本發(fā)明屬于靜電消除領(lǐng)域，尤其涉及一種用于確保在低氣壓環(huán)境下實現(xiàn)靜電消除器穩(wěn)定消電能力的方法。

背景技術(shù)：

1、靜電消除器，亦稱除靜電設(shè)備或消電器。其主要由高壓電源發(fā)生器和放電極(針)組成，通過尖端高壓電暈放電模式，把空氣電離為大量正、負離子，然后用風把大量正、負離子吹到物體表面，以中和物體表面所攜帶的靜電；或者，直接把靜電消除器靠近待消電物體的表面而中和靜電。

2、靜電消除器主要運用于工業(yè)生產(chǎn)過程中的靜電消除作業(yè)中，屬于電子產(chǎn)品系列。通?？煞譃椋弘x子風機，離子風槍，離子風棒，離子風鼓，離子風蛇，離子風嘴，離子風簾等。

3、目前，市場上的靜電消除器，基本應(yīng)用在海拔高度2000m以下的相對高氣壓環(huán)境下，其放電極的工作高壓設(shè)定是以標準大氣壓(101.3kpa)為前提的；如此可形成大氣壓下的穩(wěn)定放電狀態(tài)，進而可穩(wěn)定輸出正、負離子消除物體表面靜電荷。

4、然而，當靜電消除器被應(yīng)用在高海拔地區(qū)(如4000m)，其大氣壓力會下降到約61.3kpa，原先設(shè)定的放電極工作高壓值可能將不再適用，因為低氣壓狀態(tài)下，較高的放電電壓極易引發(fā)火花放電(即：擊穿現(xiàn)象)，無法形成穩(wěn)定、可持續(xù)的放電，進而導致無法形成穩(wěn)定的正、負離子輸出；或者，靜電消除器被應(yīng)用在低氣壓設(shè)備內(nèi)(如真空設(shè)備，氣壓環(huán)境為1kpa，0.1kpa)，原先設(shè)定的放電極工作高壓值也將不再適用。須要重新研定放電極工作高壓，設(shè)計高壓電路，以實現(xiàn)穩(wěn)定、可持續(xù)的放電，進而形成穩(wěn)定的正、負離子輸出，最終實現(xiàn)穩(wěn)定的消電性能。

5、針對特定使用海拔高度的使用場景，現(xiàn)有的靜電消除器，只能通過現(xiàn)場實際測量、調(diào)試的方式，重新設(shè)定放電極的工作高壓，確定靜電消除器高壓電路的相應(yīng)工作參數(shù)。

6、現(xiàn)有技術(shù)方案存在如下技術(shù)缺陷：

7、1)采用現(xiàn)場測量、調(diào)試的方式，實施成本較高昂，便捷性較差；

8、2)因現(xiàn)有消電裝置的高壓電路高壓輸出范圍設(shè)計，未考慮低氣壓環(huán)境下的應(yīng)用，因此在低氣壓環(huán)境下，會發(fā)生在原設(shè)定的高壓輸出幅值調(diào)控范圍內(nèi)，仍無法實現(xiàn)調(diào)試目的，達不到較好消電性能的問題。

9、授權(quán)公告日為2015.12.09，授權(quán)公告號為cn?104360177?b的發(fā)專利，公開了一種“介質(zhì)材料低氣壓環(huán)境表面帶電測試系統(tǒng)”，涉及測量電變量的裝置或系統(tǒng)領(lǐng)域。所述測試系統(tǒng)包括高壓靜電發(fā)生器，其電壓輸出端通過導線及真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持電氣連接；非接觸靜電電壓測試儀通過導線及真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持電氣連接；步進電機控制器通過導線及真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持電氣連接；真空罐系統(tǒng)通過真空管與真空泵保持密閉連接；真空計通過導線、真空引線接頭與真空罐系統(tǒng)保持連接。所述測試系統(tǒng)用于研究太陽能電池陣列不同表面材料靜電電位的變化規(guī)律，分析靜電耦合通道，為理論研究二次放電能量及其對太陽能電源系統(tǒng)的影響，確定太陽能電池陣靜電放電失效機理提供實驗數(shù)據(jù)。該技術(shù)方案雖然涉及到了用于測試電變量的靜電電壓測試裝置與用于模擬低氣壓狀態(tài)的真空罐系統(tǒng)，但是其整體技術(shù)思路是通過使用抽真空裝置來模擬低氣壓狀態(tài)(相當于高海拔地區(qū)的使用場景)，通過實際測試來得到太陽能電池陣列不同表面材料靜電電位的變化規(guī)律。其實施成本較高昂，便捷性較差，無法用來便捷地確定低氣壓使用場景下消電裝置的高壓電路的高壓輸出范圍。

