內容簡介
靜電作為一種自然危害源,給人類社會已經造成瞭巨大的危害:在軍事領域,靜電放電使火箭彈發生意外點火;在石化工業中,靜電放電使油料起火爆炸;在電子工業中,靜電放電損壞電子元器件,造成巨大經濟損失。近年來,隨著電子設備的廣泛應用和微電子技術的迅速發展,對靜電防護問題提齣瞭更高的要求。
一方麵,對靜電危害與靜電防護的研究離不開測試手段。靜電測試主要包括兩方麵的內容:危險靜電源參數的測試和有關材料、製品靜電性能的檢測。錶徵靜電源的參數主要包括電壓、電量、電容、電場強度和放電能量等,錶徵材料、製品靜電性能的參數主要包括體電阻率、錶麵電阻率、泄漏電阻、電荷衰減時間、麵電荷密度、摩擦帶電電壓等,開展靜電危害及防護研究依賴於以上參數的測量和檢測。
另一方麵,對靜電測試設備或儀器同樣要進行定期檢定或校準。雖然靜電計量的溯源標準來源於電學,但其具體的量傳並非沿用傳統的電學模式,許多是靜電專用的測量標準。也就是說,靜電計量標準不完全是現有的、通用的,而是需要根據需求研究建立專用標準,從而保證靜電測試設備和儀器的測量準確度。
《靜電計量與測試》從簡明的靜電測試與計量原理人手,係統闡述瞭靜電測試相關技術與方法,並結閤原總裝備部通用裝備保障部靜電計量測試站現有條件對測試設備、儀器的原理和功能進行瞭詳細的介紹。同時針對靜電測試與防護的標準,介紹瞭國內外新研究成果和發展趨勢。
全書共分7章:第1章介紹靜電測試與計量基礎知識;第2章介紹靜電參數測試;第3章介紹靜電計量標準;第4-6章分彆介紹防靜電織物性能測試、電火工品靜電感度測試、靜電放電模擬與測試等專項測試技術;第7章介紹靜電參數綜閤測試係統的設計、研究。
內頁插圖
目錄
第1章 靜電測試與計量基礎知識
1.1 靜電測試基礎知識
1.1.1 靜電測試的內容
1.1.2 靜電測試的特點
1.1.3 靜電測試的環境影響因素
1.2 靜電計量基礎知識
1.2.1 靜電計量概念
1.2.2 常用的計量術語
1.2.3 描述測量結果的術語
1.2.4 描述測量器具計量特性的術語
1.2.5 測量不確定度的錶示與評定
第2章 靜電參數測試
2.1 靜電電位的測量
2.1.1 接觸式測量
2.1.2 非接觸式測量
2.1.3 動態測試
2.1.4 靜電電壓錶的檢定/校準
2.2 電阻、電阻率的測量
2.2.1 電阻的測量方法
2.2.2 介質材料電阻(率)的測量
2.2.3 液體電阻率的測量
2.2.4 接地電阻的測量
2.2.5 靜電接地電阻的測量
2.2.6 靜電泄漏電阻的測量
2.2.7 常用電阻測量儀器的檢定
2.3 電容的測量
2.3.1 交流測量法
2.3.2 直流測量法
2.3.3 電容測量儀器的檢定
2.4 靜電電量的測量
2.4.1 直接測量帶電體電位的方法
2.4.2 利用法拉第筒測量帶電量的方法
2.4.3 運動物體局部電荷量的測量
2.4.4 麵電荷密度的測量
2.4.5 空間電荷密度的測量
2.4.6 靜電放電電量的測量
2.4.7 靜電電量測量儀器的校準
2.5 靜電衰減時間測量
2.5.1 電暈噴電式測量
2.5.2 充電式測量
2.5.3 摩擦式測量
2.5.4 Cross-over效應
2.5.5 靜電衰減時間測量儀器的校準
2.6 靜電屏蔽性能測量
2.6.1 電容充放電法
2.6.2 雙極性高電壓脈衝放電法
2.6.3 靜電屏蔽性能測量儀器的校準
2.7 人體靜電參數測量
……
第3章 靜電計量標準
第4章 防靜電織物靜電性能測量
第5章 電火工品靜電感度測試
第6章 靜電放電敏感度與抗擾度測試
第7章 靜電參數綜閤測試係統
參考文獻
前言/序言
靜電作為一種自然危害源,給人類社會已經造成瞭巨大的危害:在軍事領域,靜電放電使火箭彈發生意外點火;在石化工業中,靜電放電使油料起火爆炸;在電子工業中,靜電放電損壞電子元器件,造成巨大經濟損失。近年來,隨著電子設備的廣泛應用和微電子技術的迅速發展,對靜電防護問題提齣瞭更高的要求。
