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粉体、固体表面电阻率体积电阻率测试仪  测量方法和精确度

1  方法

    测量高电阻常用的方法是直接法或比较法。

    直接法是测量加在试样上的直流电压和流过它的电流(伏安法)而求得未知电阻。

    比较法是确定电桥线路中试样未知电阻与电阻器已知电阻之阔的l=匕值，或是在固定电压下比较避

        测量试样及电极的尺寸、表面间隙的宽度g(两电极之间距离)，精确到?1％。然而如果有必要?对

薄试样可在有关的规范中规定不同的精确度。

    为测定体积电阻率，应按照有关的规范测量每个试样的平均厚度，其厚度测量点应均匀地分布在出

被保护电极所覆盖的整个面积上。

    注：对于薄试样无论如何在加上电极前测量厚度。

    一般说来，应与条件处理时相同的湿度(浸在液体中的条件处理除外)和温度下测试电阻。但有时

也可在停止条件处理后的规定时间内进行测量。

通过这两种电阻的电流。

    附录A给出了描述这些原理的例子。

    伏安法需要一适当精度的伏特表，但该方法的灵敏度和精确度主要取决于电流测量装置的性能，该

装置可以是一个检流计或电子放大器或静电计。

    电桥法只需要一灵敏的电流检测器作为零点指示器，测量精确度主要取决于已知的桥臂电阻器，这

些桥臂电阻应在宽的电阻值范围次具有高的精密度和稳定性。

    电流比较法的精确度取决于已知电阻器的精确度和电流测量装置，包括与它相连的测量电阻器的

稳定度和线性度。只要电压是恒定的，电流的确切数值并不重要。

    对于不大于lO的11次方的电阻。可以按照11．1用检流计采用伏特计一安培计法来测定其体积电阻率。

对于较高的电阻，则维荐使用直流放大器或静电计。

    在电桥法中，不可能直接测_量短路试样中的电流(见11．1)。

    利用电流测量装置的方法可以自动记录电流，以简化稳态测试过程(见11．1)。

    现已有测量高电阻的一些专门的线路和仪器。只要它们有足够的精确度和稳定度，且在需要时能

使试样完全短路并在电化前测量电阻值，均可使用。

6．2精确度

    对于低于10的十次方的电阻，测量装置测量未知电阻的总精确度应至少为?10％。而对于更高的电阻，应至少为?20％。详见附录A。

6。3  保护

    组成测量线路黪绝缘材料，最好应具有与被试材料差不多的性能。试样的测量误差可以由下列原

因产生：

    a)  外来寄生电压的杂散电流，通常不知道它的大小，并具有漂移的特点；

    })、  具有未知而易变的电阻值的绝缘与试样电阻、标准电阻器或电流测量装置的不正常的分路。

    使线路所有部分在使用状忑下有尽可能高的绝缘电阻来近似地修正这些影响因素。这种做法可能

导致测试设备很笨重，而又不足以测量高于几百兆欧的绝缘电阻。较为满意的修正方法是使用保护技术来实观。保护就是在所有关键的绝缘部位插入保护导体，保护导体截住所有可能引起误差的杂散电流。这些保护导体联接在一起，组成保护系统并与测量端形成三端网络。当线路联接恰当时，所有外来寄生电压产生的杂散电流被保护系统分流到测量电路以外，任一测量端到保护系统的绝缘电阻与一电阻低得多的线路元件并联，试样电阻仅限于两测量端之间。采用这个技术可大大地减小误差概率。图1为使

用保护电极测量体积电阻和表面电阻的基本线路。

    图5和7，给出了电流测量法中保护系统的使用方法，图中指出保护系统接到电源和电流测量装置的连接点。蚕6表示惠斯登电桥法，其保护系统接到两个较低电阻值的桥臂的连接点上。在所每显况下，盈搜系统必须完善，包括对测试人员在测量时操作的任何控制仪器的保护。

 在保护端和被保护端之闯所存在的电解电动势、接触电动势或热电动势较小时，均能被补偿掉，使这样的电动势在测量中不会引入显著的误差。

    在电阻测量法中。由于电流测量装置与被保护端和保护系统之间的电阻并联可能产生误差，因此，这个电阻、至少为电流测量装置电阻的10倍，最好为100倍。在有些电桥法中，保护端和测量端具有大致相同的电位，不过电桥中药一拿标准电阻器与不保护端和保护系统之间的电阻是并联的。这个电阻应至少为标准电阻的lO倍，最好为1 O0倍。

    为确保设备的操作令人满意，直先断开电源和试样的连线进行一次测量。此时，设备应在它的灵敏

度许可范国内指示出无穷大的电阻。如果有一些已知电阻值的标准电阻，则可用来检查设备运行是否

良好。

什么是体积电阻率？

　　体积电阻率，是材料每单位体积对电流的阻抗，用来表征材料的电性质。通常体积电阻率越高，材料用做电绝缘部件的效能就越高。通常所说的电阻率即为体积电阻率。

　　，式中，h是试样的厚度（即两极之间的距离）；S是电极的面积，ρv的单位是Ω?m（欧姆?米）。

　　材料的导电性是由于物质内部存在传递电流的自由电荷，这些自由电荷通常称为载流子，他们可以是电子、空穴、也可以是正负离子。在弱电场作用下，材料的载流子发生迁移引起导电。材料的导电性能通常用与尺寸无关的电阻率或电导率表示，体积电阻率是材料导电性的一种表示方式。

　　简言之，在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商,即单位体积内的体积电阻.

