較法是一種非接觸的靜電測試方法。它利用試樣在旋轉時出現的帶電荷與(yu) 不帶電荷的交替變換，給探頭一個(ge) 交變信號.

3.峰值、半衰期的測量 

    3.1放電電壓和電暈放電時間

    如果放電針是正極性的，電子將迅速朝放電針運動，同時正離子將從(cong) 放電針被推向試樣形成一個(ge) 單極性的離子風，在連續放電30秒鍾後，試樣上所獲得的電壓就是被測織物所帶的靜電峰值電壓(試驗表明隻有使用功率足夠的高壓變壓器，才能在30秒時間內(nei) 提供穩定1萬(wan) 伏放電電壓)。

 前麵已經闡明，儀(yi) 器的高壓放電情況處於(yu) 電暈放電階段，空氣中原始電離情況對儀(yi) 器工作狀況有一定的影響。在電暈放電階段，要求外電場有一定程度，小於(yu) 一定值，放電空間的這種電子增值過程不可能維持。我們(men) 在對各種試樣(棉、毛、絲(si) 、麻、滌綸、錦綸及人造棉)進行實例的情況下，0.5kN/mm場強比較合適，如16mm放電距離，要達到0.5kN/mm場強，加於(yu) 放電頭上的電壓達到8000V即可。而選20mm放電距離，要達到上述同樣的場強，就須加10 000伏電壓。

 電介質在靜電場中任何形式極化過程建立具有一定極化強度和穩定情況都是需要一定馳豫時間的。由於(yu) 裝置上的電場是周期性地加給試樣的，因此，延長了極化終了時達到放電狀態所需要的時間，再加上高壓裝置中濾波電容器的充電時間，因此必須有足夠的放電時間使試樣帶電穩定。

 一般來說，放電電場越強，建立穩定靜電測試值所需的時間越短(離子雲(yun) 濃度大)。靜電效應顯著的蛋白質纖維和合成纖維比靜電效應小的纖維素纖維，建立穩定靜電測試值所需的時間短些。

 我們(men) 對不同品種的纖維、紗線、織物進行了實測。其結果是：為(wei) 滿足不同的試樣要求，將測定的放電時間選定為(wei) 30秒是可行的。.

     3.2半值時間測量

所謂半值時間是帶電體(ti) 電電位衰減為(wei) 初始值Vo的一半所需時間(見圖3)，用符號t1/2表示。由式u=Voet/τ並代入條件t= 1/2t，u= Vo/2 則有： Vo/2=Voet1/2/τ (5)

整理後得：

t1/2=τln2 (6)

根據規定〔1〕，時間常數的5倍時間稱為(wei) 鬆馳時間，即：

ts=5τ (7)

 可以算出，經過時間t後，電壓衰減為(wei) 原數值的0.67%，可以認為(wei) 電壓已經消失。

 其測試方法是：旋轉試樣盤的上方除了放電針外，還有一個(ge) 測試探頭(距離試樣上方15mm)，可以一邊施加高壓，一邊觀察試樣上感應電壓的情況。當高壓放電針結束放電後，立即記錄下此時電壓，即峰值電壓Vo(見圖3)。可在示波器上顯示出一組脈衝(chong) 電壓波形。而自動記錄儀(yi) 進入的信號，因經整流濾波，記下的是包絡線。從(cong) 圖形中可以量出半值時間t1/2的大小，再應用式(6)和(7)求出τ和t，也可以利用數字顯示儀(yi) 表在半峰值電壓時自動記錄下此時電位和半值時間。這種儀(yi) 器自動化程度高，操作更加簡便一些。
還有一種儀(yi) 器是在試樣旋轉園盤的上方隻有一個(ge) 放電探頭，待放完電後把放電探頭移走，再移入一個(ge) 測試探頭。這種儀(yi) 器具有體(ti) 積小，封閉性好的特點。但它不能反映圖(3)中曲線的上升部份對應測量的開始階段(即每當試樣經過電暈針下麵時，由於(yu) 電暈針對試樣不斷放電，使電壓逐漸上升，直到某個(ge) 飽和值Vo)。由於(yu) 被測試樣的峰值電壓開始衰減成指數曲線形式，而特別是換測量探頭的時間又不可能在瞬間完成，這個(ge) 時間差使峰值電壓的測量大大降低了，是不夠準確的。其測試的圖形開始階段也是不連續的。因此半值時間的測量也受到影響.

4.試驗環境溫濕度對測量的影響

空氣相對濕度及纖維、紗線、織物本身的回潮率，對靜電值影響很大，必須加以控製。這是因為(wei) 一方麵試驗環境的溫濕度影響電暈放電的強弱，另一方麵纖維的導電性能吸濕回潮後影響纖維的靜電性能，對親(qin) 水性纖維及其製成品必須要注意。