一种流体导电介质接地装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种流体导电介质接地装置及方法，涉及一种接地技术，旨在提供一种流体导电介质接地装置及方法。本发明技术要点：包括控制信号输出单元及导电介质喷洒单元；所述控制信号输出单元用于控制导电介质喷洒单元开始或停止喷洒流体导电介质到物体接地部位与大地之间的空间，以使所述导电介质在物体接地部位与大地之间形成电荷泄放通道。
【专利说明】一种流体导电介质接地装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种接地技术，尤其是一种利用流体导电介质实现接地的装置及方法。
【背景技术】
[0002]像车辆这类移动物体，经常暴露在大气中，容易遭受雷击。另一方面，在运动过程中，由于车体的来回摩擦，很容易积累静电。不论是对雷电的防护，还是对静电的防护，接地都是很关键的环节。接地的作用在于，为防护装置建立一条与到大地的进行电荷泄放通道，能够将电荷泄放入大地。
[0003]车辆常用的接地方式是在车底拖着一条铁链或导电橡胶，依靠铁链或导电橡胶与大地的接触，解决接地问题。但铁链或导电橡胶与大地摩擦后损耗的很快，当短到不与大地连接时，丧失接地功能。另外，铁链或导电橡胶与大地的连接并不紧密，运动过程中时要弹起，造成了接地不良。电荷难以有效的泄放，常常造成车辆损坏。在存在易燃易爆物质的场合，还会引起火灾、爆炸，严重威胁人们人身安全和财产安全。
[0004]传统的接地体都是固体，需要固定在大地中，显而易见，难以应用在运动状态中。可以认为，像车辆这类移动物体还没有有效解决接地问题。要构建移动设施的接地，接地体一方面必须具备导电性，能够建立电荷通道，另一方面接地体必须不固定，不能与大地有硬连接，能够跟随移动物体运动。这两点造成了移动物体的接地是公认的难题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:针对上述存在的问题，提供一种流体导电介质接地装置及方法。
[0006]本发明公开的一种流体导电介质接地装置，包括控制信号输出单元及导电介质喷洒单元；
所述控制信号输出单元用于控制导电介质喷洒单元开始或停止喷洒流体导电介质到物体接地部位与大地之间的空间，以使所述导电介质在物体接地部位与大地之间形成电荷泄放通道。
[0007]优选地，所述控制信号输出单元为定时控制单元或手动控制单元。
[0008]优选地，所述控制信号输出单元为信号检测单元；
所述信号检测单元用于检测物体及物体所在环境中的接地触发信号，当检测到大于或等于安全阈值的接地触发信号后向导电介质喷洒单元输出有效的接地控制信号；
所述导电介质喷洒单元用于存储流体导电介质，以及用于在收到有效的接地控制信号后喷洒其内部储存的流体导电介质；
所述信号检测单元还用于在检测不到物体及物体所在环境中的接地触发信号或接地触发信号小于安全阈值时向所述导电介质喷洒单元输出无效的接地控制信号；
所述导电介质喷洒单元还用于在收到无效的接地控制信号时停止喷洒所述导电介质。[0009]优选地，所述信号检测单元包括探头、信号处理电路及接地控制信号产生电路；所述探头用于检测物体及物体所在环境中的接地触发信号并输出反应所述接地触发信号大小的电信号，所述探头的输出端与信号处理电路的输入端耦接；所述信号处理电路用于对接地触发信号进行预处理；所述信号处理电路的输出端与接地控制信号产生电路的输入端耦接；所述接地控制信号产生电路用于在预处理后的接地触发信号大于或等于安全阈值时产生并输出有效的接地控制信号，在预处理后的接地触发信号小于安全阈值时产生并输出无效的接地控制信号。
[0010]优选地，所述信号检测单元包括探头、积分电路、线性放大电路、滤波电路及比较电路；
所述探头用于检测物体及物体所在环境中的接地触发信号并输出反应接地触发信号大小的电压值；
探头的输出端与积分电路输入端耦接；
积分电路的输出端与线性放大电路的输入端耦接；
线性放大电路的输出端与滤波电路的输入端耦接；
滤波电路的输出端与比较器的第一输入端耦接；
比较器的第二输入端稱接安全阈值电压源，比较器用于根据第一输入端电压与第二输入端电压的大小关系输出所述接地控制指令。
[0011]优选地，所述信号检测单元包括探头、前置放大电路、线性放大电路、滤波电路及比较电路；
所述探头用于检测物体及物体所在环境中的接地触发信号并输出反应接地触发信号大小的电压值；
探头的输出端与前置放大电路输入端耦接；
前置放大电路的输出端与线性放大电路的输入端耦接；
线性放大电路的输出端与滤波电路的输入端耦接；
滤波电路的输出端与比较器的第一输入端耦接；
比较器的第二输入端稱接安全阈值电压源，比较器用于根据第一输入端电压与第二输入端电压的大小关系输出所述接地控制指令。
[0012]优选地，所述信号检测单元包括探头、波形陡化电路、分压电路与比较电路；
探头的第一输出端通过波形陡化电路与分压电路的第一输入端耦接，分压电路的第二
输入端与探头的第二输出端耦接；分压电路的输出端与比较器的第一输入端耦接；
比较器的第二输入端稱接安全阈值电压源，比较器用于根据第一输入端电压与第二输入端电压的大小关系输出所述接地控制指令。
[0013]优选地，所述波形陡化电路为气体放电管。
[0014]优选地，所述信号检测单元包括顺序耦接的探头、滤波电路与信号转换虫避:；信号转换电路用于将探头输出的有效信号转换为电形式或非电形式的有效接地控制信号并输出，还用于将探头输出的无效信号转换为电形式或非电形式的无效的接地控制信号并输出。
