本發(fā)明涉及運動測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種帶電物體運動測量裝置。

背景技術(shù)：

目前測試靜電強度的方式是距離靜電源1cm以內(nèi)，用場強測試儀測試局部的電壓；此方式存在的問題是測試復雜，對人身體整體靜電密度無法評估，測試效率慢。

目前測量物體運動與加速度的方式通常是利用紅外傳感器進行測量，但是這種方式存在技術(shù)條件要求高、抗干擾性差的缺點。紅外傳感器在使用時，為了減少外界的干擾，通常需要將傳感器設(shè)置在距離帶電物體比較近的位置，而且紅外傳感器容易受到被測物體對紅外線反射性質(zhì)的影響，這就限制了紅外傳感器的適用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可遠距離、無接觸的測量帶電物體的運動狀態(tài)的帶電物體運動測量裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種帶電物體運動測量裝置，其特征在于：包括依次連接的收集器、濾波放大單元和檢測單元；收集器包括天線和防干擾支架，天線通過不導電的連接帶懸掛于防干擾支架上；濾波放大單元包括依次連接的低通濾波電路和放大電路，低通濾波電路用于將頻率30hz以上的電流濾除；檢測單元檢測經(jīng)濾波放大單元濾波放大后的電流或電壓；天線與低通濾波電路連接，低通濾波電路與放大電路連接，放大電路與檢測單元連接。

進一步的，所述檢測單元為示波器。

進一步的，防干擾支架包括不導電的檢測臺和豎直設(shè)置于檢測臺周圍的不導電的支桿。

進一步的，天線包括薄片形的金屬板或線圈。

進一步的，天線平行于檢測臺，并通過連接帶連接于支桿頂部。

進一步的，天線為相互垂直的兩組，且一組平行于檢測臺，另一組垂直于檢測臺；對應(yīng)的設(shè)置兩組濾波放大單元和檢測單元分別連接兩組天線。

進一步的，放大電路包括依次連接的帶負反饋電路的一級放大電路和帶負反饋電路的二級放大電路。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的帶電物體運動測量裝置能夠捕捉到帶電物體在運動過程中產(chǎn)生的微弱的電場變化，經(jīng)過抗干擾絕緣處理，濾掉無用的空氣中的交流電磁波，放大，最后還原靜電的運動狀態(tài)，轉(zhuǎn)換成電流或電壓變化的形式。本發(fā)明不需要接觸帶電物體，利用帶電物體在運動過程中，穿過天線的電場強度變化來測量帶電物體的運動，可實現(xiàn)遠距離測量、無接觸測量，能較準確測量帶電物體勻速、加速或減速的運動狀態(tài)，以及振動頻率和靜電電場強度。本發(fā)明還能夠在距離靜電源1米以內(nèi)測試靜電源的電場強度相對大小，能夠初步評估靜電產(chǎn)生的電場強度，測試效率高。

附圖說明

圖1本發(fā)明帶電物體運動測量裝置的一種實施例的立體圖；

圖2本發(fā)明圖1的主視圖；

圖3本發(fā)明圖1的俯視圖；

圖4本發(fā)明帶電物體運動測量裝置的另一種實施例的立體圖；

圖5本發(fā)明圖4的主視圖；

圖6本發(fā)明圖4的俯視圖；

圖7本發(fā)明帶電物體運動測量裝置的濾波放大單元一種實施方式的電路圖。

圖中：1-天線、2-防干擾支架、21-檢測臺、22-支桿、3-濾波放大單元、31-一級放大電路、32-二級放大電路、4-檢測單元。

具體實施方式

為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1-7所示，一種帶電物體運動測量裝置，其包括依次連接的收集器、濾波放大單元3和檢測單元4；所述收集器包括天線1和防干擾支架2，所述天線1通過不導電的連接帶懸掛于所述防干擾支架2上；所述濾波放大單元3包括依次連接的低通濾波電路和放大電路，所述低通濾波電路用于將頻率30hz以上的電流濾除；所述檢測單元4檢測經(jīng)所述濾波放大單元3濾波放大后的電流或電壓；所述天線1與所述低通濾波電路連接，所述低通濾波電路與所述放大電路連接，所述放大電路與所述檢測單元4連接。本發(fā)明的帶電物體運動測量裝置能夠捕捉到帶電物體在運動過程中產(chǎn)生的微弱電磁波信號，經(jīng)過抗干擾絕緣處理，濾掉無用的空氣中的交流電磁波，放大，最后還原靜電的運動狀態(tài)，轉(zhuǎn)換成電流或電壓變化的形式。本發(fā)明不需要接觸帶電物體，利用電磁波作為中間介質(zhì)測量帶電物體的振動，可實現(xiàn)遠距離測量、無接觸測量，能較準確測量帶電物體勻速、加速或減速的運動狀態(tài)，以及振動頻率，靜電電場強度。本發(fā)明還能夠在距離靜電源1米以內(nèi)測試靜電源的電場強度，能夠初步評估靜電產(chǎn)生的電場強度相對大小，測試效率高。