　　什么是表面电阻率？

　　表面电阻：在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商；访伸展流主要为流过试样表层的电流,也包括一部分流过试样体积的电流成分.在两电极间可能形成的极化忽略不计.

　　表面电阻率：在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商,即单位面积内的表面电阻.

测试步骤：

1、测试温度23?2℃，相对湿度65?5%，无外界电磁场干扰环境中进行。

2、测试时对试样所加电压为100V~500V的直流电压，选择电压档次。

3、将试样倒入高压电极内，使液面刚好和环电极下缘全部接触为止。

4、将充分放电后的试样和电极，按固体（液体）体积及表面电阻率测试仪要求接线。

外电极（高压电极）接高固体（液体）体积及表面电阻率测试仪的高压输出端。

内电极（测量电极）接固体（液体）体积及表面电阻率测试仪的测量端。

中电极（环电极）接固体（液体）体积及表面电阻率测试仪的接地端。

5、仪器预热30分钟，稳定后调整仪器（调零），加上试验1分钟，读取电阻指示值，然后放电1分钟，再测试一次，以二次的算术平均值作为试验样品电阻指示值。

材料说明

　　A、通常,绝缘材料用于电气系统的各部件相互绝缘和对地绝缘,固体绝缘材料还起机械支撑作用.一般希望材料有尽可能高的绝缘电阻,并具有合适的机械、化学和耐热性能.

　　B、体积电阻班组可作为选择绝缘材料的一个参数,电阻率随温度和湿度的京戏化而显著变化.体积电阻率的测量常常用来检查绝缘材料是否均匀,或都用来检测那些能影响材料质量而又不能作其他方法检测到的导电杂质.

　　C、当直流电压加到与试样接触的两电极间时,通过试样的电流会指数式地衰减到一个稳定值.电流随时间的减小可能是由于电介质极化和可动离子位移到电极所致.对于体积电阻小于10的10Ω.m

　　的材料,其稳定状态通常在1min内达到.因此,要经过这个电化时间后测定电阻.对于电阻率较高的材料,电流减小的过程可能会持续几分钟、几小时、几天,因此需要用较长的电化时间.如果需要的话,可用体积电阻率与关系来描述材料的特性.

　　D、由于体积电阻总是要被或多或少地包括到表面电阻的测试中去,因些近似地测量表面电阻,测得的表面电阻值主要反映被测试样表面污染的程度.所以,表面电阻率不是表面材料本身特性的参数,而是一个有关材料表面污染特性的参数.

　　当表面电阻较高时,它常随时间以不规则的方式变化.测量表面电阻通常都规定11min的电化时间.

安全注意事项

1.使用前务必详阅此说明书，并遵照指示步骤，依次操作。

2.请勿使用非原厂提供之附件，以免发生危险。

3.进行测试时，本仪器测量端高压输出端上有直流高压输出，严禁人体接触 ，以

免触电。

4.为避免测试棒本身绝缘泄漏造成误差，接仪器测量端输入的测试棒应尽可 能悬

空，不与外界物体相碰。

5. 当被测物绝缘电阻值高，且测量出现指针不稳现象时，可将仪器测量线屏蔽端夹子接上。例如：对电缆测缆芯与缆壳的绝缘时，除将被测物两端分别接于输入端与高压端，再将电缆壳，芯之间的内层绝缘物接仪器“G”，以消 除因 表面漏 电而 引起的测 量误 差。也 可用 加屏蔽 盒的 方法， 即将 被测物 置于 金属屏 蔽盒 内，接 上测 量线。

典型应用

1.硫化橡胶体积、表面电阻率测定

2.测量防静电鞋、导电鞋的电阻值

3.测量防静电材料的电阻及电阻率

4.测量计算机房用活动地板的系统电阻值

5.测量绝缘材料电阻(率)