[0015]优选地，所述信号检测单元包括顺序耦接的探头、AD转换电路、微处理器与信号转换电路； 微处理器用于根据探头输出信号控制信号转换电路输出电形式或非电形式的有效或无效的接地控制信号。
[0016]优选地，所述接地触发信号为雷电信号或静电信号；
其中，所述雷电信号包括雷电环境下的电流信号、电压信号、电场强度信号和磁场强度信号;
雷电环境下的电流信号包括雷击放电电流信号与电晕电流信号；
雷电环境下的电压信号包括防护设施中的电感器端电压信号、电容器端电压信号、电阻器端电压信号与电涌保护器端电压信号；
所述静电信号包括静电电流信号、静电电压信号及静电电场强度信号。
[0017]优选地，导电介质喷洒单元包括导电介质储存容器、气路控制阀、喷洒器控制阀、喷洒器及监视仪表；
所述导电介质储存容器用于储存气态导电介质；所述导电介质储存容器与气路控制阀连通；所述气路控制阀与气态导电介质的气源连接；
所述喷洒器通过喷洒器控制阀与所述导电介质储存容器连通，所述喷洒器控制阀用于在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关闭；
所述监视仪表用于监测容器中的气态导电介质的压力并显示。
[0018]优选地，所述导电介质喷洒单元包括导电介质储存容器、液路控制阀、气路控制阀、喷洒器及监视仪表；
所述导电介质储存容器与液路控制阀连通，液态导电介质通过所述液路控制阀流入并储存在导电介质储存容器中；
所述导电介质储存容器还与气路控制阀连通；所述气路控制阀与车辆上的空气压缩机连接；气路控制阀用于在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关断；
所述喷洒器与所述导电介质储存容器连通；
所述监视仪表用于监测容器中的液态导电介质容量及容器中的压力并显示。
[0019]优选地，所述导电介质喷洒单元包括导电介质储存容器、喷洒器控制阀与喷洒器；
导电介质储存容器用于存储液体导电介质，喷洒器控制阀在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关断，导电介质储存容器中的液体导电介质在化学力的作用下通过喷洒器喷洒出去；所述液体导电介质为水与CO2气体的混合物，且水与CO2气体的体积比小于1:1。
[0020]优选地，所述导电介质喷洒单元包括液体增压装置、控制器与喷洒器；
所述液体增压装置具有液体入口，液体导电介质通过液体入口进入，喷洒器与液体增压装置的液体出口连通；
控制器用于根据控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令进一步控制液体增压装置的开始工作与停止工作；
工作时，液体增压装置将输入的液体导电介质增压后由喷洒器喷洒出去；停止工作时，液体增压装置关断液体入口与液体出口的通路。
[0021]优选地，所述导电介质喷洒单元包括储存容器、流量阀、调压阀、气路控制阀、导电固体粉末容器、混合装置、喷洒器控制阀及喷洒器；
所述储存容器与所述流量阀连通，液体通过流量阀进入储存容器；
储存容器通过气路控制阀与调压阀连通，气体通过调压阀、气路控制阀进入储存容器
中；
储存容器与混合装置连通，储存容器中的液体在气体的增压作用下进入混合装置，导电固体粉末装置与混合装置连通；
混合装置用于按照一定比例调配固体粉末与液体，使其形成悬浊液；
混合装置还通过喷洒器控制阀与喷洒器连通；喷洒器控制阀用于在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关断。
[0022]优选地，所述导电介质以柱状或雾状形式喷出。
[0023]优选地，流体导电介质为气态、液态或悬浊液状态，液态或悬浊液状态的导电介质喷洒出来后以气溶胶状态存在于环境中。
[0024]本发明还提供了一种防护系统，包括防护装置、固体接地装置与前述的流体导电介质接地装置；所述防护装置通过固体接地装置及流体导电介质接地装置实现多点接地。
[0025]本发明还提供了另一种防护系统，包括防护装置、固体接地装置与前述的流体导电介质接地装置；所述防护装置通过依次流体导电介质接地装置、固体接地装置实现单点接地。
[0026]本发明提供了一种雷电防护系统，包括雷电防护装置及前述的流体导电介质接地装置；所述雷电防护装置的引下线与流体导电介质接地装置的探头耦接；所述雷电防护装置通过流体导电介质接地装置实现接地。
[0027]本发明中的一种静电防护系统，包括静电防护装置及前述的流体导电介质接地装置；所述静电防护装置通过流体导电介质接地装置实现接地。
[0028]本发明中的一种车辆雷电接地系统，包括位于车辆上的雷电防护装置、安装在车辆后部的如前文所述的流体导电介质接地装置以及车辆尾部的接地端子；雷电防护装置与接地端子具有信号线连接；所述流体导电介质接地装置的探头与信号线耦接；流体导电介质接地装置的喷洒器开口朝下且与接地端子位于同一竖直直线上；流体导电介质接地装置用于在信号线上的接地触发信号大于或等于安全阈值时，向接地端子喷洒流体导电介质，所述流体导电介质流过接地端子直到大地。
[0029]一种车辆静电接地系统，包括前述的流体导电介质接地装置；流体导电介质接地装置的信号检测单元位于车辆上，流体导电介质接地装置的喷洒器位于车辆尾部的下方，喷洒器的开口水平朝向车辆前方。
[0030]本发明中的一种流体导电介质接地方法，包括以下步骤:
