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固体绝缘材料表面电阻率测量仪  三电极接线说明

    测量电阻可用二电极，一个接高压电极，另一个接电流电极就行了，仪器的地线用于屏蔽用，在测量高电阻时要与屏蔽箱的地相接以防干扰。测量低电阻时可以不用。国家标准GB1410《 固体绝缘材料绝缘体积电阻率和表面电阻率试验方 法》中推荐一种三电极测量方法：

它是由三个独立的电极组成:

1.中心为圆柱体,直径为50mm,标准中没有规定高度，但一般是40mm

2.圆柱体外为一圆环,圆环内径为60mm,外径为80mm,标准中没有规定高度，但一般是40mm

3.底为一平板,直径为100mm的圆板.标准中没有规定厚度，但一般为5mm

如果使用这种三电极测量材料表面电阻或体积电阻，可以按下图接线：

4.测表面电阻：（电流流过被测量物体表面时测得的电阻）

仪器高压输出（红）接圆环电极

仪器电流输入端（芯线）接圆柱电极

仪器地（黑，屏蔽线）接圆盘电极

5.测体积电阻：（电流流过被测量物体体内时测得的电阻）

仪器高压输出（红）接圆盘电极

仪器电流输入端（芯线）接圆柱电极

仪器地（黑，屏蔽线）接圆环电极

    请将被测量材料放在圆盘电极上面，并且圆柱电极放在圆环电极的中间，先将屏蔽箱上的开关拨在中间0位置时，此时没有高压输出，将屏蔽箱盖好，然后再与仪器接线。

    如果开关是在左边的Rv位置时，测量的是体积电阻Rv，此时电压加在底下的圆盘电极上，电流从圆盘电极经被测量材料体内流到柱电极。

    如果开关是在右边的Rs位置时，测量的是表面电阻Rs，此时圆环电极改变为电压，圆盘电极为接线，电流从圆环电极经材料表面流到圆柱电极。

固体绝缘材料表面电阻率测量仪  定义

下列定义适用于本标准。

3.1

体积电阻volume resistance

在试样两相对表面上放置的两电极间所加直流电压与流过这两个电极之间的稳态电流之商，不包括沿试样表面的电流，在两电极上可能形成的极化忽略不计。

注：除非另有规定，体积电阻是在电化一分钟后测定。

3.2

体积电阻率volume resistivity

在绝缘材料里面的直流电场强度和稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻。

注：体积电阻率的SI单位是。' m。 实际上也使用。? cm这一单位。

3.3

表面电阻surface resistance

在试样的其表面上的两电极间所加电压与在规定的电化时间里流过两电极间的电流之商，在两电极上可能形成的极化忽略不计。

注1：除非另有规定，表面电阻是在电化一分钟后测定。

注2：通常电流主要流过试样的一个表面层，但也包括流过试样体积内的成分。

3.4

表面电阻率surface resistivity

在绝缘材料的表面层里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。面积的大小是不重要的。

注：表面电阻率的SI单位是0。 实际上有时也用 “欧每平方单位”来表示。

3.5

电极electrodes

电极是具有一定形状、尺寸和结构的与被测试样相接触的导体。

注：绝缘电阻是加在与试样相接触的两电极之间的直流电压与通过两电极的总电流之商。绝缘电阻取决于试样的

表面电阻和体积电阻（见GB/T10064一一2006）。

保护

组成测量线路的绝缘材料，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)外来寄生电压引起的杂散电流，通常不知道它的大小，并具有漂移的特点；

b)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态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现。

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兰端网络。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，任一测量瑞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和图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。图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。在所有情况下，保护系统必须完善，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间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人显著的误差。

在电流测量法中，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，这个电阻宜至少为电流测量装置电阻的10倍，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，不过电桥中的→个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10倍，好为100倍。

为确保设备的操作令人满意，应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围内指示出元穷大的电阻。如果有一些己知电阻值的标准电阻，则可用来检查设备运行是否良好。

