内容简介
静电作为一种自然危害源,给人类社会已经造成了巨大的危害:在军事领域,静电放电使火箭弹发生意外点火;在石化工业中,静电放电使油料起火爆炸;在电子工业中,静电放电损坏电子元器件,造成巨大经济损失。近年来,随着电子设备的广泛应用和微电子技术的迅速发展,对静电防护问题提出了更高的要求。
一方面,对静电危害与静电防护的研究离不开测试手段。静电测试主要包括两方面的内容:危险静电源参数的测试和有关材料、制品静电性能的检测。表征静电源的参数主要包括电压、电量、电容、电场强度和放电能量等,表征材料、制品静电性能的参数主要包括体电阻率、表面电阻率、泄漏电阻、电荷衰减时间、面电荷密度、摩擦带电电压等,开展静电危害及防护研究依赖于以上参数的测量和检测。
另一方面,对静电测试设备或仪器同样要进行定期检定或校准。虽然静电计量的溯源标准来源于电学,但其具体的量传并非沿用传统的电学模式,许多是静电专用的测量标准。也就是说,静电计量标准不完全是现有的、通用的,而是需要根据需求研究建立专用标准,从而保证静电测试设备和仪器的测量准确度。
《静电计量与测试》从简明的静电测试与计量原理人手,系统阐述了静电测试相关技术与方法,并结合原总装备部通用装备保障部静电计量测试站现有条件对测试设备、仪器的原理和功能进行了详细的介绍。同时针对静电测试与防护的标准,介绍了国内外新研究成果和发展趋势。
全书共分7章:第1章介绍静电测试与计量基础知识;第2章介绍静电参数测试;第3章介绍静电计量标准;第4-6章分别介绍防静电织物性能测试、电火工品静电感度测试、静电放电模拟与测试等专项测试技术;第7章介绍静电参数综合测试系统的设计、研究。
内页插图
目录
第1章 静电测试与计量基础知识
1.1 静电测试基础知识
1.1.1 静电测试的内容
1.1.2 静电测试的特点
1.1.3 静电测试的环境影响因素
1.2 静电计量基础知识
1.2.1 静电计量概念
1.2.2 常用的计量术语
1.2.3 描述测量结果的术语
1.2.4 描述测量器具计量特性的术语
1.2.5 测量不确定度的表示与评定
第2章 静电参数测试
2.1 静电电位的测量
2.1.1 接触式测量
2.1.2 非接触式测量
2.1.3 动态测试
2.1.4 静电电压表的检定/校准
2.2 电阻、电阻率的测量
2.2.1 电阻的测量方法
2.2.2 介质材料电阻(率)的测量
2.2.3 液体电阻率的测量
2.2.4 接地电阻的测量
2.2.5 静电接地电阻的测量
2.2.6 静电泄漏电阻的测量
2.2.7 常用电阻测量仪器的检定
2.3 电容的测量
2.3.1 交流测量法
2.3.2 直流测量法
2.3.3 电容测量仪器的检定
2.4 静电电量的测量
2.4.1 直接测量带电体电位的方法
2.4.2 利用法拉第筒测量带电量的方法
2.4.3 运动物体局部电荷量的测量
2.4.4 面电荷密度的测量
2.4.5 空间电荷密度的测量
2.4.6 静电放电电量的测量
2.4.7 静电电量测量仪器的校准
2.5 静电衰减时间测量
2.5.1 电晕喷电式测量
2.5.2 充电式测量
2.5.3 摩擦式测量
2.5.4 Cross-over效应
2.5.5 静电衰减时间测量仪器的校准
2.6 静电屏蔽性能测量
2.6.1 电容充放电法
2.6.2 双极性高电压脉冲放电法
2.6.3 静电屏蔽性能测量仪器的校准
2.7 人体静电参数测量
……
第3章 静电计量标准
第4章 防静电织物静电性能测量
第5章 电火工品静电感度测试
第6章 静电放电敏感度与抗扰度测试
第7章 静电参数综合测试系统
参考文献
前言/序言
静电作为一种自然危害源,给人类社会已经造成了巨大的危害:在军事领域,静电放电使火箭弹发生意外点火;在石化工业中,静电放电使油料起火爆炸;在电子工业中,静电放电损坏电子元器件,造成巨大经济损失。近年来,随着电子设备的广泛应用和微电子技术的迅速发展,对静电防护问题提出了更高的要求。
