静电是一种客观的自然现象，然而静电对我们的日常生活、称重计量、工 业生产等多个领域产生危害，本文简单介绍了静电的产生、危害及相关防护措施。

一、概述

电子称重仪表国家标准GB/T 7724-2008中对 称重仪表的抗干扰能力做了明确的要求，其中相 关的各项有：5.8称重仪表的抗干扰要求；5.10.2 性能测试中专门把静电放电列为一个测试项目： 静电放电(ESD)-模拟仪表在接收外界静电（如人 体或设备带电产生的放电或静电场干扰时的抵 抗能力。分别输入10d及接近max的信号进行试 验，严酷等级为3级（空气放电8kV，接触放电 6kV，放电至少10次，时间间隔1s，受试仪表应 不产生大于1d的变差或能处理的显著增差。

所以了解静电的产生及其防护措施是十分必 要的。

二、静电的形成和危害

(一）静电的形成

静电是一种客观自然现象，产生的方式有多 种，如接触、摩擦等。物质都是由分子组成的， 分子由原子组成的，原子中有带负电荷的电子和 带正电的质子，正常情况下，物体的原子携带的 质子与电子相等，对外表现不带电。当两种物体相互摩擦时，一种物体中的电子因受原子核的束 缚较弱，跑到另一个物体上去，使得到电子的物 体由于其中的负电荷多于正电荷，因而显出带负 电；失去电子的物体由于其中的正电荷多于负电 荷，因而显出带正电，这就是摩擦起电现象。由 此物体所带的电称为“静电”，日常生活中任何两 个不同材质的物体接触后在分离都能产生静电。

如玻璃棒与绸子摩擦，玻璃棒带正电；人体 自身的动作或与其他物体的接触、分离、摩擦或 感应等，可以产生几千伏甚至上万伏的静电。

ESD 是英文 Electrical Static Discharge 的缩写， 中文释为静电放电，当静电积聚到一定程度时就 会产生火花放电现象，即电荷从一个物体转移到 另一个物体。静电放电的特点是高电压、低电量、 小电流和作用时间短的特点。这种现象与生活、 生产密切相连，往往会带来一些不便和危害。

(二） 静电的危害

静电在多个领域造成危害。在称重系统中， 静电可以干扰称重仪表的正确计量，严重的可以 损坏仪表的元器件，使仪表无法工作。

电子秤已广泛应用于我们的日常生活和工 业生产中，例如我们买菜买粮用的电子台秤，工 厂里用的电子汽车衡、皮带秤、料斗秤等。电子秤一般由称重传感器和称重仪表组成，常用的称 重传感器为电阻应变片式，按常规2mV/V的灵敏 度和10V激励电压计算，称重传感器的满量程输 出电压为20mV，静电放电产生的干扰很容易親合 到传感器的输出信号中，造成计量不准、仪表工 作不稳，严重者甚至可以损坏仪表。

摩擦起电和人体静电是电子工业中的两大危 害，主要体现在以下几方面。

（1）静电吸附灰尘，改变线路间的阻抗，影响 仪表的性能与寿命；

(2）损坏元件的绝缘使元件不能工作；

(3)瞬间电流电场产生的热，使元件受损，但 仍能工作，寿命受损。

人体有感觉的静电放电电压在2000V以上， 当看到放电火花时，身上的静电已经超过3000V， 这时手指会有针刺般的痛感；当听到放电的“劈 啪”声音时，身上的静电已高达7000V?000V， 而往往几百伏的电压就会导致电子元件损坏，所 以要密切注意元件在不易觉察的放电电压下的损 坏，典型生产现场产生静电电压以及部分电子器 件的静电击穿电压如表1、表2所示。

是否采取了防静电措施是衡量电子器件质量好坏的一个非常重要的指标。多数情况下，静电 放电能量较小，受到ESD损坏的器件并不立即表 现为报废，有些仅表现出工作不稳，以后发现问 题易归咎为材料不良或设计不好，因此人们常认 识不到静电放电的危害。

