¿Cuál es el principio de funcionamiento del probador de campo electrostático?

Principio de medición Existen dos tipos de electricidad estática como objeto de medición. Un tipo se ha producido en algún lugar de una fábrica; el otro tipo se ha producido en investigación básica en el laboratorio. Lo primero requiere una comprensión correcta del estado de electrificación, la consideración de diversas condiciones presentes en este momento y la búsqueda de métodos adecuados para la resolución de problemas. Esto último requiere la capacidad de controlar con precisión las condiciones experimentales y obtener resultados experimentales reproducibles. Por esta razón, es necesario comprender completamente el método de medición, y estudiar y analizar de antemano los factores que generan electricidad estática.

1.1 Electrificación por inducción La electrificación por inducción suele ser para conductores. Aquí se presenta el método de cargar un dieléctrico mediante polarización en un campo electrostático, que también se denomina carga por inducción. En el campo eléctrico, el dieléctrico está polarizado. Después de la polarización, el campo eléctrico del dieléctrico atrae hacia sí algunas cargas libres del medio circundante y neutraliza las cargas unidas con signos opuestos en el dieléctrico. Una vez eliminado el campo eléctrico externo, las dos cargas del dieléctrico ya no pueden volver a la neutralidad, por lo que transportan una cierta cantidad de carga. Esto es carga por inducción.

1.2 Atenuación de la descarga después de que el objeto se carga. , la carga interna se escapa. Conforme a la ley de decaimiento exponencial. Q=Q0e-t/ε0εrρr (1) Sustituyendo la constante de tiempo de caída de carga eléctrica τ=ε0εrρr en la ecuación (1), obtenemos: Q=Q0e-t/τ (2) La constante de tiempo de caída de carga eléctrica τ puede ser medido con un instrumento de medición de atenuación electrostática, y en pruebas electrostáticas reales en fibras y telas, las personas toman directamente el tiempo que tarda la electricidad en descomponerse a la mitad del valor de prueba original (Q=1/2Q0), que es la mitad electrostática -vida t1/2 para representar la capacidad de disipar cargas electrostáticas. Es un indicador importante para medir la capacidad de la fibra para eliminar cargas estáticas. Transforme la ecuación (2) para obtener τ = t/lnQ0/Q (3) Sustituyendo Q = Q0/2 en la ecuación (3) para obtener la vida media electrostática. t1/2 y carga eléctrica La relación entre la constante de tiempo de desintegración τ: t1/2= 1/1.44·τ=0.69τ

2. Durante la prueba, es necesario proporcionar una fuente de alimentación estable que pueda penetrar un cierto espacio (aire) y realizar la prueba en condiciones donde la influencia del medio ambiente sea relativamente pequeña. Este método es la descarga de corona y la detección del método de electrodo comparativo. .

2.1 Descarga de corona Cabe señalar que la carga de campo y la carga de difusión requieren una alta concentración de iones unipolares. Debido a su repulsión mutua y su alta movilidad, estos iones tienen vidas cortas. Por lo tanto, para utilizar estos métodos de carga, se deben generar iones de forma continua. Las descargas radiactivas, la irradiación ultravioleta, las llamas y las descargas de corona pueden producir iones en el aire. Sólo el último método, la descarga en corona, puede producir una alta concentración de iones unipolares para mantener la muestra en un estado de carga estable. Para generar una descarga en corona, se debe establecer un campo eléctrico no uniforme. Entre el pasador y la placa, el aire y otros materiales suelen ser buenos aislantes, pero en áreas donde la intensidad del campo eléctrico es lo suficientemente alta, el aire se ioniza y se vuelve conductor. Dependiendo de la geometría del campo, esta carga puede ser una descarga de arco o una descarga de corona. En la región de la corona, los electrones se aceleran a una velocidad muy alta y pueden eliminar un electrón cuando golpean una molécula de aire, produciendo así un ion positivo y un electrón. Este proceso se produce en forma de una avalancha autosostenida en la región de la corona, lo que da como resultado una densa nube de electrones libres e iones positivos alrededor del cable, lo que se denomina descarga de corona. .