一方面,对静电危害与静电防护的研究离不开测试手段。静电测试主要包括两方面的内容:危险静电源参数的测试和有关材料、制品静电性能的检测。表征静电源的参数主要包括电压、电量、电容、电场强度和放电能量等,表征材料、制品静电性能的参数主要包括体电阻率、表面电阻率、泄漏电阻、电荷衰减时间、面电荷密度、摩擦带电电压等,开展静电危害及防护研究依赖于以上参数的测量和检测。
另一方面,对静电测试设备或仪器同样要进行定期检定或校准。虽然静电计量的溯源标准来源于电学,但其具体的量传并非沿用传统的电学模式,许多是静电专用的测量标准。也就是说,静电计量标准不完全是现有的、通用的,而是需要根据需求研究建立专用标准,从而保证静电测试设备和仪器的测量准确度。
本书从简明的静电测试与计量原理人手,系统阐述了静电测试相关技术与方法,并结合原总装备部通用装备保障部静电计量测试站现有条件对测试设备、仪器的原理和功能进行了详细的介绍。同时针对静电测试与防护的标准,介绍了国内外最新研究成果和发展趋势。
全书共分7章:第1章介绍静电测试与计量基础知识;第2章介绍静电参数测试;第3章介绍静电计量标准;第4-6章分别介绍防静电织物性能测试、电火工品静电感度测试、静电放电模拟与测试等专项测试技术;第7章介绍静电参数综合测试系统的设计、研究。
全书由刘存礼提出编著纲目并统稿,王书平撰写第3章、第4章以及第2章的部分内容,杨洁撰写第5章的内容,孙永卫撰写第2章的第1节至第4节的内容,张希军、原青云撰写第6章的内容,其余章节由刘存礼撰写。本书在撰写过程中,得到了魏光辉教授、武占成教授等同志的大力指导和帮助,在此谨致谢意。
由于时间紧迫和学识有限,书中难免出现不妥之处,敬请读者批评指正。
《精密测量:从微观到宏观的探索》 内容简介 《精密测量:从微观到宏观的探索》是一部深度剖析现代测量科学的百科全书式著作。本书系统性地梳理了测量学的基本原理、核心概念,并广泛触及了从原子尺度到宇宙尺度的各类精密测量技术及其在不同领域的应用。它不仅为读者呈现了测量学发展的壮丽图景,更引导我们深入理解“测量”这一人类认识世界、改造世界 fundamental 行为背后的深邃智慧与尖端科技。 本书的架构严谨,内容涵盖广泛,共分为四个主要部分: 第一部分:测量学的基石与演进 本部分奠定了全书的理论基础,从测量学的定义、目的、分类入手,深入浅出地阐述了测量的基本概念,如测量对象、测量工具、测量方法、测量结果、测量误差、测量不确定度等。作者追溯了测量学从早期朴素的度量衡发展到现代精密测量学的历史轨迹,重点介绍了牛顿力学、电磁学、量子力学等重大科学革命如何深刻地推动了测量技术的革新。例如,对于误差理论的探讨,本书不仅介绍了经典误差分析方法,还深入剖析了现代统计学在不确定度评定中的关键作用,强调了“测量是有代价的”这一核心思想,即任何测量都伴随着不确定性,而科学的任务就是尽可能地量化和减小这种不确定性。 此外,本部分还详细介绍了量值传递与溯源的概念,阐述了国际单位制(SI)的演变及其在实现全球测量结果互认中的核心地位。通过对历史事件和科学原理的梳理,读者将深刻理解测量学作为一门基础科学,是所有工程技术、科学研究得以开展的基石,也认识到其在人类文明进步中所扮演的不可或缺的角色。 第二部分:微观世界的精密测量 本部分将读者的目光聚焦于极其微小的粒子和结构,探讨了在原子、分子、纳米尺度上进行的精密测量技术。本书详细介绍了包括: 原子干涉与原子钟: 深入解析了利用原子能级跃迁进行时间测量和频率测量的原理,重点阐述了原子钟的结构、工作机制以及其在导航、通信、基础物理学研究中的颠覆性应用。本书将引导读者理解,为何原子钟的精度能够达到每秒的误差小于10的负18次方,并探讨了量子光学和原子物理学如何共同推动了这一领域的飞速发展。 扫描探针显微镜(SPM): 详细阐述了原子力显微镜(AFM)和扫描隧道显微镜(STM)等SPM技术的成像原理、工作模式及其在原子级分辨表面形貌、化学成分和电子结构方面的强大能力。书中不仅介绍了各种SPM技术的具体实现细节,还列举了其在半导体制造、生物医学成像、材料科学研究中的典型应用案例,例如,如何利用AFM观察DNA分子的三维结构,或者利用STM操纵单个原子构建纳米器件。 X射线衍射与光谱学: 深入探讨了X射线在探测材料晶体结构、化学键合和元素组成方面的原理与技术。