检测物体及物体所在环境中的接地触发信号；
检测到接地触发信号且接地触发信号大于或等于安全阈值时，向物体接地部位与大地之间喷洒流体导电介质，以使所述导电介质在物体接地部位与大地之间形成电荷泄放通道;
当所述接地触发信号消失或接地触发信号小于安全阈值时，停止喷洒导电介质；或者喷洒导电介质一定时间后，停止喷洒导电介质。
[0031]优选地，导电介质为液态导电介质、气态导电介质或者悬池液状态的导电介质。[0032]优选地，所述接地触发信号为雷电信号或静电信号；
其中，所述雷电信号包括雷电环境下的电流信号、电压信号、电场强度信号和磁场强度信号;
雷电环境下的电流信号包括雷击放电电流信号与电晕电流信号；
雷电环境下的电压信号包括防护设施中的电感器端电压信号、电容器端电压信号、电阻器端电压信号与电涌保护器端电压信号；
所述静电信号包括静电电流信号、静电电压信号及静电电场强度信号。
[0033]优选地，所述在雷电环境中，导电介质以柱状的形式喷洒出来。
[0034]优选地，所述在静电环境中，以雾状的形式喷洒出来。
[0035]优选地，导电介质以气溶胶的形式喷洒出来。
[0036]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:
1、本发明公开的流体导电介质接地装置及方法通过流体导电介质在物体，如车辆、车辆的防护装置，与大地之间建立电荷泄放通道，极大程度地解决一直存在的物体在运动中难以接地的问题；
2、本发明提出了一种与现有的以引下线加上固体接地体为特征的技术不同的技术，进一步完善了接地技术体系和雷电、静电的防护技术体系；
3、由于本发明构建通道的介质参数一致，较大程度上确保了通道阻抗的一致性，可以减小因阻抗不匹配而引起的在连接处的反射，该泄放通道，兼具了引下线和接地体的作用，用途更具多样性；
4、由于采用了流体导电介质，能增加土壤湿度，降低土壤电阻率；
5、由于是流体介质与大地构建通道，减小了地表破坏程度，同时构成的速度更加快
捷；
6、在有多个在同一位置接地的装置时，可以适当地增大接地阻抗，减弱因地电位反击对装置造成的影响，也减弱因接地造成的装置之间相互影响；
7、由于信号检测类型、导电介质参数可调，本发明既可应用于雷电防护系统，又可应用于静电防护系统，应用领域更加广泛；
8、由于本发明构建的通道阻抗可根据压力和导电介质进行调整，可以实现通道阻抗快速变化，同时也可实现接地与不接地的动作切换，接地的可控性大大增加；
9、本发明包含多种控制方式，选择手动控制，可以大大降低装置的复杂性，节约成本；选择定时控制，可以减轻人的劳动；选择监控信号控制，可以实现装置的智能化，减少介质的损耗；
10、本发明的导电介质喷洒单元包含多种方式，有利于适应于不同应用环境的需要；
11、采用了混合装置，可实现介质的现场配制，更有利于导电介质的及时补充；
12、采用了带储存压力功能的容器，实现在没有外界压力时介质喷洒。
[0037]
【专利附图】
【附图说明】
[0038]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是本发明接地装置的基本结构框图； 图2是本发明接地装置第一实施例电路原理框图；
图3是本发明接地装置第二实施例电路原理框图；
图4是本发明接地装置第三实施例电路原理框图；
图5是本发明接地装置第三实施例中信号检测单元电路原理框图；
图6是本发明信号检测单元第一实施例电路原理框图；
图7是本发明信号检测单元第二实施例电路原理框图；
图8是本发明信号检测单元第三实施例电路原理框图；
图9是本发明信号检测单元第四实施例电路原理框图；
图10是本发明信号检测单元第五实施例电路原理框图；
图11是本发明信号检测单元第六实施例电路原理框图；
图12是本发明接地装置中导电介质喷洒单元第一实施例框图；
图13是本发明接地装置中导电介质喷洒单元第二实施例框图；
图14是本发明接地装置中导电介质喷洒单元第三实施例框图；
图15是本发明接地装置中导电介质喷洒单元第四实施例框图；
图16是本发明接地装置中导电介质喷洒单元第五实施例框图；
图17是本发明导电介质存储容器实施例结构图；
图18是本发明与固体接地装置同时使用的电路原理框图；
图19是本发明与固体接地装置配合使用的另一种情形；
图20是本发明在雷电保护系统中的应用示意图；
图21是本发明在静电保护系统中的应用示意图；
图22是本发明在雷电保护系统中典型应用的示意图；
图23是本发明在静电保护系统中典型应用的示意图。
[0039]图中标记:探头1、前置放大器2、差分放大器3、无源滤波电路4、电压比较电路5、喷洒器的控制电路6、喷洒器7、流体导电介质8、接地器9、避雷针IO。
【具体实施方式】
[0040]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0041]本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0042]本发明中的一种流体导电介质接地方法，包括以下步骤:
检测物体及物体所在环境中的接地触发信号；
检测到接地触发信号且接地触发信号大于或等于安全阈值时，向物体接地部位与大地之间喷洒流体导电介质，以使所述导电介质在物体与大地之间形成电荷泄放通道；
当所述接地触发信号消失或接地触发信号小于安全阈值时，停止喷洒导电介质；或者喷洒导电介质一定时间后，停止喷洒导电介质。
[0043]所述接地触发信号为雷电信号或静电信号；