2.2 Método de medición sin contacto La medición del potencial electrostático se divide en dos tipos: método de contacto y método inductivo. Porque la mayor parte de la electricidad estática transportada por los objetos tiene las características de alto voltaje estático y pequeña corriente, y es difícil reponerla después de una pérdida única. Por lo tanto, la mayoría de los instrumentos de contacto utilizan el método de reflexión de la luz, que no solo es más grande en tamaño e inexacto en la medición, sino que también tiene un rango de uso limitado. El método de medición del instrumento de inducción directa utiliza el principio de división de voltaje capacitivo. Su precisión depende de la capacitancia inherente del voltímetro y de la capacitancia distribuida del tablero de prueba a tierra, y la carga inducida se filtrará gradualmente a través de la resistencia dentro del medidor. Por lo tanto, el voltaje leído en el voltímetro disminuirá gradualmente con el tiempo. El método de comparación es un método de prueba electrostática sin contacto.

Utiliza la transformación alterna de cargada y descargada que ocurre cuando la muestra gira para darle a la sonda una señal alterna

3 Medición del valor pico y vida media

3.1 Voltaje de descarga y Tiempo de descarga de corona

Si la aguja de descarga es de polaridad positiva, los electrones se moverán rápidamente hacia la aguja de descarga y, al mismo tiempo, los iones positivos serán empujados desde la aguja de descarga hacia la muestra para formar un viento iónico unipolar, que continuamente Después de 30 segundos de descarga, el voltaje obtenido en la muestra es el voltaje máximo electrostático de la tela que se está probando (las pruebas muestran que solo un transformador de alto voltaje con suficiente potencia puede proporcionar una descarga estable de 10,000 voltios voltaje en 30 segundos). Se ha explicado anteriormente que la descarga de la punta de alto voltaje del instrumento se encuentra en la etapa de descarga de corona y que la condición de ionización original en el aire tiene un cierto impacto en las condiciones de trabajo del instrumento. En la etapa de descarga en corona, se requiere que el campo eléctrico externo tenga un cierto grado y sea menor que un cierto valor. Este proceso electrónico de valor agregado en el espacio de descarga no se puede mantener. Cuando realizamos ejemplos en varias muestras (algodón, lana, seda, lino, poliéster, nailon y rayón), la intensidad de campo de 0,5 kN/mm es más adecuada. Por ejemplo, una distancia de descarga de 16 mm requiere una intensidad de campo de 0,5 kN/mm. mm Fuerte, el voltaje aplicado al cabezal de descarga puede alcanzar los 8000V. Si la distancia de descarga es de 20 mm, para lograr la misma intensidad de campo que la anterior, se debe aplicar un voltaje de ?10.000 voltios. Cualquier forma de proceso de polarización de un dieléctrico en un campo electrostático requiere un cierto tiempo de relajación para establecer una cierta intensidad y estabilidad de polarización. Dado que el campo eléctrico del dispositivo se aplica periódicamente a la muestra, prolonga el tiempo necesario para alcanzar el estado de descarga al final de la polarización. Además, el tiempo de carga del condensador de filtro en el dispositivo de alto voltaje requiere un tiempo de descarga suficiente. Haga que la muestra se cargue de manera estable. En términos generales, cuanto más fuerte sea el campo eléctrico de descarga, menor será el tiempo necesario para establecer un valor de prueba electrostático estable (mayor concentración de nube de iones). Las fibras proteicas y las fibras sintéticas con efectos electrostáticos importantes requieren menos tiempo para establecer valores de prueba electrostáticos estables que las fibras de celulosa con efectos electrostáticos pequeños. Hemos realizado mediciones reales en diferentes tipos de fibras, hilos y tejidos. El resultado es que para cumplir con diferentes requisitos de muestra, es factible seleccionar el tiempo de descarga medido en 30 segundos. .