静电损伤的特点：

(1)隐蔽性：人们常常感觉不到静电和静电放电；

(2）潜伏性：有些电子元件受到静电损伤后没 有明显的表现，但造成的内伤形成了隐患；

(3)随机性：静电的产生具有随机性，而静电 放电有时是瞬间发生的，难以预测；

(4复杂性：电子器件微小、精细的特点，使 得静电损伤的分析比较困难。

综上所述，静电无处不在，对人体健康、交 通运输、工业生产、日常生活等都会带来危害， 所以应引起我们足够的重视。

三、仪表设计中克服静电放电干扰的措施

静电放电可以使仪表产生复位、死机、丢失 数据等故障，造成工作不可靠，而维修时又很难 找出故障原因。

静电放电干扰主要通过以下途径进入仪表中：

(1)放电初期的强电场容性耦合到临近的网 络上，静电放电可以产生近场峰值电场达“几百 伏/米?几千伏/米”的高压；

(2）放电产生的电磁场感性耦合到临近的布线 网络和长的信号线上，电磁场的频率在几十兆? 几千兆；

(3)放电电流流过电源线、地线或信号线产生 电压脉冲，进入与这些网络相连的元件。静电放 电时首先对被击中金属物的电容充电，然后流经 每一个可能的导电路径，电弧电流更容易在片状 或短而宽的带状导体上流过，而接地则是最终泻 放掉累积电荷的路径。

为了防止ESD损毁和干扰，必须阻断这些路 径或者加强设备的抗ESD能力。有关PCB电磁兼 容设计技术的资料非常多，在电路设计中可以学 习参考，这里所说的是几点容易实现又往往被忽 略的小技巧。

(1)仪表使用金属壳体，且不喷涂，如果进行 防腐喷涂，那么盖板与壳体的连接螺钉压接面一 定要去掉绝缘覆盖，确保盖板与壳体低电阻连接。 曾经遇到过震动仪表或敲打表壳导致仪表复位的 现象，拆下盖板打磨掉螺丝孔周围的绝缘涂层， 重新上紧盖板，故障消失。

(2）仪表壳体端子开孔或引出线开孔，如果可 能，用几个小开孔代替一个大开孔，且开孔间的 距离尽可能大。这是因为开孔越大屏蔽效果越差， 壳体上开孔的最大尺寸必须远小于要屏蔽的最高 频率的波长，当一个孔的最大对角线尺寸为一个 波长的1/100时，在该频率上的最大屏蔽效果约 34dB。

(3)仪表面膜键盘布线要紧凑，不要形成大的 环路，并延伸边缘超出键盘线不小于10mm。在静 电放电测试中，要在仪表面膜四周打静电，如果 键盘线靠近边缘，就会引入较强的干扰。

(4）面膜上键盘线的外面加一层屏蔽网，通过 键盘引线接入显示板连接到机壳。如图1所示，J1 是显示板上的键盘线插针排，其中1#、7#针与键 盘上的屏蔽网引线相连接，并通过显示板安装支 柱或短粗引线与机壳相连。

主板与显示板之间的连接电缆，电源和地应 设置在相临的插针上，在靠近连接器插针的位置 电源和地之间放一个100nF的去耦电容。如果可 能，让每一根信号线至少与一根地线相临。

虽然静电无处不在，但还是可防可控的，正 确进行静电防护是电子工程师的一个重要课题， 一定要树立防静电意识。

四、静电的预防

消除静电危害主要从“防”和“放”两个方 面进行，仪表生产过程中静电防护的主要措施有: 静电的泻放艘地、增湿）、静电的中和、静电的 屏蔽等。一般采用以下措施控制静电：

(1)尽量减少物体之间的摩擦，减少静电的产生；

(2）适当控制生产车间的湿度；

(3)测试仪器、工具、烙铁接地；

(4）防静电转运车、架尽可能接地；

(5）操作人员穿防静电工作服、戴有线防静电 手腕带；

防静电常规工艺规程：

(1)操作静电敏感器件的台面必须采用防静电 台垫；

(2） ESD敏感器件必须用静电屏蔽与防静电器 具转运；

(3)开封、测试静电敏感器件时必须在防静电 工作台上进行，有条件的可配用空气离子发生器 清除空气中的电荷；

(4）组装所用的工装设备都必须接地，焊接工 具使用内热式烙铁，要接地良好；

(5）电源供电系统要用变压器隔离，接地可靠， 接地电阻小于10Q ；

(6）产品测试时，必须断电后插拔器件；

(7） ESD敏感器件不应过早拿出原封装，尽量 不摸器件管脚；

(8)用波峰焊接时，焊料和传送系统必须接地; 静电防护工作是一项长期的系统工程，任何 环节的失误或疏漏，都将导致静电防护工作的失 败。