其中，所述雷电信号包括雷电环境下的电流信号、电压信号、电场强度信号和磁场强度信号;
雷电环境下的电流信号包括雷击放电电流信号与电晕电流信号；
雷电环境下的电压信号包括防护设施中的电感器端电压信号、电容器端电压信号、电阻器端电压信号与电涌保护器端电压信号；
所述静电信号包括静电电流信号、静电电压信号及静电电场强度信号。
[0044]为了达到较好的接地效果，所述在雷电环境中，导电介质以柱状的形式喷洒出来。
[0045]在所述在静电环境中，导电介质以雾状的形式喷洒出来，喷洒出来的导电介质以气溶胶的形式存在与环境中。
[0046]如图1，本发明中的流体导电介质接地装置包括控制信号输出单元及导电介质喷洒单元。
[0047]所述控制信号输出单元用于向导电介质喷洒单元输出接地控制信号；控制导电介质喷洒单元开始或停止喷洒流体导电介质。
[0048]所述导电介质喷洒单元用于存储流体导电介质，以及用于根据接地控制信号完成与接地控制信号一致的喷洒动作，接地控制信号有效时，导电介质喷洒单元喷洒其内部储存的流体导电介质到物体接地部位到大地的空间，以使所述导电介质在物体接地部位与大地之间形成电荷泄放通道。所述导电介质喷洒单元还用于在接地控制信号无效时，停止喷洒所述导电介质。
[0049]如图2，在本发明的接地装置的第一实施例电路原理中，控制信号输出单元为定时控制单元。所述定时控制单元可设定喷洒间隔时间及喷洒持续时间，定时控制单元进行计时，计时达到喷洒间隔时间时，输出有效的接地控制信号，导电介质喷洒单元开始喷洒流体导电介质，定时控制单元继续计时，当计时达到喷洒持续时间时，定时控制单元输出无效的接地控制信号，所述导电介质喷洒单元停止喷洒流体导电介质。
[0050]如图3，在本发明的接地装置的第二实施例电路原理中，控制信号输出单元为手动控制单元。所述手动控制单元实现手动输出有效的接地控制信号，所述导电介质喷洒单元进行喷洒。所述手动控制单元还可手动输出无效的接地控制信号，所述导电介质喷洒单元停止喷洒。
[0051 ] 如图4，在本发明的接地装置的第一实施例电路原理中，控制信号输出单元为信号检测单元。
[0052]所述信号检测单元用于检测物体上及物体所在环境中的接地触发信号，当检测到大于或等于安全阈值的接地触发信号后向导电介质喷洒单元输出有效的接地控制信号。
[0053]所述信号检测单元还用于在检测不到物体及物体所在环境中的接地触发信号或接地触发信号小于安全阈值时向所述导电介质喷洒单元输出无效的接地控制信号。
[0054]所述导电介质喷洒单元用于在收到有效的接地控制信号时喷洒其内部储存的流体导电介质，所述导电介质喷洒单元还用于在收到无效的接地控制信号时，停止喷洒所述导电介质。
[0055]如图5，在本发明的接地装置的第三实施例中信号检测单元电路原理图中，所述信号检测单元包括至少探头、信号处理电路及接地控制信号产生电路；所述探头用于检测物体及物体所在环境中的接地触发信号，并输出反应接地触发信号大小的电压值，所述探头的输出端与信号处理电路的输入端耦接；所述信号处理电路用于对接地触发信号进行预处理，如滤波、放大及电平转换等处理以使得后续电路能更好的利用该接地触发信号。所述信号处理电路的输出端与接地控制信号产生电路的输入端耦接；所述接地控制信号产生电路用于在预处理后的接地触发信号大于或等于安全阈值时产生并输出有效的接地控制信号。
[0056]所述接地触发信号可以是如电流信号、电压信号、电场强度信号或磁场强度信号。其中雷电环境下的电流信号包括雷击放电电流信号与电晕电流信号。雷电环境下的电压信号包括防护装置中的电感器端电压信号、电容器端电压信号、电阻器端电压信号与电涌保护器端电压信号。静电信号包括静电环境下的静电带电体的电压信号。选用不同的探头，可以检测不同的接地触发信号。
[0057]具体的，图6是检测雷击放电电流信号的信号检测单元电路实施例。信号检测单元电路的探头为罗氏线圈，所述罗氏线圈中间穿过雷电放电线路导体。所述罗氏线圈依靠与雷电放电线路导体之间的互感的原理进行信号的采集。采集信号输出给后一级电路处理。后一级电路包括积分电路、线性放大电路、滤波电路及比较电路。积分放大电路接收罗氏线圈输出的电信号，进行积分后，将积分结果输出给线性放大电路，线性放大电路的输出端与滤波电路的输入端耦接，滤波电路的输出端与比较电路的第一输入端耦接，比较电路的第二输入端接安全阈值电压源，比较器根据第一输入端与第二输入端的大小关系输出所述有效或无效的接地控制指令。
[0058]图7是检测电晕电流信号的信号检测单元电路实施例。信号检测单元电路的探头为电阻器，所述电阻器串联在雷电放电线路中间，当雷电放电线路有电晕电流流过时，电阻器的端电压会改变。电阻器的端电压输出给后一级电路处理。本实施例中后一级电路包括前置放大电路、线性放大电路、滤波电路及比较电路。
[0059]电阻器与前置放大电路输入端耦接；前置放大电路用于对所述电阻器端电压进行初级放大，一般来说探头输出的电压信号较为弱，一般为毫伏级别，前置放大电路需要具有较大的输入阻抗，可以减低对信号的影响，减少信号的失真。
[0060]前置放大电路的输出端与线性放大电路的输入端耦接；线性放大电路对所述电压值进一步放大到比较电路能够处理的范围。
[0061]线性放大电路的输出端与滤波电路的输入端耦接；滤波电路用于滤除电压信号中的噪声。
[0062]滤波电路的输出端与比较器的第一输入端耦接；比较器的第二输入端耦接安全阈值电压源，比较器用于根据第一输入端电压与第二输入端电压的大小关系输出所述接地控制指令。当滤波电路的输出信号大于或等于安全阈值电压源时，比较器输出接地控制指令为有效，反之则无效。