實施中，如圖1-6所示，收集器采用木質(zhì)或塑料材質(zhì)防干擾支架2，防干擾支架2包括若干根豎直設(shè)置的木質(zhì)支桿22。防干擾支架2還可以包括檢測臺21，檢測臺21也為木質(zhì)或塑料材質(zhì)，用于放置待檢測物。天線1采用金屬板，金屬板通過塑料繩水平懸掛在支桿22的頂部。天線1通過導線與濾波放大單元3連接，濾波放大單元3包括低通濾波電路和放大電路。濾波放大單元3先將天線1的檢測電流濾波后再進行放大。低通濾波電路連接在放大電路和天線1之間，用于將頻率30hz以上的電流濾除，排除空氣中的其他電磁波的干擾。具體的，如圖7所示，低通濾波電路可以為電容接地的濾波電路。放大電路可以為電流放大電路，也可以為電壓放大電路。具體的，放大電路可以為由運算放大器及其他元件組成的電流或電壓放大電路。檢測單元4可以為電壓計或電流計，用于檢測經(jīng)過濾波放大單元3濾波放大后的電流或電壓，之后通過表盤或顯示屏顯示讀數(shù)或者將檢測信號直接接入計算機進行處理。檢測單元4具體檢測電壓還是電流，根據(jù)濾波放大單元3的組成決定。檢測單元4也可以為示波器，更直觀的顯示電壓或電流的變化。

進一步的，所述檢測單元4為示波器。檢測單元4采用示波器，可以方便的觀察經(jīng)濾波放大后的電壓或電流的波形，可以更精確直觀的判斷帶電物體的運動情況。

進一步的，如圖1-6所示，防干擾支架2包括不導電的檢測臺21和豎直設(shè)置于檢測臺21周圍的不導電的支桿22。不導電的檢測臺21和不導電的的支桿22，降低對天線的干擾，防止檢測過程中，帶電物體與檢測臺21或支桿22接觸將帶電物體上的電荷導走。

實施中，檢測臺21為木質(zhì)的長方形平臺，在檢測臺21的四個角上豎直固定有四根木質(zhì)的支桿22，四根支桿22的頂端通過尼龍、塑料等不導電的細線將長方形平板狀的天線1水平的吊起，懸掛在檢測臺21的正上方。

進一步的，天線1包括薄片形的金屬板或線圈。

進一步的，如圖1-3所示，天線1平行于檢測臺21，并通過連接帶連接于支桿22頂部。

實施中，木質(zhì)的檢測臺21上方，用很細的不導電的線將金屬板懸掛起來作為天線1，不讓金屬板直接接觸物體，減小天線中的電流通過物體傳導。用金屬板的側(cè)面檢測穿過金屬板的電場強度變化，效果最強，天線1也可以采用環(huán)形線圈。如果天線1與帶靜電物體運動方向平行，信號接收靈敏度最?。喝绻€圈與帶靜電物體垂直，則接收靈敏度最大。

進一步的，如圖4-6所示，天線1為相互垂直的兩組，且一組平行于檢測臺21，另一組垂直于檢測臺21；對應(yīng)的設(shè)置兩組濾波放大單元3和檢測單元4分別連接兩組天線1。對于一些運動方向不明確或者隨機選擇的帶電物體，相互垂直的設(shè)置兩組天線1可分別檢測兩個方向上的運動，提高可操作性。

實施中，兩組天線1，一組水平設(shè)置在檢測臺21的頂部，另一組豎直設(shè)置在檢測臺21的一側(cè)面，兩組天線1分別連接兩組濾波放大單元3，濾波后分別連接到兩個檢測單元4，經(jīng)檢測后顯示電流或電壓信息。也可以在濾波后接入具有兩個通道的一個檢測裝置，進行檢測顯示。更進一步的，檢測臺21上設(shè)置有轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺可以進行水平360度旋轉(zhuǎn)，便于檢測時調(diào)整帶電物體的方向。更進一步的，還可以設(shè)置三組兩兩相互垂直的天線1，且一組平行于檢測臺21，另兩組組垂直于檢測臺21；對應(yīng)的設(shè)置兩組濾波放大單元3和檢測單元4分別連接兩組天線1。三組天線1，一組水平設(shè)置在檢測臺21的頂部，另兩組分別豎直設(shè)置在檢測臺21的兩側(cè)面，其余連接與設(shè)置兩組天線1時類似。

進一步的，放大電路包括帶負反饋電路的一級放大電路31和帶負反饋電路的二級放大電路32。

實施中，如圖7所示，放大電路包括一級放大電路31和二級放大電路32。一級放大電路31和二級放大電路32分別采用相同的運算放大器op1、op2。運算放大器op1、op2供電電壓為±5v，各自的輸出端與各自的反相輸入端形成負反饋。具體的，一級放大電路31中的r1為51k歐姆，r2為510k歐姆，二級放大電路32中的r5為51k歐姆，r6為300k歐姆。在一級放大電路31和二級放大電路32之前分別連接有接地電容c3、c5作為濾波電路。具體的，電容c3為10nf，電容c3為4700pf。更進一步地，在放大電路之前串接有電容c1，用于穩(wěn)定電路、防止電壓過大。

