德国Kleinwachter静电场测试仪电场计技术交流

德国Kleinwachter静电场测试仪电场计技术交流

一、概述

Kleinwachter GmbH是一家德国测量设备制造商，成立于1981年，总部位于维森塔尔河畔豪森（Hausen im Wiesental）。公司由Hans Kleinwächter教授创立，1983年起由Jürgen Brunner负责管理，2000年迁至现址。公司专注于静电放电（ESD）测量设备的研发与生产，产品覆盖静电场测试、电阻测量、充电板监测等多个静电测试领域。

静电场在工业生产中广泛存在。非导电材料在生产加工过程中会产生静电荷积聚，可能影响产品质量、吸引粉尘颗粒，还可能对操作人员造成隐患。Kleinwächter的多数测量仪器基于“场磨式"原理设计，这是对公司创始人Hans Kleinwächter教授在1974年因该技术获得莱比锡测量局金质奖章的Schwenkhagen原理的进一步发展。采用该技术，测量过程不需要从被测物体中提取能量，可以直接从测量的电场强度推算表面电荷量。

二、主要产品系列

Kleinwächter的产品涵盖以下几个系列：

（一）静电场测试仪（EFM系列）

这是公司的核心产品线。EFM系列采用旋转叶片式探测头测量静电场场强，并根据所设置的测试距离自动将场强换算为被测物体表面静电位。旋转叶片式设计比振动式探头灵敏度更高，适合连续性长时间测量。仪器外壳采用EMV导静电材料，能够屏蔽干扰信号。用户可以根据实际需要在1cm、2cm、5cm、10cm、20cm等多种测试距离中选择，实现非接触式精确测量。

（二）高阻测试仪（TERA Ohmmeter系列）

用于测量表面电阻、点到点电阻、接地电阻以及击穿电阻等。测量范围可从1kΩ延伸至10TΩ，适用于评估防静电材料的静电消散性能以及材料的绝缘性能。

（三）充电板监测仪（Charge Plate Monitor系列）

用于测试离子风机等静电消除设备的静电消散时间和离子平衡度，执行标准包括EN61340-5-1和EOS/ESD S.3.1。还可用于测试材料的静电衰减时间及人体行走静电位。

（四）手腕带与鞋具测试仪（WS- and Shoe Testers）

用于ESD防护区域的静电防护用品检测（注：产品目录中可见此类产品，用户可根据需要进一步咨询）。

（五）附件（Accessories）

包括电压测头（MK11系列）、手持电极（MEL）、重锤电极、CPS充电板套件、VMS人体行走测试套件、数据转换器等，用于扩展测试仪的功能。

三、主要型号与技术参数

以下是Kleinwächter静电场测试仪的主要型号：

1. EFM 022

手持式数显静电场测试仪，液晶显示，外壳为EMV导静电材料。测量范围0V~±200kV，精度±5%，分辨率1V。尺寸70mm×122mm×26mm，重量约130g，9V电池供电，连续工作时间约10小时。配置CPS022充电板套件后可用于离子风机测试。

2. EFM 023

功能与EFM 022相近，提供场强/电压两种测量模式。场强模式可选量程±20kV/m、±200kV/m或±1MV/m，电位模式测量范围0~200kV。标配DAC输出接口，可连接电脑输出数据。尺寸与重量同EFM 022。

3. EFM 025

EFM 022和EFM 023的升级型号，设计紧凑，配备USB接口，可通过配套软件进行远程控制。静电压量程0~100kV（2cm距离），静电场强量程0~500kV/m。取样率0.1秒，测量值可保存为.csv文件。

4. EFM 113B

小型电场计。

5. EFM 115

固定式静电场监测探头，圆柱形不锈钢外壳。通过USB接口直接连接电脑操作，由USB供电。场强量程5kV/m~200kV/m共4挡，精度<5%，配合MK11测头可测量静电电压。

6. EFM 120

小型手持电场计，21段LED条形显示屏提供约5%的读数精度。测量范围±20kV/m、±200kV/m、±2MV/m。内置NiMH蓄电池，带有模拟输出接口（±1V）用于数据记录。尺寸100mm×80mm×38mm，重量约370g，配备铝制外壳。

7. EFM 125

小型电场计，利用场磨式影响原理测量直流电场和静电荷。配置RS485总线接口，最多可连接16台设备组成测量系统。

8. EFM 235

配备大尺寸旋转叶片式探头的静电场测试仪，灵敏度较高。测试模式包括场强模式和电压模式，内置Atmel微处理器并配备USB 2.0接口，可连接电脑输出实时数据并生成曲线图。

9. EFM 255

EFM 235的升级型号，采用铝制外壳设计，内置微处理器，操作较为舒适。

10. TERA Ohmmeter TOM 610

触控屏电阻测试套件，电阻量程1kΩ~10TΩ。可进行点到点电阻、表面电阻、接地电阻测试，以及10~1000VDC击穿测试和耐压测试。仪器内存可保存99组测试数据，通过USB连接电脑后可远端操作和数据输出。

四、优势特点

1. 旋转叶片式探测技术：采用旋转叶片式探头替代传统的振动式探头设计，灵敏度更高，适合连续性长时间测量，测量过程中不需要从被测物体中提取能量。

2. 较高的零点稳定性：设备出厂时经过校准，零点稳定性较好，大多数情况下无需在每次测量前进行零点调整。

3. 多模式集成与多距离测量：一台仪器可同时用于静电场场强测量、静电电压测量、离子平衡度测试、静电消散时间测试以及人体行走静电位测试等多种场景。用户可根据需要设置1cm、2cm、5cm、10cm、20cm等多个测试距离，满足不同的量程要求。

4. 数据接口与附件扩展性：多数型号配备模拟输出接口（±1V）或USB数据接口，可连接电脑进行数据记录、曲线分析和测试结果保存。CPS充电板套件、VMS人体行走测试套件、MK系列电压测头、UAC数据转换器等附件，使单台测试仪能够满足多种测试需求。

五、主要应用领域

1. 电子制造与半导体行业

现代微电子元件对静电放电非常敏感，不到100V的静电压就可能损坏静电敏感元件。Kleinwächter的静电场测试仪可用于监测生产现场静电水平、测试静电消除设备效果以及评估防静电区域的接地系统状况。

2. 制药与医疗行业

在制药生产和医疗环境中，静电可能吸引粉尘和微生物颗粒，影响洁净度和产品质量。测试仪可用于评估洁净室静电控制措施的效果，确保符合静电防护规范。

3. 化工与防爆领域

石油化工、矿业等易燃易爆环境中，3000V以上的静电放电可能产生火花，引发安全事故。静电场测试有助于及时发现静电积聚风险并采取应对措施。

4. 印刷与包装行业

纸张、薄膜等非导电材料在高速加工过程中容易产生静电，导致材料粘连、墨粉飞散或收卷不齐等问题。静电场测试可帮助定位静电问题点，评估静电消除设备的安装位置和效果。

5. ESD防护系统评估（行走测试）

通过CPS充电板套件可测试离子风机的静电消散时间和离子平衡度，评估离子消除设备的性能是否符合IEC61340-5-1和EOS/ESD S.3.1标准。通过VMS套件可按照DIN/EN 61340-4-5规范测试人体行走所产生的静电位，评估防静电鞋和防静电地板系统的综合静电消散能力。