靜電測試儀工作原理

一、非接觸式靜電測試儀（主流，靜電場計 / 靜電壓表）

1. 核心原理：靜電感應 + 信號調制放大

• 物體表面靜電荷形成靜電場，探頭內感應電極會感應出等量異號電荷。

• 為克服直流信號易漂移、難放大問題，儀器通過機械振動 / 旋轉將直流感應信號調制成交流信號，再經高阻放大、檢波、校準后，換算為 ** 表面靜電壓（V/kV）** 顯示。

2. 主流結構與工作過程

• 振動電容式（如 EST102）

1. 探頭內金屬片在振蕩器驅動下高頻振動，使探頭與被測物間的電容周期性變化。

2. 靜電場在探極上感應出交變電壓信號（與表面電位成正比）。

3. 信號經高輸入阻抗變換器、交流放大、相敏檢波，還原為直流電壓并顯示。

• 旋轉葉片式（場磨式）

1. 電機帶動金屬葉片高速旋轉，周期性屏蔽 / 暴露感應電極。

2. 感應電極上產生持續交流感應電流，經放大、檢波后輸出穩定直流信號。

3. 優點：抗干擾強、穩定性好、精度高，適合工業精密測量。

• 直接感應式（簡易型 / 測試筆）

1. 無機械振動，靠超高輸入阻抗運放直接檢測微弱直流感應電壓。

2. 優點：結構簡單、成本低；缺點：易漂移、需頻繁調零、精度一般。

3. 關鍵特性

• 非接觸：不接觸被測物，不改變電荷分布、不損傷樣品。

• 距離敏感：測量值與距離平方成反比，需在 ** 標準距離（如 25mm/1 英寸）** 下校準測量。

• 易受干擾：環境濕度、鄰近電場、探頭方向會影響精度。

二、接觸式靜電測試儀（電阻 / 電位 / 電量測量）

1. 表面 / 體積電阻測試儀（zui常用）

• 原理：探頭直接接觸被測表面，施加低直流電壓，測量泄漏電流，按 R=V/I 計算電阻 / 電阻率。

• 用途：區分導體、靜電耗散、絕緣體，評估 ESD 防護材料性能。

2. 接觸式靜電壓表

• 原理：探頭與被測物等電位接觸，通過高阻輸入電路直接測量表面電位差。

• 特點：測量穩定、準確；但需接觸，可能轉移 / 耗散電荷、損傷精密樣品。

3. 法拉第籠法（測總電荷量）

• 原理：將帶電體放入絕緣內電極 + 接地外電極的法拉第籠，測量內外電極電位差，按 Q=C·V 計算總電荷量。

• 特點：測總電量最準確；但僅適用于可放入籠內的小物體。

三、核心對比（非接觸 vs 接觸）

四、總結

• 非接觸式（靜電場計）：工業現場主流，靠感應 + 調制放大測表面電位，無損、快速但對距離與環境敏感。

• 接觸式（電阻儀）：ESD 防護評估bi備，直接測電阻 / 電位，穩定準確但需接觸。

• 法拉第籠：實驗室精準測總電荷量，適用范圍受限。