由于任何物體都是帶靜電的只是大小不同，也可以將人為的將帶電物體利用摩擦起電等方法使之帶有電荷。電荷會產(chǎn)生電場，帶靜電的物體在加速或振動的過程中會使電場同樣加速或振動變化。由于穿過天線1的電場變化引起金屬板的電勢發(fā)生變化。本發(fā)明的物體振動測量方法不需要接觸帶電物體，利用穿過天線1的電場變化，使金屬板的電勢發(fā)生變化來測量帶電物體的運動、靜電電場強度的相對大小，可實現(xiàn)遠距離測量、無接觸測量。

使用時，第一步，在物體上施加電荷。將帶電物體通摩擦起電等方法使之帶有電荷。若帶電物體自身帶有電荷則應(yīng)當認為已經(jīng)進行過此步驟。

第二步，用天線1接收帶電物體振動產(chǎn)生電磁波產(chǎn)生檢測電流。利用不導電的細線懸置天線，用以收集帶電物體振動產(chǎn)生的電磁波，產(chǎn)生檢測電流。具體的，利用豎直的木質(zhì)支桿22通過細線將平板狀的天線1水平懸置。將帶電物體放入天線1下，優(yōu)選的，使帶電物體的運動方向與天線1所在平面垂直。使帶電物體的運動方向最好在豎直方向上，使之與天線1所在平面垂直。穿過天線1的電場變化即為帶電物體的運動變化。

第三步，將檢測電流中的高頻干擾電流濾除，之后進行放大。天線1產(chǎn)生的檢測電流通過濾波放大單元3將相對高頻的干擾電流濾除。帶電物體帶電荷運動產(chǎn)生的電磁波，相應(yīng)的天線1中感應(yīng)出的電流頻率由物體的運動速度決定，測量低速運動的物體時，其在天線1感應(yīng)出的電流頻率一般不超過1hz。此外，天線1也會感應(yīng)到空氣中其他電磁波形成干擾電流，其他電磁波一般包括交流電器產(chǎn)生的電磁波或通信電磁波等電磁波。一般來講，交流電為50hz，交流電器所感應(yīng)出的電磁波為50hz，通信用的電磁波頻率更高，可達上兆赫茲或上吉赫茲。相較來說，天線1中感應(yīng)出的干擾電流的頻率遠高于檢測電流頻率。利用此特點，本步驟中將檢測電流中的頻率高于30hz的干擾電流濾除。之后將濾波后的檢測電流放大，便于后續(xù)檢測。

第四步，檢測經(jīng)濾波后的檢測電流的電壓或電流，確定帶電物體的運動狀態(tài)。經(jīng)濾波放大后的電流通過檢測單元4檢測電流的變化。最后可以通過顯示設(shè)備將電流或電壓顯示。操作人員可根據(jù)電流或電壓大小變化判斷待帶電物體的運動狀態(tài)與所帶靜電電場強度的相對大小。檢測帶電物體運動時，檢測單元4檢測到的電壓或電流為零，則帶電物體速度為零；檢測單元4檢測到的電壓或電流保持一定大小，則帶電物體速度勻速運動；檢測單元4檢測到的電壓或電流逐漸變大或變小，則帶電物體加速或減速運動。

帶電物體速度為零，帶電物體的電場無變化，天線1中的檢測電流或電壓為零；帶電物體速度勻速運動，帶電物體的電場勻速變化，天線1中的檢測電流或電壓保持一定大?。粠щ娢矬w速度加速或減速運動，帶電物體的電場變化速度變大或變小，天線1中的檢測電流或電壓逐漸變大或變小。

用該方法帶電物體振動時，每個周期中都會經(jīng)歷兩次速度為零，兩次速度達到最大值。當帶電物體速度為零時，帶電物體所帶電荷速度為零電場不發(fā)生變化，天線1中感應(yīng)到的檢測電流或電壓為最小值；當帶電物體速度為最大時，帶電物體所帶電荷速度為最大電場變化最快，天線1中感應(yīng)到的檢測電流或電壓為最大值?？紤]到檢測電流的方向，檢測單元4檢測出的電流或電壓變化頻率與帶電物體振動的頻率相同。

用帶電物體運動測量裝置檢測物體所帶靜電電場相對強度時，將一帶電物體以勻速運動，記錄檢測單元4的讀數(shù)峰值。換另一帶電物體，還以同樣的速度勻速運動，記錄檢測單元4的讀數(shù)峰值。比較兩次記錄的峰值的大小，即可判斷兩個帶電物體的電場強度：數(shù)值大的帶電物體的電場強度大，數(shù)值小的帶電物體的電場強度小。進一步，可判斷出兩帶電物體所帶電荷量的多少。還可以可進行多次測量減小誤差。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。