带电体静电检测器及其测定装置技术领域
本发明涉及一种带电体静电检测器及其测定装置，尤其涉及一种能够通过在按照
特定的周期对与带电体间隔一定距离的导电板进行遮蔽的导电性遮板(shutter plate)的
作用下在导电板中形成特定的电流并将其转换成电压，从而检测并测定带出电体中所包含
的静电量的“带电体静电检测器及其测定装置”。
背景技术
通常，静电检测技术是指利用静电的变化对外部输入以及外部状态的变化、带电
体的存在与否等进行检测的技术，这种静电检测技术能够适用于如利用静电的变化检测出
用户触摸动作的触摸检测装置、通过在介电常数大于空气的液体、粉状粒子等上升并逐渐
靠近包含在级别检测装置中的电极时随之升高的静电容量而对被测定物质的级别进行检
测的等级检测装置(是指在产业用自动化设备或个人用设备中需要对液体、液状粒子或粉
状粒子等的等级(高度)进行测定时所使用的装置，如通过安装到汽车的油箱而对其燃油加
注量进行测定或在自动化工程中对填充到填充罐之后被注入到产品中的注入物的量进行
测定的装置)、利用静电的变化对温度变化进行检测的温度检测装置等，而近年来对能够实
时地对半导体或显示屏工程作业中所产生的静电级别进行检测的非接触式静电检测器的
需求正在快速增加。
图1中所图示的美国专利USPN 8,536,879(发明的名称：旋转电场传感器,
Rotating electric-field sensor)中公开了一种能够以非接触方式对带电体的静电容量
进行感测的非接触式静电技术，在先行专利文献中，对能够将在以电机轴进行旋转的遮板
的作用下在感测电极中感应生成的电荷量转换为电流的“电场仪，electric field mill”
理论概念进行了说明。
但是在如上所述的先行专利技术中，因为需要使用电机等而难以制作出小型的静
电检测器，而且还因为震动或电机工作时所产生的粉尘等问题而难以在半导体或平板显示
屏设备内部使用，同时还具有消耗电力过大的问题。
为了解决上述问题，目前正在积极开展有关非接触式静电容量检测方法以及检测
器技术的多种类型的研究，但因为检测器的使用场地、检测目标带电体的类型、及其检测结
果的准确性等会造成产品品质方面的较大差异，所以迫切需要研发出一种能够改善上述问
题的静电检测器。
发明内容
本发明涉及一种上述现有的非接触式静电检测器的另一形态，提供一种能够通过
安装在薄膜生产线、半导体生产线或显示屏生产线等，对薄膜、晶片、显示屏等中所存在的
静电进行实时检测的全新结构的检测器。
此外，本发明的另一目的在于提供一种噪音较小且能够有效规避粉尘等产生的风
险，从而可以安全地在半导体工程等中使用的静电检测器。
为此，本发明的目的在于提供一种能够通过对在周期性地对与带电体间隔一定距
离的导电板进行遮蔽的遮板的作用下通过带电体中的静电而在导电板中感应生成的静电
量进行周期性的测定，从而对带电体中所存在的静电量进行实时测定的测定装置。
适用本发明所提供的第1实施例的用于对带电体的静电进行测定的检测器，其特
征在于，包括：
第1及第2电磁铁，水平相隔一定距离形成；
导电棒，位于上述第1及第2电磁铁之间，以特定长度沿着与上述第1及第2电磁铁
所形成的磁场方向垂直的方向配置；
永久磁铁，位于上述第1及第2电磁铁之间并粘贴于上述导电棒的一侧，沿着与上
述第1及第2电磁铁所形成的磁场方向以及上述导电棒的长度方向垂直的方向配置；
导电性遮板，粘贴于上述导电棒的一侧尾部；
导电板，配置于上述导电性遮板的一侧部下方，在上述带电体的静电作用下感应
生成特定电荷；
其中，当上述永久磁铁在上述第1及第2电磁铁的作用下发生周期性的旋转时，伴
随着被粘贴于上述永久磁铁中的上述导电棒的旋转，上述导电性遮板将周期性地遮蔽上述
导电板。
在适用本发明的第1实施例中，在上述导电棒的上部一侧和下部一侧将分别粘贴
弹性部件的一侧，而上述弹性部件的另一侧将被粘贴到绝缘性基板中，从而在上述永久磁
铁在上述第1及第2电磁铁的作用下发生旋转时，能够使上述导电棒随之发生旋转。
在适用本发明的第1实施例中，将向上述导电棒加载特定的基准电压。
适用本发明所提供的第2实施例的用于对带电体的静电进行测定的装置，其特征
在于，包括：
第1及第2电磁铁，水平相隔一定距离形成；