6.光电二极管暗电流测量

7.物理,光学和材料研究

8.高分子材料表面体积电阻率测定

　报告

报告应至少包括下述情况：

a)电阻率测试仪（电阻率测定仪）关于材料的说明和标志（名称、等级、颜色、制造商等）；

b)电阻率测试仪（电阻率测定仪）试样的形状和尺寸；

c)电阻率测试仪（电阻率测定仪）电极和保护装置的形式、材料和尺寸；

d)电阻率测试仪（电阻率测定仪）试样的处理（清洁、预干燥、处理时间、湿度和温度）等；

e)电阻率测试仪（电阻率测定仪）试验条件（试样温度、相对由度）；

f)电阻率测试仪（电阻率测定仪）测量方法；

g)电阻率测试仪（电阻率测定仪）施加电压；

h)电阻率测试仪（电阻率测定仪）体和、电阻率（需要时）；

注1：当规定了一个固定的电化时间时，注明此时间，给出个别值，并报告中值作为体积电阻率。

注2： 当在不同的电化时间后测试时，应按如下要求报告：

当在相同的电化时间里试样达到一个稳定状态肘，给出个别值，并报告中值作为体积电阻率。在这个电化时间里有某些试样不能达到稳定状态，则报告不能达到稳定状态的试样数，并分别地给出它们的结果。当测试结果取决于电化时间时，则报告它们之间的关系，例如．以图的形式或给出在电化Imin、10min和100min后的体积电阻率的中值。

i)表面电阻率（需要时）：

给出电化时间为1 min的个别值，并报告其中值作为表面电阻率。

仪器测量常见问题

9.1为什么在测量同一物体时用不同的电阻量程有不同的读数？

    这是因为测量电阻时为防止过电压损坏仪器，如果出现过量程时仪器内保护电路开始工作，将测试电压降下来以保护机内放大器。在不同的电压下测量同一物体会有不同的结果。而且当测量电阻时若读数小于199，既只为三位数且di一位数为1时，其准确度要下降。所以在测量电阻时当di一次读数从1变为某一读数时，不应再往更高的量程扭开关以防对仪器造成过大的电流冲击。在实际使用时，即读数位数多的比读数位数少的准确度高。

9.2为什么测量一些物体的电流时用不同的量程也会出现测出结果相差较大？

    这是因为一般物体输出的电流不是恒定流，而仪器有一定内阻，若在仪器上所选量程的内阻过大以至于在仪器上的电压降影响被测物体的输出电流时会造成测量误差。一般电流越小的量程内阻越高，所以在测量电流时应选用电流大的量程。在实际使用时即只要电流表有读数时，读数位数少的小的比读数位数多的准确度高。

9.3为什么测量时仪器的读数总是不稳？

    一般的材料其导电性不是严格像标准电阻样在一定的电压下有很稳定的电流，有很多材料特别是防静电材料其导电性不符合欧姆定律，所以在测量时其读数不稳。

    这不是仪器的问题，而是被测量物体的性能决定的。有的标准规定以测量1分钟时间的读数为准。通常在测量高电阻或微电流时测量准确度因重复性不好，对测量读数只要求2位或3位。另外在测量大电阻时如果屏蔽不好也会因外界的电磁信号对仪器测量结果造成读数不稳。

9.4为什么测量完毕时一定要将量程开关再拨到104档后才能关电源？

    这是因为在测量时被测物体及仪器输入端都有一定的电容，这个电容在测量时已被充电到测量电时的电压值，如果仪器不拨到104挡后关电源这个充电后的电容器会对仪器内的放大器放电而造成仪器损坏。当被测量物体电容越大，测试电压越高时，电容器所储藏的电能越大，更容易损坏仪器，特别是在电阻的高量程或电流的低量程时因仪器非常灵敏，仪器过载而损坏的可能性更大。所以一定要将量程开关再拨到104挡后才能关电源。

9.5为什么在测量电阻过程中不要改变对被测物的测试电压？

    在测量电阻过程中如果改变对被测物的测试电压，无论电压变高或变低时都将会产生大脉冲电流，这个大的电流很有可能使仪器过量程甚至更损坏仪器。另一方面如果电压突然变化也会通过被测量物体的（分布）电容放电或反向放电对测量仪器造成冲击而损坏仪器。有的物体的耐压较低，当您改变测量电压时有右能击穿而产生大电流损坏仪器。如果要改变测量电压，在确保被测量物体不会因电压过高击穿时，要先将量程开关拨到104档后关闭电源，再从仪器后面板调整到所要求的电压。有的材料是非线性的，即电压与电流是不符合欧姆定律，有改变电压时由于电流不是线性变化，所以测量的电阻也会变化。

9.6为什么测量完毕要将电压量程开关再拨到10V档后关闭电源？

    这是因为机内的电容器充有很高的电压（zui高电压达1200V以上），这些电容器的所带的电能保持较长的时间，如果将电压量程开关再拨到10V档后关闭电源，则会将机内的高压电容器很快放电，不会在测量的高压端留有很危险的电压造成电击。如果仅拨电源线而不是将电压调至10V档，虽然断了电源，但机内高压电容器还有会因长时间保持很高的电压，将会对人员或其它物体造成电击或损坏。在仪器有问题时也不要随便打开机箱因机内高压造成电击，要将仪器找专业技术人员或寄回厂家修理。