本书将介绍不同类型的X射线技术,如X射线衍射(XRD)用于分析晶体材料的结构信息,X射线荧光光谱(XRF)用于元素定量分析,以及X射线光电子能谱(XPS)用于研究材料表面化学态。这些技术在材料鉴定、故障分析、污染检测等领域具有广泛的应用。 质谱技术: 详细介绍了各种质谱技术(如飞行时间质谱、四极杆质谱、磁质谱等)的原理,它们如何实现对物质的精确质量测量,从而鉴定和定量分析各种化合物。本书将阐述质谱技术在环境监测、食品安全、药物研发、蛋白质组学等领域的关键作用,例如,如何利用高分辨质谱识别微量污染物,或如何通过蛋白质质谱分析疾病标志物。 本部分旨在揭示如何通过精密的探测手段,窥探微观世界的奥秘,并将其转化为可操作的科学数据,从而理解和控制物质的根本属性。 第三部分:宏观世界的精密测量与传感 本部分将视角转向更为宏观的尺度,探讨了在工程、环境、天文学等领域中广泛应用的精密测量技术和传感器。主要内容包括: 激光测量技术: 详细介绍了激光测距、激光扫描、激光干涉等技术,阐述了激光在精密工程测量、三维建模、光学干涉测量中的独特优势,以及其在工业自动化、航空航天、地质勘探等方面的应用。例如,本书将介绍激光雷达(LiDAR)如何用于构建高精度地图,或者激光干涉仪如何用于监测微小的形变。 射电天文学与空间探测: 深入介绍了射电望远镜阵列、射电干涉合成技术,以及各种空间探测器(如哈勃望远镜、詹姆斯·韦伯空间望远镜)如何实现对遥远宇宙的精密观测。本书将探讨射电天文学如何揭示黑洞、星系形成等宇宙现象,以及空间探测器如何为我们提供关于行星、恒星乃至宇宙起源的宝贵数据。 地球物理探测技术: 广泛介绍地震波勘探、地磁勘探、重力勘探等地球物理测量方法,以及它们在资源勘探、地质灾害预警、地球动力学研究中的应用。本书将阐述这些技术如何帮助我们了解地球内部的结构和物质分布。 高精度定位与导航系统: 详细阐述全球定位系统(GPS)、北斗导航系统等卫星导航系统的原理、误差源及其在高精度测量中的应用,例如,在精密农业、自动驾驶、大地测量等领域。本书还将探讨惯性导航系统(INS)与GNSS的融合应用,以实现更鲁棒和精确的定位。 环境监测传感器: 重点介绍用于测量空气质量、水质、噪声、辐射等环境参数的各类传感器技术,以及它们在环境监测、污染控制、可持续发展中的作用。例如,本书将介绍不同类型的气体传感器如何检测温室气体或有毒物质,以及水质传感器如何监测重金属或污染物。 本部分强调了测量技术在理解和管理我们所处宏观世界中的重要性,以及如何利用先进的测量工具应对现实世界的挑战。 第四部分:测量学的未来展望与交叉应用 本部分着眼于测量学的前沿发展趋势,并探讨其在不同学科领域的交叉融合。 量子计量: 深入介绍量子计量学,包括量子传感、量子时钟、量子干涉等前沿技术,以及它们如何突破经典测量的极限,实现前所未有的测量精度。本书将探讨量子计量在基础物理学研究、精密导航、精密测量等领域的颠覆性潜力。 大数据与人工智能在测量中的应用: 探讨大数据分析、机器学习、人工智能等技术如何赋能测量过程,实现测量数据的智能处理、异常检测、模型优化和预测性维护。本书将展示如何通过AI算法提高测量效率,解读复杂测量数据,甚至实现自主测量。 虚拟测量与数字孪生: 介绍虚拟现实(VR)、增强现实(AR)技术在测量过程中的应用,以及数字孪生概念如何通过实时数据驱动的虚拟模型来模拟和预测物理系统的行为,从而实现远程监控、优化设计和预警维护。 交叉学科应用: 重点阐述测量学在生物医学(如医学成像、基因测序)、金融(如高频交易中的时间同步)、材料科学(如先进材料的表征)、能源(如智能电网的监测)等新兴交叉领域的创新应用。 《精密测量:从微观到宏观的探索》是一部集科学性、系统性、前瞻性于一体的著作。它不仅适合物理学、工程学、计量学等专业的研究生和高年级本科生作为教材或参考书,也同样适合对测量科学及其应用感兴趣的广大科研工作者、工程师和科技爱好者阅读。通过本书,读者将对“测量”这一人类最古老、也最现代的活动有全新的认识,领略科学探索的严谨与魅力,并激发对未来科技发展的无限想象。本书致力于通过详实的内容和清晰的逻辑,为读者构建一个全面而深刻的测量学知识体系。