导电棒，位于上述第1及第2电磁铁之间，以特定长度沿着与上述第1及第2电磁铁
所形成的磁场方向垂直的方向配置；
永久磁铁，位于上述第1及第2电磁铁之间并粘贴于上述导电棒的一侧，沿着与上
述第1及第2电磁铁所形成的磁场方向以及上述导电棒的长度方向垂直的方向配置；
导电性遮板，粘贴于上述导电棒的一侧尾部；
导电板，配置于上述导电性遮板的一侧部下方，在上述带电体的静电作用下感应
生成特定电荷；
非反相放大器，具有与上述导电板连接的输入端子；
反相放大器，接收上述非反相放大器的输出信号；
切换部，周期性地选择上述非反相放大器和反相放大器的输出信号；
输出端放大器，接收通过切换部输出的上述非反相放大器或反相放大器的输出电
压；
其中，当上述永久磁铁在上述第1及第2电磁铁的作用下发生周期性的旋转时，伴
随着被粘贴于上述永久磁铁中的上述导电棒的旋转，上述导电性遮板将周期性地遮蔽上述
导电板，从而在上述导电板中生成特定的电流并供应到上述非反相放大器中。
利用适用本发明的静电检测器因为可以对带电体中所存在的静电的大小进行实
时检测而能够对具有一定级别以上(例如临界值以上)静电的晶片或显示屏等带电体采取
及时的后续措施，且因为能够实现小型化制作而能够方便地安装在狭小的空间中。
附图说明
图1是基于现有技术的静电检测装置的实例。
图2是本发明所提供的带电体静电检测器。
图3是图2中所图示的静电检测器的工作示意图。
图4是利用图2中所图示的静电测定装置的功能示意图。
图5至图8是按照时间顺序对图4中所图示的导电性遮板140和导电板150之间的位
置变化进行图示的示意图。
具体实施方式
下面，将结合附图对本发明所提供的静电检测器及其测定装置进行信息说明。
图2是本发明所提供的静电检测器。
如图2所示的适用本发明的静电检测器用于对静电量进行实时测定，包括用于生
成磁束的2个电磁铁110和112、位于2个电磁铁之间的永久磁铁120、粘贴于永久磁铁120中
的导电棒130、粘贴于导电棒130一侧尾部的导电性遮板140、配置于导电性遮板140下部的
导电板150。
下面，将对各个构成要素进行更为详细的说明。
用于生成可变磁束的2个电磁铁110、112以在水平方向间隔一定距离的形式配置，
通过相互之间的同步周期性地生成相同方向上的磁场。即，图2中的电磁铁110、112周期性
地生成右侧及左侧方向上的磁场。
接下来，将具有特定长度的金属材质的导电棒130配置于电磁铁110、112之间。
导电棒130沿着与上述电磁铁110、112所形成的感应磁场方向垂直的方向配置。
即，沿着附图中的上策方向延长配置。
接下来，在导电棒130的一侧粘贴永久磁铁120。利用粘贴剂等将具有N极和S极的
永久磁铁120粘贴到导电棒130的一侧，使其位于相隔一定距离形成的电磁铁110、112之间。
此外，在粘贴永久磁铁120的导电棒130的上下两侧分别粘贴有弹性部件即弹簧的一端部，
而弹簧的另一端部通过锡焊等结合方式固定结合到搭载有适用本发明的静电检测器的基
板(未图示)的一侧。作为参考，在本发明中所使用的弹簧的材质为铜合金中强度最高且耐
腐蚀性、、耐磨性、疲劳限度、弹簧特性等优秀的铍铜。
接下来，永久磁铁120的N极和S极的方向是沿着与电磁铁110、112所形成的磁场方
向以及导电棒130的长度方向垂直的方向配置。
在本发明中如图所示，永久磁铁120沿着贯通地面的方向粘贴到导电棒130的一
侧。作为参考，在本发明中将永久磁铁120的S极粘贴到了导电棒中，但粘贴到N极时本发明
的动作也与其相同。
接下来，在导电棒130的一侧尾端粘贴导电性遮板140。
导电性遮板140用于对后续说明的导电板150的一定区域或全部区域进行周期性
的遮蔽，其形状能够根据需要选用长方形、正方形、圆形等，且遮板的形状也能够进行不同
的选择。
作为参考，在本发明中永久磁铁120是以在电磁铁110、112所形成的感应磁场方向
上粘贴有弹簧的导电棒130为中心轴沿着上述磁场的方向进行旋转，从而使导电性遮板140
能够发生旋转。
接下来，在导电性遮板140的一侧部下方配置能够通过带电体200的静电感应生成
特定电荷的导电板150。
导电板150是指能够通过带电体200的静电力线感应生成特定电荷的导电性板。在