10、綜上，如何能夠確保消電裝置在低氣壓環(huán)境下產(chǎn)生穩(wěn)定、可持續(xù)的放電，進而形成穩(wěn)定的正、負離子輸出，最終實現(xiàn)穩(wěn)定的消電性能；提高消電裝置調(diào)試的可行性、便捷性，又可輕松并達到良好的消電性能，是消電裝置設(shè)計和制造過程中急待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于確保在低氣壓環(huán)境下實現(xiàn)靜電消除器穩(wěn)定消電能力的方法。其采用仿真模擬的方法，針對不同預設(shè)定氣壓下的使用場景，預先得到不同氣壓下消電裝置放電極的極限工作電壓，并以此設(shè)計高壓電路、預設(shè)工作電壓等級，使得消電裝置能夠在低氣壓環(huán)境下產(chǎn)生穩(wěn)定、可持續(xù)的放電，進而形成穩(wěn)定的正、負離子輸出，最終實現(xiàn)穩(wěn)定的消電性能，使消電裝置更適用于低氣壓工作環(huán)境；如此，既提高了調(diào)試的可行性、便捷性，又可輕松達到良好的消電性能。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種用于確保在低氣壓環(huán)境下實現(xiàn)靜電消除器穩(wěn)定消電能力的方法，其特征是：

3、1)設(shè)定一個需要的氣壓參數(shù)；根據(jù)現(xiàn)有靜電消除裝置的放電結(jié)構(gòu)，建立仿真結(jié)構(gòu)模型；

4、2)針對上述仿真結(jié)構(gòu)模型，建立一個包含上述仿真結(jié)構(gòu)的長方體仿真區(qū)域，根據(jù)靜電場理論建立此仿真域的電場模型；

5、3)設(shè)定正、負放電極電壓參數(shù)，先行求解上述仿真域的電場分布；

6、4)將上述正、負放電極電壓參數(shù)下求得的電場分布作為放電區(qū)域的背景物理場，利用湯森電離系數(shù)α沿電場積分，求解設(shè)定氣壓參數(shù)下帶電粒子的電遷移；

7、5)根據(jù)無放電發(fā)生、維持放電、持續(xù)放電和流注擊穿狀態(tài)下的電擊穿判別公式，判斷上述放電極電壓參數(shù)及設(shè)定氣壓參數(shù)下的帶電粒子的電遷移類型；

8、6)根據(jù)上述帶電粒子的電遷移類型，確定該設(shè)定氣壓參數(shù)下消電器放電極極限工作電壓；即：符合維持放電狀態(tài)下的電擊穿判別公式的，將其電壓參數(shù)作為起始放電電壓；符合流注擊穿狀態(tài)下的電擊穿判別公式的，將其最低電壓參數(shù)作為流注擊穿電壓；由此兩者參數(shù)，確定放電極的最小、最大工作電壓范圍；

9、7)如帶電粒子的電遷移符合無放電發(fā)生或持續(xù)放電狀態(tài)下的電擊穿判別公式，不符合維持放電或流注擊穿狀態(tài)下的電擊穿判別公式，則須要重新設(shè)定放電極電壓參數(shù)；

10、8)重新設(shè)定放電極電壓參數(shù)，求解其電場分布；并在該設(shè)定氣壓參數(shù)下，重復帶電粒子的電遷移仿真過程，分別找到符合維持放電、流注擊穿狀態(tài)下電擊穿判別公式的帶電粒子電遷移類型的放電極電壓參數(shù)；

11、9)重復上述步驟3至步驟8，尋找、求解不同氣壓參數(shù)下的放電極的最小、最大工作電壓；得到不同氣壓參數(shù)下的放電極工作電壓范圍；

12、10)根據(jù)模擬試驗得到的放電極極限工作電壓，設(shè)計對應(yīng)的高壓電路、預設(shè)工作電壓等級，以解決不同環(huán)境氣壓下消電器的應(yīng)用問題。

