颗粒是一种常见的物质形态,易与固体表面发生摩擦起电现象引发安全事故,在航天探测任务中星表探测器、宇航服表面等易与星表沙尘颗粒发生摩擦起电诱发机械故障、材料损伤,同时在机械装备等领域中,颗粒蕴藏丰富的设备运行状态信息。研究颗粒/固体表面的摩擦起电规律、基于颗粒摩擦起电对其特征进行检测,对抑制颗粒/表面摩擦致电以保障航天探测活动、实时跟踪生产和设备运行状态、预测并避免事故发生、监测设备健康状况等具有重要意义。因此,本文围绕颗粒与固体表面摩擦起电规律及检测应用,开展了相关研究。根据实验需要设计了基于单电极摩擦纳米发电机的摩擦起电器件,并以此为核心搭建了颗粒与固体表面摩擦起电测试平台,系统研究了基底材料、厚度、感应电极宽度、倾斜角度和外部负载等对器件输出性能的影响。颗粒/基底材料之间的极性差异决定了输出电压的大小,聚四氟乙烯（PTFE）的表面电荷累积特性可有效增大输出电压;基底厚度越小、感应电极宽度越小、倾斜角度越大、外部负载越大则对应的输出电压越大。研究了常见材料颗粒与PTFE基底表面间摩擦起电规律,发现摩擦起电量取决于颗粒/PTFE材料之间的极性差异;基于表面摩擦电荷累积效应,建立了输出电压与颗粒尺寸的关系,探究了颗粒材料对输出电压的影响规律,并基于此实现了对颗粒尺寸、材料等特征的精准检测;与法拉第筒电荷测试方法结合建立了对带电颗粒有效识别和带电量精准检测的方法。以摩擦起电器件为基础设计了颗粒特征传感器,根据速度与两电极距离、峰值时间差的关系实现了对颗粒平均速度的检测;实验测试并获得了转移电荷量与颗粒质量的正比例关系,提出了基于此关系的颗粒质量流检测方法;探索通过表面处理等方式增大了表面摩擦电荷累积量,提高了颗粒特征传感器的输出电压。