所使用的导电板150材质不同时在导电板150中感应生成的静电量将有所不同，且在带电体
200和导电板150之间的间隔距离不同时也将有所不同。作为参考，在导电板150中感应生成
的静电量根据导电板150的材质而有所不同，是因为导电板150的介电常数差异会导致感应
电荷量的差异。
此外，适用本发明的导电棒130连接到特定的基准电压(Vref)，而基准电压能够选
择性地设定为正电压或负电压或接低电压等。
接下来，将对本发明所提供的静电检测器的基本动作的技术概念进行详细说明。
首先，在与带电体200间隔一定距离的位置安装适用本发明的静电检测器。
在初期动作时，静电检测器的导电板150保持与带电体200相向的状态。
此时，在带电体200的静电力线作用下，将在导电板150中感应生成特定两的电荷
(以下简称为Q)，而上述在导电板150中感应生成的电荷量在带电体200的静电发生变化时
也将随之实时发生变化。
接下来，当通过向电磁铁110、112加载电流使磁场的方向朝向右侧时，永久磁铁
120的S极将向电磁铁110的方向而N极将向电磁铁112的方向发生移动。即，永久磁铁120将
沿着顺时针方向旋转特定的角度。此时，粘贴于永久磁铁120中的导电棒130也将向顺时针
方向进行旋转，其结果将导致粘贴在导电棒130一侧尾端的导电性遮板140对导电板150的
一部分区域进行遮蔽。其中，被导电性遮板140遮蔽的导电板150的特定区域将根据电磁铁
110、112中所形成的磁场的强度以及导电板150和导电性遮板140之间的水平间隔距离而有
所不同。
在本发明中，通过旋转导电性遮板140而对导电板150进行遮蔽的原因在于，在导
电板中感应形成特定的电流。
具体来讲，在本发明中通过导电性遮板150对导电板150特定区域的上部进行遮蔽
时，导电板150中感应生成的电荷将发生变化，而电荷在单位时间内的变化将在导电板150
中感应生成特定的电流，最终通过测定出相应的电压就能够检测出带电体的静电量。
下面，将结合图4至图8对本发明中所提供的利用用于对带电体的静电进行测定的
静电检测器的测定装置的技术思想进行详细的说明。作为参考，图5至图8中所图示的导电
性遮板140和导电板150的形状仅为适用本发明的一实施例，能够根据需要对导电性遮板
140及导电板150的形状进行各种变更。
图4是利用静电检测器对带电体的静电进行测定的测定装置的一实施例，图5至图
8是按照时间顺序对图4中所图示的导电性遮板140和导电板150之间的位置变化进行图示
的示意图。
如图4所示，非反相放大器310和反相放大器320是利用op放大器进行制作，反相放
大器320的放大比被设定为1。
切换部SW采取能够以180度为周期选择非反相放大器310的输出端子a和反相放大
器320的输出端子b的构成，而输出端放大器330则按照特定的比例对以180度为周期在输出
端子a和输出端子b中所输出的电压信号进行放大输出，在本发明中将以Vout表示输出端放
大器330的输出信号。
在动作过程中，在将导电性遮板140的初始位置配置到能够对导电板150的一半进
行遮蔽的基准位置之后，按照如下所述的方式对导电性遮板140进行开闭，从而按照时间顺
序使在带电体的作用下在导电板150中感应生成的电荷量发生变化。
在t0时，导电性遮板140位于导电板150的基准位置(参阅图5)；
在t1时，导电板150被完全暴露(移动90度)(参阅图6)；
在t2时，导电性遮板140位于导电板150的基准位置(参阅图7)；
在t3时，导电板150被完全遮蔽(移动-90度)(参阅图8)；
在t4时，导电性遮板140位于导电板150的基准位置(参阅图5)；
在本发明的实施过程中，按照如上所述的方式发生旋转的导电性遮板140的1个周
期(t0至t4)大约为16至17Hz，但这可以根据带电体的移动速度而随时进行调整。
在上面的内容中，导电性遮板140的旋转角度是以基准位置的左右90度进行了描
述，但导电性遮板140的旋转角度也能够根据导电板150的尺寸而有所不同。即，根据导电板
150尺寸的不同，导电性遮板140的左右旋转角度能够被调整为60度、70度或110度、110度