[0063]图8，是检测防护装置中的电容器端电压信号的信号检测单元电路实施例。信号检测单元电路的波形陡化电路串联在防护装置的电容器和信号检测单元电路的分压电路之间，所述波形陡化电路用于陡化防护装置的电容器上的电压信号。所述波形陡化电路后接分压电路，所述分压电路的信号输出给后一级电路处理，如前述实施例中的比较电路。
[0064]其中波形陡化电路具体为气体放电管，防护装置中的电容器一端通过气体放电管与分压电路的一端连接，防护装置中的电容器的另一端与分压电路另一端连接。分压电路可以有两个或两个以上电阻串联组成，两电阻公共连接点为分压电路输出端。当防护装置中的电容器端电压较小时，气体放电管断路，分压电路两端无电压，分压电路输出电压为0，当电容器端电压升高到一定值后，气体放电管导通，电容器端电压施加到分压电路上，分压电路输出分压后的电压值。波形陡化电路中的器件也可以为空气间隙、多层间隙、压敏电阻器和瞬态抑制二极管。
[0065]图9是检测静电环境下的静电带电体的电压信号的信号检测单元实施例，其包括探头1、前置放大器2、差分放大器3、无源滤波电路4、电压比较电路5。上述五部分顺次耦接。
[0066]探头包括两个电容器及一个电阻，所述第一电容器与第二电容器连接，电阻的一端与两电容器的公共连接点连接，电阻的另一端及第二电容器的另一端作为探头的输出端，第一电容器的另一端为探头的输入端。当存在静电电压时，探头I中的电容器端电压上升。此处电容器电容值和耐压值根据待测的静电电荷量和静电电压安全阈值选择，电容器类型为平板电容器，电容器使用高绝缘材料作为介质，确保电容器泄露电流远小于流动的静电电流。探头I中的电容器形式可为静电容式、旋转叶片式或振动电容式，优选电容量< InF0
[0067]探头I向前置放大器2输出反应静电电压大小的电压信号。前置放大器2由运算放大器Al集成块构成。由于探头I输出的电压信号十分微弱，前置放大器2中的运算放大器Al选用极低输入偏置电流和超高输入阻抗的静电计型运算放大器。如这里选用输入偏置电流< InA，输入阻抗> 100ΜΩ的静电计型运算放大器。
[0068]差分放大器3采用经典的差分放大电路，有效抑制共模信号，提高信噪比。运算放大器A2和A3参数一致，放 大倍数控制在50-100倍。Α4构成第二级放大电路。
[0069]无源滤波电路4为型滤波电路，滤除信号的高频成分。
[0070]电压比较电路5通过一个电压跟随器Α5将滤波电路4输出的电压信号送至比较器Α6的反相输入端，电压跟随器Α5的作用是提高输入阻抗。安全阈值电压源由电位器一端连接直流电压源Vcc，另一端接地实现。调节电位器，便能获得需要的安全阈值电压，该安全阈值电压送给比较器A6的正相输入端。
[0071]根据图9，本领域技术人员不难得知，本实施例的工作原理是，当处理后的反应静电电压大小的电压幅度大于或等于安全阈值电压时，比较器A6输出的控制信号为低电平。喷洒器的控制电路6中的发光二极管Dl及光耦隔离器Ql均导通，然后三极管Q2导通，继电器KM得电导通，进而喷洒器开启。当处理后的反应静电电压大小的电压幅度小于安全阈值电压时，比较器A6输出的控制信号为高电平。喷洒器的控制电路6中的发光二极管Dl及光耦隔离器Ql均关断，然后三极管Q2也关断，继电器KM关闭，进而喷洒器不进行喷洒动作。
[0072]图10，是检测电场强度的信号检测单元电路实施例。信号检测单元电路的探头采用外购电场仪，电场仪检测到环境中存在超过安全阈值的雷电电场或静电电场信号后，输出一有效信号，该有效信号经过滤波电路后传输给信号转换电路，信号转换电路将该有效信号转换为电形式或非电形式的有效接地控制信号。当电场仪输出为无效信号，如没有信号时视为逻辑上的无效信号，信号转换电路输出无效的接地控制信号。
[0073]图11，是检测磁场强度的信号检测单元电路实施例。信号检测单元电路的探头采用外购磁场仪，磁场仪的信号输出给后一级电路处理。当环境中存在超过安全阈值的雷电磁场时，磁场仪输出有效信号，否则输出无效信号。后一级电路包括顺序I禹接的AD转换电路、微处理器与信号转换电路。微处理器根据磁场仪输出信号控制信号转换电路输出电形式或非电形式的有效或无效的接地控制信号。
[0074]如图12，导电介质喷洒单元包括导电介质储存容器、气路控制阀、喷洒器控制阀、喷洒器及监视仪表。
[0075]所述导电介质储存容器用于储存气态导电介质；所述导电介质储存容器与气路控制阀连通；所述气路控制阀与气态导电介质的气源连接；所述喷洒器通过喷洒器控制阀与所述导电介质储存容器连通，所述喷洒器控制阀用于在信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关闭；所述监视仪表用于监测容器中的气态导电介质的压力并显示。所述监视仪可以包含气压监测部件，监测存储器中的压力大小，然后显示压力值。
[0076]如图13，本发明中的导电介质喷洒单元的另一实施例是这样的:包括导电介质储存容器、液路控制阀、气路控制阀、喷洒器及监视仪表。所述导电介质储存容器与液路控制阀连通，液态导电介质通过所述液路控制阀流入并储存在导电介质储存容器中；所述导电介质储存容器还与气路控制阀连通；所述气路控制阀与气泵连接，如车辆上的空气压缩机；所述喷洒器与所述导电介质储存容器连通；控制气路控制阀在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关断；当气路控制阀开启时，气体进入导电介质储存容器，储存容器内压力升高，液态导电介质通过喷洒器喷洒出去。所述监视仪表用于监测容器中的液态导电介质容量及容器中的压力并显示。
