織物感應靜電測試儀原理

 做為測量對象的靜電，可認為有兩種類型。一種是工廠某地已經(jīng)產生的；另一種是在實驗室的基礎研究中使之產生的。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。后者要求能準確地控制實驗條件，得到有再現(xiàn)性的實驗結果。為此，必須充分理解測量的方法，進而預先研究分析產生靜電的因素，也是完全必要的.

1.1感應起電
 感應起電通常是對導體來說的。這里介紹的是電介質在靜電場中由極化而使其帶電的方法，也把它稱為感應起電。在電場中，電介發(fā)生極化，極化后的電介質，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之符號相反的束縛電荷中和。外電場撤走后，電介質上的兩種電荷已無法恢復中性，因而帶有一定量的電荷，這就是感應起電.

1.2放電衰減
 物體帶電后，內部電荷的逸散符合指數(shù)衰減規(guī)律。
 Q=Q0e-t/ε0εrρr (1)
 將電量衰減的時間常數(shù)τ＝ε0εrρr代入(1)式得：Q＝Q0e-t/τ (2)
電量衰減時間常數(shù)τ可用靜電衰減測量儀來測量，而在實際的纖維和織物的靜電測試中，人們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與電量衰減時間常數(shù)τ之間的關系：
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(wěn)定的并能夠穿透一定空間(空氣)的電源，以及在檢測中受環(huán)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。由于它們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(xù)不斷地產生離子。放射性的放電、紫外線照射、火焰及電暈放電能在空氣中產生離子。只有最后一種方法——電暈放電能產生高濃度的單極離子以使試樣保持穩(wěn)定帶電狀態(tài)。
為產生電暈放電，必須建立一個不均勻的電場。像針與平板之間、空氣和其它通常是良好的絕緣體，但在電場強度足夠高的區(qū)域中空氣受到電離并成為可導電的。根據(jù)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(qū)域，電子被加速到相當高的速度，可以在撞擊一個空氣分子時把一個電子撞出來，于是產生一個正離子和一個電子。在電暈區(qū)域內是以自維持雪崩的形式發(fā)生這個過程，從而在導線周圍產生了濃密的自由電子云和正離子云，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接觸式和感應式兩種。
由于物體所帶的靜電大都有靜電壓高，而電流小，且一次性損耗后不易再補上的特點。所以接觸性儀表大都采用了光反射法，不僅體積較大，量度不精確，使用范圍也受到了限制。
直接感應儀表測量法是用電容分壓原理。它的精度取決于電壓表固有電容和測試板對地的分布電容，且感應電荷會通過表內電阻而逐步泄漏。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(xiàn)的帶電荷與不帶電荷的交替變換，給探頭一個交變信號

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，同時正離子將從放電針被推向試樣形成一個單極性的離子風，在連續(xù)放電30秒鐘后，試樣上所獲得的電壓就是被測織物所帶的靜電峰值電壓(試驗表明只有使用功率足夠的高壓變壓器，才能在30秒時間內提供穩(wěn)定1萬伏放電電壓)。
 前面已經(jīng)闡明，儀器的高壓尖端放電情況處于電暈放電階段，空氣中原始電離情況對儀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，小于一定值，放電空間的這種電子增值過程不可能維持。我們在對各種試樣(棉、毛、絲、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，加于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(wěn)定情況都是需要一定馳豫時間的。由于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(tài)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(wěn)定。
一般來說，放電電場越強，建立穩(wěn)定靜電測試值所需的時間越短(離子云濃度大)。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(wěn)定靜電測試值所需的時間短些。
我們對不同品種的纖維、紗線、織物進行了實測。其結果是：為滿足不同的試樣要求，將測定的放電時間選定為30秒是可行的。.

3.2半值時間測量
所謂半值時間是帶電體電電位衰減為初始值Vo的一半所需時間(見圖3)，用符號t1/2表示。由式u=Voet/τ并代入條件t= 1/2t，u= Vo/2 則有： Vo/2=Voet1/2/τ (5)
 整理后得：t1/2=τln2 (6)
根據(jù)規(guī)定〔1〕，時間常數(shù)的5倍時間稱為松馳時間，即：ts=5τ (7)
可以算出，經(jīng)過時間t后，電壓衰減為原數(shù)值的0.67%，可以認為電壓已經(jīng)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后，立即記錄下此時電壓，即峰值電壓Vo(見圖3)?？稍?strong>示波器上顯示出一組脈沖電壓波形。而自動記錄儀進入的信號，因經(jīng)整流濾波，記下的是包絡線。從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(shù)字顯示儀表在半峰值電壓時自動記錄下此時電位和半值時間。這種儀器自動化程度高，操作更加簡便一些。
還有一種儀器是在試樣旋轉園盤的上方只有一個放電探頭，待放完電后把放電探頭移走，再移入一個測試探頭。這種儀器具有體積小，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(jīng)過電暈針下面時，由于電暈針對試樣不斷放電，使電壓逐漸上升，直到某個飽和值Vo)。由于被測試樣的峰值電壓開始衰減成指數(shù)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(xù)的。因此半值時間的測量也受到影響

4.試驗環(huán)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，必須加以控制。這是因為一方面試驗環(huán)境的溫濕度影響電暈放電的強弱，另一方面纖維的導電性能吸濕回潮后影響纖維的靜電性能，對親水性纖維及其制成品必須要注意。