本发明提供一种距离补偿型谐振式静电传感器及检测方法,包括敏感结构与固化有信号处理部分的电路板,敏感结构包括第一振动梁与第二振动梁,在电路板上至少设有处于不同平面、且位于第一振动梁与第二振动梁之间的第一感应电极与第二感应电极,第一振动梁与第二振动梁周期性振动屏蔽第一感应电极与第二感应电极时,以产生存在信号差值的第一电流信号与第二电流信号;信号处理部分根据第一电流信号、第二电流信号分别得出第一感应电荷量值、第二感应电荷量值与安装距离系数,并根据第一感应电荷量值与安装距离系数、或者第二感应电荷量值与安装距离系数得出静电压值。本发明可以得出静电压值,在无需设置距离检测模块的情况下,实现距离补偿。
静电传感器是测量电场强度的装置,它广泛应用于国防、航空航天、气象探测、电力、科学研究以及工业生产等多个领域,具有非常重要的作用。尤其是在工业生产领域,利用静电传感器监测工业环境中的电势分布和电场分布,有助于我们及时采取有效的措施预防事故的发生。
目前,现有的谐振式电场型静电传感器可以在无需接触状态下测量带电物电压,其主要原理为通过周期性的振动结构,调制置于被测电场环境下的感应电极上的感应电荷,从而生成一正比于电场大小的感应电流的方式,来检测被测电场,进而通过被测电场与安装距离的关系,推算被测物表面静电压值。由于采用非接触式的测量方式,因此对带电物的材质没有要求,在制造现场比较常用。
但是,非接触式静电传感器若在安装时,安装距离与校准距离不同,则会带来较大的测量误差,其主要原因为:当非接触式静电传感器与被测物间的距离发生变化后,传递至静电传感器的电场线数量也会发生变化。因此,当安装距离大于校准时的基准距离时,测量值将会变小,当小于基准距离时,测量值将会变大。
由于工业生产环境的复杂性,如机台振动、安装误差、产品高低不平、产线空间狭小手工点检时静电测试仪距离不好确定等场景,常导致电场型静电检测传感器出现较大测量误差,此时就需要进行距离补偿,以避免出现较大测量误差。
然而,现有的距离补偿方式主要是在谐振式静电传感器中额外设置距离检测模块(例如:拨码开关、超声波传感器等),这种方式会增加静电传感器的体积与加工成本,导致静电传感器无法应用于狭小空间。同时,由于距离检测模块与静电传感器测量原理的不同,因此只能测量同时满足两种传感器检测机理的被测物(如被测物材质、颜色等),限制了传感器的应用环境与被测对象。
因此,如何提供一种谐振式静电传感器,使其可以在不额外设置距离检测模块情况下,实现距离补偿,是目前亟待解决的问题。