[0077]如图14，导电介质喷洒单元还可以是这样的:包括导电介质储存容器、喷洒器控制阀与喷洒器。导电介质储存容器里可以存储水与二氧化碳，例如，在I个体积水中溶解大于等量体积的二氧化碳。喷洒器控制阀在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关断。当喷洒器控制阀开启时，溶解有二氧化碳的水溶液在化学力的作用下通过喷洒器喷洒出去。
[0078]如图15，导电介质喷洒单元还可以是这样的:包括液体增压装置、控制器与喷洒器。所述液体增压装置具有液体入口，液体导电介质通过液体入口进入，控制器用于控制液体增压装置工作，喷洒器与液体增压装置的液体出口连通。控制器根据控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令进一步控制液体增压装置的开始工作与停止工作。工作时，液体增压装置将输入的液体导电介质增压后由喷洒器喷洒出去，停止工作时，液体增压装置关断液体入口与液体出口的通路。所述液体增压装置可以为泵。
[0079]如图16，导电介质喷洒单元包括储存容器、流量阀、调压阀、气路控制阀、导电固体粉末容器、混合装置、喷洒器控制阀及喷洒器。所述储存容器与所述流量阀连通，液体通过流量阀进入储存容器。储存容器通过气路控制阀与调压阀连通，气体通过调压阀、气路控制阀进入储存容器中。储存容器与混合装置连通，储存容器中的液体在气体的增压作用下进入混合装置，导电固体粉末装置与混合装置连通，其中的导电固体粉末可以进入混合装置。混合装置用于按照一定比例调配固体粉末与液体，使其形成悬浊液。混合装置还通过喷洒器控制阀与喷洒器连通。喷洒器控制阀用于在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关断。当喷洒器控制阀开启时，混合有导电固体粉末的悬浊液通过喷洒器喷洒出去。本实施例用于导电介质现场配置的场合。
[0080]上述实施例中提及的流体导电介质可以是气态、液态或由导电固体粉末与液体混合而成的悬浊液，具体可以是以下几类: A、自来水、矿泉水、雨水。
[0081]B、抗静电剂
阳离子型抗静电剂:分子的活性部分是阳离子，主要包括胺盐溶液、季铵盐烷基氨基酸盐溶液等，主要为季铵盐化合物溶液，如:烷基叔胺氯化物溶液；烷基叔胺硝酸盐溶液；烷基叔胺硫酸酯盐溶液；烷基叔胺磷酸盐溶液。
[0082]阴离子型抗静电剂:分子的活性部分是阴离子，其中包括烷基磺酸盐溶液、硫酸盐溶液、磷酸衍生物溶液、高级脂肪酸盐溶液、羧酸盐溶液。阳离子部分多为碱金属或碱土金属的离子、铵、有机胺、氨基醇等。
[0083]非离子型抗静电剂:主要有聚乙二醇酯或醚类溶液、多元醇脂肪酸酯溶液、脂肪酸烷醇酰胺溶液、脂肪胺乙氧基醚等化合物溶液。
[0084]C、导电液也可以是导体材料的粉末和液体组成的悬浊液。如:金属系导电剂:如银粉、铜粉、镍粉等
金属氧化物系导电剂:如纳米掺锑二氧化锡(ΑΤ0)、氧化铁、氧化锌、二氧化钛等 碳系导电剂料:如炭黑、石墨等 复合导电剂:如复合粉和复合纤维。
[0085]如图17，导电介质储存容器可以使用带储压功能的容器。如囊式压力储存罐和隔膜式压力储存罐。一方面，气和导电介质不同空间，导电介质更加纯净，确保参数稳定。另一方面，当外界没有气压时，因为有储压，故能临时供压。
[0086]所述喷洒器可以是市面上可以买到的，也可以是根据喷洒形态要求自行制作的。选择或自制不同的喷洒器，选择适当的喷洒器，进而可以控制喷洒出来的导电介质的状态。如导电介质以柱状喷出或者雾状(如喷洒器为莲蓬头形式时)喷出。
[0087]经过多次实验可以选择适当的容器压力及喷洒器，在雷电防护系统中，多股柱状形态更有利于实现物体与大地的充分接触；在静电防护系统中，使得喷洒出来的导电介质液体形成直径小于100微米的小液滴，从而形成气溶胶，更有利于实现物体与大地的充分接触。
[0088]图1f 23分别展示了本发明中接地装置的几种使用情形。
[0089]图18，是将本发明接地装置与原有的固体接地装置配合使用的情形。将本发明的接地装置与固体接地装置并联组合构成接地系统，所述接地系统与防护装置连接，构成防护系统。
[0090]图19，是将本发明接地装置与原有的固体接地装置配合使用的另一种情形。将本发明的接地装置与固体接地装置串联构成系统，本发明接地装置起到了防护系统中的引下线作用。
[0091]图20，是将流体导电介质接地装置经引下线与雷电防护装置连接，构成雷电防护系统。当检测到雷电信号时，所述流体导电介质接地装置向大地喷洒导电介质，为所述雷电防护装置提供泄放雷电电荷的通道，完成雷电泄放。本发明接地装置起到了防护系统中的接地体作用。
[0092]图21，是将流体导电介质接地装置与静电防护装置连接，构成静电防护系统。当检测到静电信号时，所述流体导电介质接地装置向大地喷洒导电介质，为所述静电防护装置提供泄放静电电荷的通道，完成静电泄放。[0093]图22，是本发明接地装置一个更加典型的使用场景，接地装置在雷电防护中的使用。所述接地装置安装在车辆后部，探头I检测雷电防护装置10，如避雷针，与车辆的接地端子9的连接线上的雷电信号，当信号达到一定量时，流体导电介质接地装置7将导电介质8以柱状的形式喷洒出来，导电介质构成接地端子9与大地之间的电荷泄放的通道，完成雷电电荷的泄放。