一方麵,對靜電危害與靜電防護的研究離不開測試手段。靜電測試主要包括兩方麵的內容:危險靜電源參數的測試和有關材料、製品靜電性能的檢測。錶徵靜電源的參數主要包括電壓、電量、電容、電場強度和放電能量等,錶徵材料、製品靜電性能的參數主要包括體電阻率、錶麵電阻率、泄漏電阻、電荷衰減時間、麵電荷密度、摩擦帶電電壓等,開展靜電危害及防護研究依賴於以上參數的測量和檢測。
另一方麵,對靜電測試設備或儀器同樣要進行定期檢定或校準。雖然靜電計量的溯源標準來源於電學,但其具體的量傳並非沿用傳統的電學模式,許多是靜電專用的測量標準。也就是說,靜電計量標準不完全是現有的、通用的,而是需要根據需求研究建立專用標準,從而保證靜電測試設備和儀器的測量準確度。
本書從簡明的靜電測試與計量原理人手,係統闡述瞭靜電測試相關技術與方法,並結閤原總裝備部通用裝備保障部靜電計量測試站現有條件對測試設備、儀器的原理和功能進行瞭詳細的介紹。同時針對靜電測試與防護的標準,介紹瞭國內外最新研究成果和發展趨勢。
全書共分7章:第1章介紹靜電測試與計量基礎知識;第2章介紹靜電參數測試;第3章介紹靜電計量標準;第4-6章分彆介紹防靜電織物性能測試、電火工品靜電感度測試、靜電放電模擬與測試等專項測試技術;第7章介紹靜電參數綜閤測試係統的設計、研究。
全書由劉存禮提齣編著綱目並統稿,王書平撰寫第3章、第4章以及第2章的部分內容,楊潔撰寫第5章的內容,孫永衛撰寫第2章的第1節至第4節的內容,張希軍、原青雲撰寫第6章的內容,其餘章節由劉存禮撰寫。本書在撰寫過程中,得到瞭魏光輝教授、武占成教授等同誌的大力指導和幫助,在此謹緻謝意。
由於時間緊迫和學識有限,書中難免齣現不妥之處,敬請讀者批評指正。
《精密測量:從微觀到宏觀的探索》 內容簡介 《精密測量:從微觀到宏觀的探索》是一部深度剖析現代測量科學的百科全書式著作。本書係統性地梳理瞭測量學的基本原理、核心概念,並廣泛觸及瞭從原子尺度到宇宙尺度的各類精密測量技術及其在不同領域的應用。它不僅為讀者呈現瞭測量學發展的壯麗圖景,更引導我們深入理解“測量”這一人類認識世界、改造世界 fundamental 行為背後的深邃智慧與尖端科技。 本書的架構嚴謹,內容涵蓋廣泛,共分為四個主要部分: 第一部分:測量學的基石與演進 本部分奠定瞭全書的理論基礎,從測量學的定義、目的、分類入手,深入淺齣地闡述瞭測量的基本概念,如測量對象、測量工具、測量方法、測量結果、測量誤差、測量不確定度等。作者追溯瞭測量學從早期樸素的度量衡發展到現代精密測量學的曆史軌跡,重點介紹瞭牛頓力學、電磁學、量子力學等重大科學革命如何深刻地推動瞭測量技術的革新。例如,對於誤差理論的探討,本書不僅介紹瞭經典誤差分析方法,還深入剖析瞭現代統計學在不確定度評定中的關鍵作用,強調瞭“測量是有代價的”這一核心思想,即任何測量都伴隨著不確定性,而科學的任務就是盡可能地量化和減小這種不確定性。 此外,本部分還詳細介紹瞭量值傳遞與溯源的概念,闡述瞭國際單位製(SI)的演變及其在實現全球測量結果互認中的核心地位。通過對曆史事件和科學原理的梳理,讀者將深刻理解測量學作為一門基礎科學,是所有工程技術、科學研究得以開展的基石,也認識到其在人類文明進步中所扮演的不可或缺的角色。 第二部分:微觀世界的精密測量 本部分將讀者的目光聚焦於極其微小的粒子和結構,探討瞭在原子、分子、納米尺度上進行的精密測量技術。本書詳細介紹瞭包括: 原子乾涉與原子鍾: 深入解析瞭利用原子能級躍遷進行時間測量和頻率測量的原理,重點闡述瞭原子鍾的結構、工作機製以及其在導航、通信、基礎物理學研究中的顛覆性應用。本書將引導讀者理解,為何原子鍾的精度能夠達到每秒的誤差小於10的負18次方,並探討瞭量子光學和原子物理學如何共同推動瞭這一領域的飛速發展。 掃描探針顯微鏡(SPM): 詳細闡述瞭原子力顯微鏡(AFM)和掃描隧道顯微鏡(STM)等SPM技術的成像原理、工作模式及其在原子級分辨錶麵形貌、化學成分和電子結構方麵的強大能力。書中不僅介紹瞭各種SPM技術的具體實現細節,還列舉瞭其在半導體製造、生物醫學成像、材料科學研究中的典型應用案例,例如,如何利用AFM觀察DNA分子的三維結構,或者利用STM操縱單個原子構建納米器件。 X射綫衍射與光譜學: 深入探討瞭X射綫在探測材料晶體結構、化學鍵閤和元素組成方麵的原理與技術。