3.2 Medición del tiempo de valor medio

El llamado tiempo de valor medio es el tiempo necesario para que el potencial eléctrico de un cuerpo cargado descienda a la mitad del valor inicial Vo (ver Figura 3), con el símbolo t1/2 express. De la fórmula u=Voet/τ y sustituimos la condición t= 1/2t, u= Vo/2, tenemos: Vo/2=Voet1/2/τ (5) Después de ordenar, obtenemos: t1/2=τln2 (6) Según la normativa [1], 5 veces la constante de tiempo se llama tiempo de relajación, es decir: ts=5τ (7) Se puede calcular que después del tiempo t, el voltaje se atenúa a 0,67 del valor original, y Se puede considerar que la tensión ha desaparecido. El método de prueba es: además de la aguja de descarga sobre el disco de muestra giratorio, también hay una sonda de prueba (a 15 mm de la parte superior de la muestra), que puede aplicar alto voltaje mientras se observa el voltaje inducido en la muestra. Cuando la aguja de descarga de alto voltaje termina de descargarse, el voltaje en este momento se registra inmediatamente, es decir, el voltaje máximo Vo (ver Figura 3). En un osciloscopio se puede mostrar un conjunto de formas de onda de voltaje de pulso. La señal introducida por el grabador automático se rectifica y filtra, y lo que se graba es la línea de la envolvente. El tiempo del valor medio t1/2 se puede medir en el gráfico, y luego las ecuaciones (6) y (7) se pueden usar para calcular τ y t. También puede usar un instrumento de visualización digital para registrar automáticamente el potencial y la mitad. voltaje pico a voltaje medio pico Vale la pena. Este instrumento tiene un alto grado de automatización y es más fácil de operar.

También hay un instrumento que tiene solo una sonda de descarga encima del disco giratorio de la muestra. Una vez completada la descarga, se retira la sonda de descarga y se introduce una sonda de prueba. Este instrumento tiene las características de tamaño pequeño y buen sellado. Sin embargo, no puede reflejar que la parte ascendente de la curva en la Figura (3) corresponde a la etapa inicial de medición (es decir, cada vez que la muestra pasa por debajo de la aguja de corona, la aguja de corona descarga continuamente la muestra, lo que hace que el voltaje disminuya gradualmente). subir hasta un cierto punto de saturación Vo). Dado que el voltaje máximo de la muestra analizada comienza a decaer en una curva exponencial, y especialmente el tiempo para cambiar la sonda de medición no se puede completar instantáneamente, esta diferencia de tiempo reduce en gran medida la medición del voltaje máximo, que no es lo suficientemente precisa.

La fase gráfica de inicio de su prueba también es discontinua. Por lo tanto, la medición del tiempo del valor medio también se ve afectada

5 Cambiar el tiempo del valor medio de la tabla del probador de sonda

4 La influencia de la temperatura y la humedad del Ambiente de prueba en la medición La humedad relativa del aire y la fibra. La recuperación de humedad del hilo y la tela en sí tiene una gran influencia en el valor estático y debe controlarse. Esto se debe a que, por un lado, la temperatura y la humedad del entorno de prueba afectan la intensidad de la descarga en corona; por otro lado, las propiedades conductoras de la fibra afectan las propiedades electrostáticas de la fibra después de absorber la humedad y recuperarla; Se debe prestar atención a las fibras hidrófilas y sus productos.

Muestra

Humedad relativa

33

64

70

Algodón

1700

790

250

Algodón artificial

900

390

120

Cáñamo

1500

240

120

Seda

1100

700

500

Mao

4300

3000

2900

Poliéster

2900

2600

2100

Nailon

3700

3400

3000

Nota: La temperatura de prueba es de 19°C y el voltaje de descarga es de 8000 voltios

Problemas de temperatura y humedad durante la prueba. El impacto sobre las fibras sintéticas hidrofóbicas es menor. Los experimentos anteriores muestran que cuando la humedad relativa del ambiente es alta, la ionización alrededor de materiales cargados es más fácil y la carga se libera al mundo exterior más rápidamente. Al mismo tiempo, la temperatura y la humedad relativas son altas, lo que aumenta la tasa de absorción de humedad de la fibra, lo que hace que disminuya la resistencia específica de la propia fibra. La lana está por debajo de 50 RH y el algodón por debajo de 30 RH. Pueden producirse efectos electrostáticos nocivos. En las mismas condiciones de humedad relativa, en términos generales, el valor electrostático aumenta ligeramente a medida que disminuye la temperatura. Esto se debe a que la turbulencia térmica de las moléculas se debilita a medida que disminuye la temperatura. Las investigaciones actuales giran principalmente en torno a la temperatura ambiente. En condiciones normales de temperatura, el impacto de este debilitamiento en el valor de la prueba es mucho menos obvio que el impacto de la humedad, por lo que no es necesario considerar factores clave.

Referencia: Baidu lo sabe