[0094]如图23所示，是本发明接地装置另一个更加典型的使用场景。接地装置在静电防护中的使用。所述接地装置安装在车辆下部，接地装置的探头I检测车体的静电信号，当静电信号达到一定量时，接地装置动作，流体介质构成车辆与大地之间的电荷泄放的通道，完成车辆电荷的泄放。
[0095]在图23的实施例中，信号检测单元的数量可为多个，所述各个信号检测单元均与所述导电介质喷洒单元具有控制信号连接；所述导电介质喷洒单元用于在任意一个所述信号检测单元输出有效的接地控制指令时将其内部储存的导电介质喷洒到车辆上。
[0096]所述导电介质喷洒单元还用于在收到全部信号检测单元输出的无效的接地控制指令时停止喷洒所述导电介质。
[0097]本领域技术人员可以料想到，若信号检测单元输出逻辑O为有效的接地控制信号，逻辑I为无效的接地控制信号时，使用一个多输入与门即可实现上述的控制逻辑。如，各个信号检测单元的控制信号分别连接多输入与门的各个输入端，与门的输出端连接喷洒器的开关，如继电器，对于要求开启喷洒器更快的场合，开关可以是可控硅或场效应管。
[0098]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【权利要求】
1.一种流体导电介质接地装置，其特征在于，包括控制信号输出单元及导电介质喷洒单元； 所述控制信号输出单元用于控制导电介质喷洒单元开始或停止喷洒流体导电介质到物体接地部位与大地之间的空间，以使所述导电介质在物体接地部位与大地之间形成电荷泄放通道。
2.根据权利要求1所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述控制信号输出单元为定时控制单元或手动控制单元。
3.根据权利要求1所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述控制信号输出单元为信号检测单元； 所述信号检测单元用于检测物体及物体所在环境中的接地触发信号，当检测到大于或等于安全阈值的接地触发信号后向导电介质喷洒单元输出有效的接地控制信号； 所述导电介质喷洒单元用于存储流体导电介质，以及用于在收到有效的接地控制信号后喷洒其内部储存的流体导电介质； 所述信号检测单元还用于在检测不到物体及物体所在环境中的接地触发信号或接地触发信号小于安全阈值时向所述导电介质喷洒单元输出无效的接地控制信号； 所述导电介质喷洒单元还用于在收到无效的接地控制信号时停止喷洒所述导电介质。
4.根据权利要求3所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述信号检测单元包括探头、信号处理电路及接地控制信号产生电路；所述探头用于检测物体及物体所在环境中的接地触发信号并输出反应所述接地触发信号大小的电信号，所述探头的输出端与信号处理电路的输入端耦接；所述信号处理电路用于对接地触发信号进行预处理；所述信号处理电路的输出端与接地控制信号产生电路的输入端耦接；所述接地控制信号产生电路用于在预处理后的接地触发信号大于或等于安全阈值时产生并输出有效的接地控制信号，在预处理后的接地触发信号小于安全阈值时产生并输出无效的接地控制信号。
5.根据权利要求3所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述信号检测单元包括探头、积分电路、线性放大电路、滤波电路及比较电路； 所述探头用于检测物体及物体所在环境中的接地触发信号并输出反应接地触发信号大小的电压值； 探头的输出端与积分电路输入端耦接； 积分电路的输出端与线性放大电路的输入端耦接； 线性放大电路的输出端与滤波电路的输入端耦接； 滤波电路的输出端与比较器的第一输入端耦接； 比较器的第二输入端稱接安全阈值电压源，比较器用于根据第一输入端电压与第二输入端电压的大小关系输出所述接地控制指令。
6.根据权利要求3所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述信号检测单元包括探头、前置放大电路、线性放大电路、滤波电路及比较电路； 所述探头用于检测物体及物体所在环境中的接地触发信号并输出反应接地触发信号大小的电压值； 探头的输出端与前置放大电路输入端耦接； 前置放大电路的输出端与线性放大电路的输入端耦接；线性放大电路的输出端与滤波电路的输入端耦接； 滤波电路的输出端与比较器的第一输入端耦接； 比较器的第二输入端稱接安全阈值电压源，比较器用于根据第一输入端电压与第二输入端电压的大小关系输出所述接地控制指令。
7.根据权利要求3所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述接地触发信号为雷电信号或静电信号； 其中，所述雷电信号包括雷电环境下的电流信号、电压信号、电场强度信号和磁场强度信号; 雷电环境下的电流信号包括雷击放电电流信号与电晕电流信号； 雷电环境下的电压信号包括防护设施中的电感器端电压信号、电容器端电压信号电阻器端电压信号与电涌保护器端电压信号； 所述静电信号包括静电电流信号、静电电压信号及静电电场强度信号。