等。即，根据导电性遮板140和导电板150之间的尺寸，能够随时对旋转角度进行变更。
下面，将对导电性遮板发生旋转时本发明的动作进行说明。在本发明中，驱动部
160对流过电磁铁11、112的线圈中的电流方向进行控制，从而使导电性遮板140能够按照上
述方式周期性地工作。根据流过电磁铁110、112中的电流方向，导电性遮板140将在从基准
位置开始按照完全暴露、基准位置、完全遮蔽、基准位置的顺序移动的同时以特定的周期发
生旋转，此时在导电板150中感应生成的电流将被加载到非反相放大器310中。
切换部SW在t0至t2期间内与输出端子a连接，而在t2～t4期间内则与接收非反相
放大器310的输出信号的反相放大器的输出端子b连接。
通过切换部SW选择的输出端子a、b的输出电压，将通过输出端放大器330输出为特
定的输出电压Vout。
以180度为周期对切换部SW进行切换的原因在于，因为在导电板150中感应生成的
电流大小会根据导电性遮板140的开闭周期使其电流方向以180度为周期发生变化，所以需
要将其输出为相同极性的电压之后进行观察。
下面，将对如上所述的本发明的动作进行更详细的说明。
首先，当带电体200中具有特定的+电荷时，导电板150将进入与其对应的-电荷带
电状态并形成特定的电场E。
接下来，当导电性遮板140在电磁铁110、112的作用下在导电板150的上方进行周
期性地做往返运动时，导电板150中带电形成的特定的-电荷将随之发生变化，这也将导致
带电体200和导电板150之间感应生成的电场E的变化。
在电场E伴随导电性遮板140的旋转而发生变化时，导电板150中带电形成的特定
的-电荷(以下简称为q)也将随之发生变化。其结果将导致导电板150中带电形成的电荷量
也将随着导电性遮板140的旋转而事实发生变化，并随之形成特定的电流(i＝dq/dt)，最终
被加载到非反相放大器310的输入端子中。
借此，通过导电性遮板140的周期性的开闭动作接收到特定的可变电流的非反相
放大器310或反相放大器320将以180度为周期将与其对应的特定电压传递到输出端放大器
330，最终实现特定输出电压Vout的输出。
即，在本发明中，在按照特定的周期对导电板150进行开闭的导电性遮板140的动
作带动下，在导电板150中将形成特定的电流并经由非反相放大器310或反相放大器320供
应到输出端的放大器330中。借此，通过对输出端放大器330的输出电压进行观察，能够对带
电体200的静电量进行测定。
此外，在本发明中还能够作为基准电压向与导电性遮板140连接的导电棒1340提
供特定的正电压，在这种情况下能够起到升高导电板150基准电压的作用，并能够借此将非
反相放大器310的输入端子的基准电压提升至正电压级别。
在利用适用本发明的静电检测器对带电体的静电进行测定的测定装置中，其输出
电压Vout将以正弦波的形式输出。但是，在导电性遮板140被遮蔽之后重新恢复到基准位置
的区间即180至360的旋转区间内，其相位将被反转输出。
其原因如上所述，是因为在开闭的过程中每180的电流方向都将发生变化。
借此，通过适用本发明的静电测定装置，能够以特定电压值的形式实时地检测出
带电体中所存在的静电量。
如上所述，本发明所提供的静电检测器的主要技术思想在于，提供一种配置于带
电体和在上述带电体中的静电的作用下感应生成特定电荷的导电板之间并以周期性地对
与带电体相向的导电板的特定区域进行遮蔽的方式发生旋转的导电性遮板，其中，通过利
用电磁铁使连接到导电性遮板一侧的导电棒中所附设的永久磁铁的极性方向发生周期性
的旋转变化，使得导电棒以及与其连接的导电性遮板发生旋转。在基于上述技术思想的前
提下仅对其形状进行的变更或对部分构成要素进行的变更或删除，均应被解释为与本发明
的技术思想相同或使用了本发明的技术思想。
通过如上所述的适用本发明的静电检测器及其测定装置，因为可以对带电体中所
存在的静电的量进行实时检测而能够对具有一定级别以上静电的晶片或显示屏等带电体
采取及时的后续措施，且因为能够实现小型化制作而能够方便地安装在狭小的空间中。
此外，在本发明中通过提供一种能够利用电磁铁驱动导电性遮板的结构，还能够
提供噪音较小、不会产生粉尘且能够实现轻量化的静电检测器。