充电平板检测仪（CPM）的校准

2014-03-14昆山市计量测试所

上海计量测试 2014年3期

关键词：检测仪静电准确度

李军 / 昆山市计量测试所

充电平板检测仪（CPM）的校准

李军 / 昆山市计量测试所

0 引言

充电平板检测仪(CPM)主要用于评价离子风机性能，对其校准一般参照JJF(电子) 31003-2008《充电平板检测仪校准规范》，本文阐述在实际检测中遇到的问题，并提出相应的解决方法。

1 充电平板检测仪原理结构

充电平板检测仪是用来评价离子风机的标准仪器，其原理结构如图1所示。

图1 充电平板检测仪原理结构

2 校准中的问题及解决方法

实用的商品化充电平板检测仪均在使用方便性和自动化方面有所改变，所以对充电平板检测仪的校准提出了新的要求。

2.1 静电电压范围

JJF(电子) 31003-2008中5.1条款规定充电平板检测仪静电电压测量范围为-1 020 ～ + 1020 V，但在实践中经常碰到有-5 000 ～ + 5 000 V，所以应在规范中予以扩展规定。

2.2 静电电压测量准确度的校准

JJF(电子) 31003-2008中8.3条款说明静电电压测量准确度校准中，使用直流电压校准源输出高压到导电平板和接地端，比较直流校准源的设定值和充电平板检测仪的读数值，来判定该指标是否符合技术要求。实践中，有的仪器的确可以按此操作，但是全自动的平板检测仪及带有跟踪高压源的平板检测仪，无法确认内部高压源和平板的隔离绝缘情况，不能接入外部高压源，否则可能损坏被检仪器。

为此，可在充电状态下，在导电平板和接地之间直接接入直流高压表，比较高压表测量值和充电平板检测仪的读数值来判定该指标是否符合技术要求。所选用的高压表一般为高内阻高压表，如CHROMA 900B型，该表内阻高达30 GΩ，负载效应较小，完全能满足对电压示值误差的校准。

2.3 静电衰减时间测量准确度的校准

JJF(电子) 31003-2008中8.4条款说明是使用程控、可产生脉冲阶梯电压的高压源输出高压到充电平板和接地端，首先在实践中没有发现适合此方法的仪器，并且充电平板检测仪启动静电衰减时间测量功能时，充电平板上充有高达1 000～5 000 V以上的高压，无法加入另外一个高压源。

根据被检仪器的不同，现提出两种校准方案。

1）商品化及进口的充电平板检测仪大都带有比例输出功能，常见的是1/200 ，即充电平板充电电压为1 000 V，充电平板检测仪提供的比例输出接口5 V。将数字示波器接入此接口，通过示波器实时抓取充电平板的放电波形，通过数字示波器的游标测量功能，就能准确测量放电时间，图1、图2、图3分别为通过单次触发抓获的放电波形，测得的放电时间分别为0.888 s、1.7 s、3.44 s。

2）没有比例输出功能的充电平板检测仪，采用的方法需使用带比例输出功能的高精度非接触静电电压表（如TREK 344），使用该类仪器可以直接非接触测量充电平板检测仪的充电电压值，直接校准其静电电压测量准确度。再使用上一节所述方案，外接示波器则可准确可靠地检测放电时间，进行静电衰减时间测量准确度的校准。TREK344型电压表电压测量准确度为＋0.05%FS，响应时间3 ms，具备高精度1/200 比例输出功能。

图1 放电波形图（0.888 s）

图2 放电波形图（1.7 s）

图3 放电波形图（3.44 s）

3 自放电指标的校准

充电平板检测仪充电电容为20 pF，它与地的绝缘依靠导电电极与接地平板间的绝缘子，而绝缘性能的好坏对充电平板检测仪的性能有很大的影响，绝缘子的污染（例如绝缘子表面被手触碰后留下的油脂盐分），特别是在外界大气湿度的影响下（60%RH以上），对充电电容的自放电有很大影响。相当于在检测离子风机时也参与对充电电容器的放电，所测得的静电衰减时间将会变小，所以JJF(电子) 31003-2008规范对校准环境湿度要求范围为（40%～70%）RH 明显不妥，应规定（40%～50%）RH较为合理，ESD 标准STM 3.1对此也是如此要求。所以有必要检测充电平板检测仪自放电的影响，对适用于高湿环境、有高压跟踪技术的充电平板检测仪可不检测。

JJF(电子) 31003-2008规范没有自放电指标检测项目。笔者认为应加上此项，检测方法如下：在规定的环境条件下，充电平板检测仪充电后，按下放电测试按钮，记录此时充电平板检测仪所示的电压读数，5 min后再次记录此时充电平板检测仪所示的电压读数，下降比例应小于10%。