8.根据权利要求1所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，导电介质喷洒单元包括导电介质储存容器、气路控制阀、喷洒器控制阀、喷洒器及监视仪表； 所述导电介质储存容器用于储存气态导电介质；所述导电介质储存容器与气路控制阀连通；所述气路控制阀与气态导电介质的气源连接； 所述喷洒器通过喷洒器控制阀与所述导电介质储存容器连通，所述喷洒器控制阀用于在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关闭； 所述监视仪表用于监测容器中的气态导电介质的压力并显示。
9.根据权利要求1所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述导电介质喷洒单元包括导电介质储存容器、液路控制阀、气路控制阀、喷洒器及监视仪表； 所述导电介质储存容器与液路控制阀连通，液态导电介质通过所述液路控制阀流入并储存在导电介质储存容器中； 所述导电介质储存容器还与气路控制阀连通；所述气路控制阀与车辆上的空气压缩机连接；气路控制阀用于在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关断； 所述喷洒器与所述导电介质储存容器连通； 所述监视仪表用于监测容器中的液态导电介质容量及容器中的压力并显示。
10.根据权利要求1所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述导电介质喷洒单元包括导电介质储存容器、喷洒器控制阀与喷洒器； 导电介质储存容器用于存储液体导电介质，喷洒器通过喷洒器控制阀与导电介质储存单元连通，喷洒器控制阀在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关断，导电介质储存容器中的液体导电介质在化学力的作用下通过喷洒器喷洒出去；所述液体导电介质为水与CO2气体的混合物,且水与CO2气体的体积比小于1:1。
11.根据权利要求1所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述导电介质喷洒单元包括液体增压装置、控制器与喷洒器； 所述液体增压装置具有液体入口，液体导电介质通过液体入口进入，喷洒器与液体增压装置的液体出口连通； 控制器用于根据控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令进一步控制液体增压装置的开始工作与停止工作； 工作时，液体增压装置将输入的液体导电介质增压后由喷洒器喷洒出去；停止工作时，液体增压装置关断液体入口与液体出口的通路。
12.根据权利要求1所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述导电介质喷洒单元包括储存容器、流量阀、调压阀、气路控制阀、导电固体粉末容器、混合装置、喷洒器控制阀及喷洒器； 所述储存容器与所述流量阀连通，液体通过流量阀进入储存容器； 储存容器通过气路控制阀与调压阀连通，气体通过调压阀、气路控制阀进入储存容器中； 储存容器与混合装置连通，储存容器中的液体在气体的增压作用下进入混合装置，导电固体粉末装置与混合装置连通； 混合装置用于按照一定比例调配固体粉末与液体，使其形成悬浊液； 混合装置还通过喷洒器控制阀与喷洒器连通；喷洒器控制阀用于在控制信号输出单元的有效或无效的接地控制指令的控制下开启或关断。
13.根据权利要求1所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，所述导电介质以柱状或雾状形式喷出。
14.根据权利要求13所述的一种流体导电介质接地装置，其特征在于，流体导电介质为气态、液态或悬浊液状态，液态或悬浊液状态的导电介质喷洒出来后以气溶胶状态存在于环境中。
15.一种流体导电介质接地方法，其特征在于，包括以下步骤: 检测物体及物体所在环境中的接地触发信号； 检测到接地触发信号且接地触发信号大于或等于安全阈值时，向物体接地部位与大地之间喷洒流体导电介质，以使所述导电介质在物体接地部位与大地之间形成电荷泄放通道； 当所述接地触发信号消失或接地触发信号小于安全阈值时，停止喷洒导电介质；或者喷洒导电介质一定时间后，停止喷洒导电介质。
16.根据权利要求15所述的一种流体导电介质接地方法，其特征在于，导电介质为液态导电介质、气态导电介质或者悬池液状态的导电介质。
17.根据权利要求15所述的一种流体导电介质接地方法，其特征在于，所述接地触发信号为雷电信号或静电信号； 其中，所述雷电信号包括雷电环境下的电流信号、电压信号、电场强度信号和磁场强度信号; 雷电环境下的电流信号包括雷击放电电流信号与电晕电流信号； 雷电环境下的电压信号包括防护设施中的电感器端电压信号、电容器端电压信号电阻器端电压信号与电涌保护器端电压信号； 所述静电信号包括静电电流信号、静电电压信号及静电电场强度信号。
18.根据权利要求15所述的一种流体导电介质接地方法，其特征在于，所述在雷电环境中，导电介质以柱状的形式喷洒出来。
19.根据权利要求15所述的一种流体导电介质接地方法，其特征在于，所述在静电环境中，以雾状的形式喷洒出来。
20.根据权利要求18或19所述的一种流体导电介质接地方法，其特征在于，导电介质以气溶胶 的形式喷洒出来。
【文档编号】H01R43/00GK103682689SQ201310674592
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】王德言, 杨国华, 代德志, 郑燕, 朱成 申请人:四川中光防雷科技股份有限公司