靜電測試儀工作原理

一、非接觸式靜電測試儀（主流，靜電場計 / 靜電壓表）

1. 核心原理：靜電感應(yīng) + 信號調(diào)制放大

• 物體表面靜電荷形成靜電場，探頭內(nèi)感應(yīng)電極會感應(yīng)出等量異號電荷。

• 為克服直流信號易漂移、難放大問題，儀器通過機(jī)械振動 / 旋轉(zhuǎn)將直流感應(yīng)信號調(diào)制成交流信號，再經(jīng)高阻放大、檢波、校準(zhǔn)后，換算為 ** 表面靜電壓（V/kV）** 顯示。

2. 主流結(jié)構(gòu)與工作過程

• 振動電容式（如 EST102）

1. 探頭內(nèi)金屬片在振蕩器驅(qū)動下高頻振動，使探頭與被測物間的電容周期性變化。

2. 靜電場在探極上感應(yīng)出交變電壓信號（與表面電位成正比）。

3. 信號經(jīng)高輸入阻抗變換器、交流放大、相敏檢波，還原為直流電壓并顯示。

• 旋轉(zhuǎn)葉片式（場磨式）

1. 電機(jī)帶動金屬葉片高速旋轉(zhuǎn)，周期性屏蔽 / 暴露感應(yīng)電極。

2. 感應(yīng)電極上產(chǎn)生持續(xù)交流感應(yīng)電流，經(jīng)放大、檢波后輸出穩(wěn)定直流信號。

3. 優(yōu)點：抗干擾強、穩(wěn)定性好、精度高，適合工業(yè)精密測量。

• 直接感應(yīng)式（簡易型 / 測試筆）

1. 無機(jī)械振動，靠超高輸入阻抗運放直接檢測微弱直流感應(yīng)電壓。

2. 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、成本低；缺點：易漂移、需頻繁調(diào)零、精度一般。

3. 關(guān)鍵特性

• 非接觸：不接觸被測物，不改變電荷分布、不損傷樣品。

• 距離敏感：測量值與距離平方成反比，需在 ** 標(biāo)準(zhǔn)距離（如 25mm/1 英寸）** 下校準(zhǔn)測量。

• 易受干擾：環(huán)境濕度、鄰近電場、探頭方向會影響精度。

二、接觸式靜電測試儀（電阻 / 電位 / 電量測量）

1. 表面 / 體積電阻測試儀（zui常用）

• 原理：探頭直接接觸被測表面，施加低直流電壓，測量泄漏電流，按 R=V/I 計算電阻 / 電阻率。

• 用途：區(qū)分導(dǎo)體、靜電耗散、絕緣體，評估 ESD 防護(hù)材料性能。

2. 接觸式靜電壓表

• 原理：探頭與被測物等電位接觸，通過高阻輸入電路直接測量表面電位差。

• 特點：測量穩(wěn)定、準(zhǔn)確；但需接觸，可能轉(zhuǎn)移 / 耗散電荷、損傷精密樣品。

3. 法拉第籠法（測總電荷量）

• 原理：將帶電體放入絕緣內(nèi)電極 + 接地外電極的法拉第籠，測量內(nèi)外電極電位差，按 Q=C·V 計算總電荷量。

• 特點：測總電量最準(zhǔn)確；但僅適用于可放入籠內(nèi)的小物體。

三、核心對比（非接觸 vs 接觸）

四、總結(jié)

• 非接觸式（靜電場計）：工業(yè)現(xiàn)場主流，靠感應(yīng) + 調(diào)制放大測表面電位，無損、快速但對距離與環(huán)境敏感。

• 接觸式（電阻儀）：ESD 防護(hù)評估bi備，直接測電阻 / 電位，穩(wěn)定準(zhǔn)確但需接觸。

• 法拉第籠：實驗室精準(zhǔn)測總電荷量，適用范圍受限。