静电测试仪工作原理

一、非接触式静电测试仪（主流，静电场计 / 静电压表）

1. 核心原理：静电感应 + 信号调制放大

• 物体表面静电荷形成静电场，探头内感应电极会感应出等量异号电荷。

• 为克服直流信号易漂移、难放大问题，仪器通过机械振动 / 旋转将直流感应信号调制成交流信号，再经高阻放大、检波、校准后，换算为 ** 表面静电压（V/kV）** 显示。

2. 主流结构与工作过程

• 振动电容式（如 EST102）

1. 探头内金属片在振荡器驱动下高频振动，使探头与被测物间的电容周期性变化。

2. 静电场在探极上感应出交变电压信号（与表面电位成正比）。

3. 信号经高输入阻抗变换器、交流放大、相敏检波，还原为直流电压并显示。

• 旋转叶片式（场磨式）

1. 电机带动金属叶片高速旋转，周期性屏蔽 / 暴露感应电极。

2. 感应电极上产生持续交流感应电流，经放大、检波后输出稳定直流信号。

3. 优点：抗干扰强、稳定性好、精度高，适合工业精密测量。

• 直接感应式（简易型 / 测试笔）

1. 无机械振动，靠超高输入阻抗运放直接检测微弱直流感应电压。

2. 优点：结构简单、成本低；缺点：易漂移、需频繁调零、精度一般。

3. 关键特性

• 非接触：不接触被测物，不改变电荷分布、不损伤样品。

• 距离敏感：测量值与距离平方成反比，需在 ** 标准距离（如 25mm/1 英寸）** 下校准测量。

• 易受干扰：环境湿度、邻近电场、探头方向会影响精度。

二、接触式静电测试仪（电阻 / 电位 / 电量测量）

1. 表面 / 体积电阻测试仪（zui常用）

• 原理：探头直接接触被测表面，施加低直流电压，测量泄漏电流，按 R=V/I 计算电阻 / 电阻率。

• 用途：区分导体、静电耗散、绝缘体，评估 ESD 防护材料性能。

2. 接触式静电压表

• 原理：探头与被测物等电位接触，通过高阻输入电路直接测量表面电位差。

• 特点：测量稳定、准确；但需接触，可能转移 / 耗散电荷、损伤精密样品。

3. 法拉第笼法（测总电荷量）

• 原理：将带电体放入绝缘内电极 + 接地外电极的法拉第笼，测量内外电极电位差，按 Q=C·V 计算总电荷量。

• 特点：测总电量最准确；但仅适用于可放入笼内的小物体。

三、核心对比（非接触 vs 接触）

四、总结

• 非接触式（静电场计）：工业现场主流，靠感应 + 调制放大测表面电位，无损、快速但对距离与环境敏感。

• 接触式（电阻仪）：ESD 防护评估bi备，直接测电阻 / 电位，稳定准确但需接触。

• 法拉第笼：实验室精准测总电荷量，适用范围受限。