本書將介紹不同類型的X射綫技術,如X射綫衍射(XRD)用於分析晶體材料的結構信息,X射綫熒光光譜(XRF)用於元素定量分析,以及X射綫光電子能譜(XPS)用於研究材料錶麵化學態。這些技術在材料鑒定、故障分析、汙染檢測等領域具有廣泛的應用。 質譜技術: 詳細介紹瞭各種質譜技術(如飛行時間質譜、四極杆質譜、磁質譜等)的原理,它們如何實現對物質的精確質量測量,從而鑒定和定量分析各種化閤物。本書將闡述質譜技術在環境監測、食品安全、藥物研發、蛋白質組學等領域的關鍵作用,例如,如何利用高分辨質譜識彆微量汙染物,或如何通過蛋白質質譜分析疾病標誌物。 本部分旨在揭示如何通過精密的探測手段,窺探微觀世界的奧秘,並將其轉化為可操作的科學數據,從而理解和控製物質的根本屬性。 第三部分:宏觀世界的精密測量與傳感 本部分將視角轉嚮更為宏觀的尺度,探討瞭在工程、環境、天文學等領域中廣泛應用的精密測量技術和傳感器。主要內容包括: 激光測量技術: 詳細介紹瞭激光測距、激光掃描、激光乾涉等技術,闡述瞭激光在精密工程測量、三維建模、光學乾涉測量中的獨特優勢,以及其在工業自動化、航空航天、地質勘探等方麵的應用。例如,本書將介紹激光雷達(LiDAR)如何用於構建高精度地圖,或者激光乾涉儀如何用於監測微小的形變。 射電天文學與空間探測: 深入介紹瞭射電望遠鏡陣列、射電乾涉閤成技術,以及各種空間探測器(如哈勃望遠鏡、詹姆斯·韋伯空間望遠鏡)如何實現對遙遠宇宙的精密觀測。本書將探討射電天文學如何揭示黑洞、星係形成等宇宙現象,以及空間探測器如何為我們提供關於行星、恒星乃至宇宙起源的寶貴數據。 地球物理探測技術: 廣泛介紹地震波勘探、地磁勘探、重力勘探等地球物理測量方法,以及它們在資源勘探、地質災害預警、地球動力學研究中的應用。本書將闡述這些技術如何幫助我們瞭解地球內部的結構和物質分布。 高精度定位與導航係統: 詳細闡述全球定位係統(GPS)、北鬥導航係統等衛星導航係統的原理、誤差源及其在高精度測量中的應用,例如,在精密農業、自動駕駛、大地測量等領域。本書還將探討慣性導航係統(INS)與GNSS的融閤應用,以實現更魯棒和精確的定位。 環境監測傳感器: 重點介紹用於測量空氣質量、水質、噪聲、輻射等環境參數的各類傳感器技術,以及它們在環境監測、汙染控製、可持續發展中的作用。例如,本書將介紹不同類型的氣體傳感器如何檢測溫室氣體或有毒物質,以及水質傳感器如何監測重金屬或汙染物。 本部分強調瞭測量技術在理解和管理我們所處宏觀世界中的重要性,以及如何利用先進的測量工具應對現實世界的挑戰。 第四部分:測量學的未來展望與交叉應用 本部分著眼於測量學的前沿發展趨勢,並探討其在不同學科領域的交叉融閤。 量子計量: 深入介紹量子計量學,包括量子傳感、量子時鍾、量子乾涉等前沿技術,以及它們如何突破經典測量的極限,實現前所未有的測量精度。本書將探討量子計量在基礎物理學研究、精密導航、精密測量等領域的顛覆性潛力。 大數據與人工智能在測量中的應用: 探討大數據分析、機器學習、人工智能等技術如何賦能測量過程,實現測量數據的智能處理、異常檢測、模型優化和預測性維護。本書將展示如何通過AI算法提高測量效率,解讀復雜測量數據,甚至實現自主測量。 虛擬測量與數字孿生: 介紹虛擬現實(VR)、增強現實(AR)技術在測量過程中的應用,以及數字孿生概念如何通過實時數據驅動的虛擬模型來模擬和預測物理係統的行為,從而實現遠程監控、優化設計和預警維護。 交叉學科應用: 重點闡述測量學在生物醫學(如醫學成像、基因測序)、金融(如高頻交易中的時間同步)、材料科學(如先進材料的錶徵)、能源(如智能電網的監測)等新興交叉領域的創新應用。 《精密測量:從微觀到宏觀的探索》是一部集科學性、係統性、前瞻性於一體的著作。它不僅適閤物理學、工程學、計量學等專業的研究生和高年級本科生作為教材或參考書,也同樣適閤對測量科學及其應用感興趣的廣大科研工作者、工程師和科技愛好者閱讀。通過本書,讀者將對“測量”這一人類最古老、也最現代的活動有全新的認識,領略科學探索的嚴謹與魅力,並激發對未來科技發展的無限想象。本書緻力於通過詳實的內容和清晰的邏輯,為讀者構建一個全麵而深刻的測量學知識體係。