13、具體的，所述靜電消除裝置的放電結(jié)構(gòu)，至少包括放電極結(jié)構(gòu)、放電極排布方式/布局、放電極間距和絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)置；所述的長方體仿真區(qū)域為構(gòu)建的放電區(qū)域；所述的正、負放電極電壓參數(shù)包括電壓幅值。

14、進一步的，所述無放電發(fā)生狀態(tài)、維持放電狀態(tài)、持續(xù)放電狀態(tài)和流注擊穿狀態(tài)下的電擊穿判別公式，分別如下：

15、公式?。?/p>

16、公式ⅱ：

17、公式ⅲ：

18、公式ⅳ：

19、式中：γi是二次發(fā)射系數(shù)，無量綱；n是氣體分子數(shù)密度，si單位：1/m3；α是湯森系數(shù)，si單位：m2；，s是沿帶電粒子軌跡的弧長，積分上限d是從源邊界到任何目標邊界的距離；d是間隙距離，以厘米為單位。

20、具體的，在所述無放電發(fā)生、維持放電、持續(xù)放電和流注擊穿狀態(tài)下的電擊穿判別公式中，設(shè)定工作溫度為293.15[k]，陰極二次發(fā)射系數(shù)為0.07，并設(shè)定潔凈干燥空氣作為工作氣體。

21、進一步的，所述的放電極電壓參數(shù)包括電壓幅值；所述的放電極最小電壓參數(shù)包括電壓幅值。

22、具體的，所述的確定該設(shè)定氣壓參數(shù)下消電器放電極極限工作電壓，包括：符合維持放電狀態(tài)下的電擊穿判別公式的，將其電壓參數(shù)作為起始放電電壓；符合流注擊穿狀態(tài)下的電擊穿判別公式的，將其最低電壓參數(shù)作為流注擊穿電壓；由此兩者參數(shù)，確定放電極的最小、最大工作電壓范圍。

23、進一步的，放電極的最小工作電壓u維持放電、最大工作電壓u流注擊穿與放電極的工作電壓u工作電壓之間的關(guān)系如下：

24、u維持放電＜u工作電壓＜u流注擊穿；

25、靜電消除器放電極的最小工作電壓、最大工作電壓范圍只有在該區(qū)間內(nèi)，靜電消除器才能實現(xiàn)以靜電消除為目的的正常放電。

26、具體的，在步驟6中，若設(shè)定的放電極電壓參數(shù)，使帶電粒子的電遷移符合維持放電狀態(tài)下的電擊穿判別公式，則確定了上述設(shè)定氣壓參數(shù)下的放電極工作電壓的下限；而當設(shè)定的放電極最小電壓參數(shù)，使帶電粒子的電遷移符合流注擊穿狀態(tài)下的電擊穿判別公式，則確定了上述設(shè)定氣壓參數(shù)下的放電極工作電壓的上限。

27、具體的，所述不同環(huán)境氣壓下消電器的應(yīng)用問題，包括不同環(huán)境氣壓下消電器的正常工作和正常使用問題。

28、進一步的，所述用于確保在低氣壓環(huán)境下實現(xiàn)靜電消除器穩(wěn)定消電能力的方法，以中間一組正、負放電極作為電遷移的研究對象；將中間負放電極設(shè)置為陰極發(fā)射極，中間正放電極設(shè)置為目標電極。

29、與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點是：

30、1.本發(fā)明的技術(shù)方案，針對低氣壓環(huán)境而專門設(shè)計高壓電路、預設(shè)工作電壓等級，使消電裝置更適用于低氣壓工作環(huán)境，在低氣壓環(huán)境下產(chǎn)生穩(wěn)定、可持續(xù)的放電，進而形成穩(wěn)定的正、負離子輸出，最終實現(xiàn)穩(wěn)定的消電性能；如此降低了客戶現(xiàn)場調(diào)試的難度，大幅提升了使用便捷性，降低了技術(shù)/銷售服務(wù)的成本；

31、2.本技術(shù)方案的應(yīng)用，降低了低氣壓環(huán)境消電裝置放電試驗成本，提高了產(chǎn)品研制效率。