李 軍 / 昆山市計(jì)量測試所

充電平板檢測儀（CPM）的校準(zhǔn)

李 軍 / 昆山市計(jì)量測試所

0 引言

充電平板檢測儀(CPM)主要用于評價(jià)離子風(fēng)機(jī)性能，對其校準(zhǔn)一般參照J(rèn)JF(電子) 31003-2008《充電平板檢測儀校準(zhǔn)規(guī)范》，本文闡述在實(shí)際檢測中遇到的問題，并提出相應(yīng)的解決方法。

1 充電平板檢測儀原理結(jié)構(gòu)

充電平板檢測儀是用來評價(jià)離子風(fēng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)儀器，其原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 充電平板檢測儀原理結(jié)構(gòu)

2 校準(zhǔn)中的問題及解決方法

實(shí)用的商品化充電平板檢測儀均在使用方便性和自動(dòng)化方面有所改變，所以對充電平板檢測儀的校準(zhǔn)提出了新的要求。

2.1 靜電電壓范圍

JJF(電子) 31003-2008中5.1條款規(guī)定充電平板檢測儀靜電電壓測量范圍為-1 020 ～ + 1020 V，但在實(shí)踐中經(jīng)常碰到有-5 000 ～ + 5 000 V，所以應(yīng)在規(guī)范中予以擴(kuò)展規(guī)定。

2.2 靜電電壓測量準(zhǔn)確度的校準(zhǔn)

JJF(電子) 31003-2008中8.3條款說明靜電電壓測量準(zhǔn)確度校準(zhǔn)中，使用直流電壓校準(zhǔn)源輸出高壓到導(dǎo)電平板和接地端，比較直流校準(zhǔn)源的設(shè)定值和充電平板檢測儀的讀數(shù)值，來判定該指標(biāo)是否符合技術(shù)要求。實(shí)踐中，有的儀器的確可以按此操作，但是全自動(dòng)的平板檢測儀及帶有跟蹤高壓源的平板檢測儀，無法確認(rèn)內(nèi)部高壓源和平板的隔離絕緣情況，不能接入外部高壓源，否則可能損壞被檢儀器。

為此，可在充電狀態(tài)下，在導(dǎo)電平板和接地之間直接接入直流高壓表，比較高壓表測量值和充電平板檢測儀的讀數(shù)值來判定該指標(biāo)是否符合技術(shù)要求。所選用的高壓表一般為高內(nèi)阻高壓表，如CHROMA 900B型，該表內(nèi)阻高達(dá)30 GΩ，負(fù)載效應(yīng)較小，完全能滿足對電壓示值誤差的校準(zhǔn)。

2.3 靜電衰減時(shí)間測量準(zhǔn)確度的校準(zhǔn)

JJF(電子) 31003-2008中8.4條款說明是使用程控、可產(chǎn)生脈沖階梯電壓的高壓源輸出高壓到充電平板和接地端，首先在實(shí)踐中沒有發(fā)現(xiàn)適合此方法的儀器，并且充電平板檢測儀啟動(dòng)靜電衰減時(shí)間測量功能時(shí)，充電平板上充有高達(dá)1 000～5 000 V以上的高壓，無法加入另外一個(gè)高壓源。

根據(jù)被檢儀器的不同，現(xiàn)提出兩種校準(zhǔn)方案。

1）商品化及進(jìn)口的充電平板檢測儀大都帶有比例輸出功能，常見的是1/200 ，即充電平板充電電壓為1 000 V，充電平板檢測儀提供的比例輸出接口5 V。將數(shù)字示波器接入此接口，通過示波器實(shí)時(shí)抓取充電平板的放電波形，通過數(shù)字示波器的游標(biāo)測量功能，就能準(zhǔn)確測量放電時(shí)間，圖1、圖2、圖3分別為通過單次觸發(fā)抓獲的放電波形，測得的放電時(shí)間分別為0.888 s、1.7 s、3.44 s。

2）沒有比例輸出功能的充電平板檢測儀，采用的方法需使用帶比例輸出功能的高精度非接觸靜電電壓表（如TREK 344），使用該類儀器可以直接非接觸測量充電平板檢測儀的充電電壓值，直接校準(zhǔn)其靜電電壓測量準(zhǔn)確度。再使用上一節(jié)所述方案，外接示波器則可準(zhǔn)確可靠地檢測放電時(shí)間，進(jìn)行靜電衰減時(shí)間測量準(zhǔn)確度的校準(zhǔn)。TREK344型電壓表電壓測量準(zhǔn)確度為＋0.05%FS，響應(yīng)時(shí)間3 ms，具備高精度1/200 比例輸出功能。

圖1 放電波形圖（0.888 s）

圖2 放電波形圖（1.7 s）

圖3 放電波形圖（3.44 s）

3 自放電指標(biāo)的校準(zhǔn)

充電平板檢測儀充電電容為20 pF，它與地的絕緣依靠導(dǎo)電電極與接地平板間的絕緣子，而絕緣性能的好壞對充電平板檢測儀的性能有很大的影響，絕緣子的污染（例如絕緣子表面被手觸碰后留下的油脂鹽分），特別是在外界大氣濕度的影響下（60%RH以上），對充電電容的自放電有很大影響。相當(dāng)于在檢測離子風(fēng)機(jī)時(shí)也參與對充電電容器的放電，所測得的靜電衰減時(shí)間將會(huì)變小，所以JJF(電子) 31003-2008規(guī)范對校準(zhǔn)環(huán)境濕度要求范圍為（40%～70%）RH 明顯不妥，應(yīng)規(guī)定（40%～50%）RH較為合理，ESD 標(biāo)準(zhǔn)STM 3.1對此也是如此要求。所以有必要檢測充電平板檢測儀自放電的影響，對適用于高濕環(huán)境、有高壓跟蹤技術(shù)的充電平板檢測儀可不檢測。

JJF(電子) 31003-2008規(guī)范沒有自放電指標(biāo)檢測項(xiàng)目。筆者認(rèn)為應(yīng)加上此項(xiàng)，檢測方法如下：在規(guī)定的環(huán)境條件下，充電平板檢測儀充電后，按下放電測試按鈕，記錄此時(shí)充電平板檢測儀所示的電壓讀數(shù)，5 min后再次記錄此時(shí)充電平板檢測儀所示的電壓讀數(shù)，下降比例應(yīng)小于10%。

4 結(jié)語

本方法在實(shí)踐中具有可操作性，對各種商品化充電平板檢測儀適用性相對較廣，能滿足充電平板檢測儀周期校準(zhǔn)的要求。

[1] International Electrotechnical Commission. IEC 61340-5-5: 2007[S]. Geneva. 2007.

[2] American ESD Association. ANSI/ESD SP3.3-2006[S]. NewYork. 2006.

[3] American ESD Association. ANSI/ESD-STM3.1-2006[S].NewYork. 2006.

[4] 工業(yè)和信息化部. JJG(電子) 31003-2008[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.