注意事项

仪器使用前请仔细阅读以下内容，否则将造成仪器损坏或电击情况。

1.检查仪器后面板电压量程是否置于10V档，电流电阻量程是否置于104档。

2.接通电源调零，（注意此时主机不得与屏蔽箱线路连接）在“Rx”两端开路的情况下，调零使电流表的显示为0000。然后关机。

3.将待测试样平铺在不保护电极正中央，然后用保护电极压住样品，再插入被保护电极（不保护电极、保护电极、被保护电极应同轴且确认电极之间无短路）。

4.测体积电阻时测试按钮拨到Rv边，测表面电阻时测试按钮拨到Rs边，

5.接好测试线，将测试线将主机与屏蔽箱连接好。量程置于104档，打开主机后面板电源开关按钮。从仪器后面板调电压按钮到所要求的测量电压。(比如：GBT 1692-2008硫化橡胶 绝缘电阻率的测定 标准中注明要求在500V电压进行测定，那么电压就要升到500V)

6.电流电阻量程按钮从低档位逐渐拨高档，每拨一次停留1-2秒观察显示数字，当被测电阻大于仪器测量量程时，电阻表显示“1”，此时应继续将仪器拨到量程更高的位置。测量仪器有显示值时应停下，在1min的电化时间后测量电阻，当前的数字乘以档次即是被测电阻。

7.测试完毕先将量程拨至（104）档，然后将测量电压拨至10V档， 后将测试按钮拨到中央位置后关闭电源。然后进行下一次测试。

8.应在“Rx”两端开路时调零，一般一次调零后在测试过程中不需再调零。

9.禁止将“RX”两端短路，以免微电流放大器受大电流冲击。

10.不得在测试过程中不要随意改动测量电压。

11.测量时从低次档逐渐拨往高次档。

12.接通电源后，手指不能触及高压线的金属部分。

13.不得测试过程中不能触摸微电流测试端。

14.在测量高阻时，应采用屏蔽盒将被测物体屏蔽。

15.严禁在试测过程随意改变电压量程及在通电过程中打开主机。

16.严禁电流电阻量程未在104档及电压在10V档，更换试样。

试样

7.1体积电阻率

为测定体积电阻率，试样的形状不限，只要能允许使用第三电极来抵消表面效应引起的误差即可。对于表面泄漏可忽略不计的试样，测量体积电阻时可去掉保护，只要己证明去掉保护对结果的影响可忽略不计。

在被保护电极与保护电极之间的试样表面上的间隙要有均匀的宽度，并且在表面泄漏不致于引起测量误差的条件下间隙应尽可能的窄。lmm的间隙通常为切实可行的 小间隙。

图2及图3给出了三电极装置的例子。在测量体积电阻时，电极1是被保护电极，电极2为保护电 极，电极3为不保护电极。被保护电极的直径d1（图2）或长度l1（图3）应至少为试样厚度h的10倍，通 常至少为25mm。不保护电极的直径d4（或长度［4）和保护电极的外直径d3（或保护电极两外边缘之间 的长度［3）应该等于保护电极的内径d2（或保护电极两内边缘之间的长度lz）加上至少2倍的试样厚度。

7.2表面电阻率

为测定表面电阻率，试样的形状不限，只要允许使用第三电极来抵消体积效应引起的误差即可。推荐使用图2及图3所示的三电极装置。用电极1作为被保护电极，电极3作为保护电极，电极2作为不 保护电极。可直接测量电极1和2之间表面间隙的电阻。这样测得的电阻包括了电极1和2之间的表面电阻和这两个电极间的体积电阻。然而，对于很宽范围的环境条件和材料性能，当电极尺寸合适时， 体积电阻的影响可忽略不计。为此，对于图2和图3所示的装置，电极的间隙宽度g至少应为试样厚度 的2倍，一般说来，1mm为切实可行的 小间隙。被保护电极尺寸d1（或长度l1）应至少为试样厚度h的10倍，通常至少为25mm。

也可以使用条形电极或具有合适尺寸的其他装置。

注：由于通过试样内层的电流的影响，表面电阻率的计算值与试样和电极的尺寸有很大的关系，因此，为了测定时可进行比较，推荐使用与图2所示的电极装置的尺寸相一致的试样，其中d1= 50 mm, d2 = 60 mm, ds = 80 mm。

体积电阻

在测试以前应使试样具有电介质稳定状态。为此，通过测量装置将试样的测量电极1和3短路 （图la）），逐步增加电流测量装置的灵敏度到符合要求，同时观察短路电流的变化，如此继续到短路电 流达到相当恒定的值为止，此值应小于电化电流的稳定值，或者小于电化100min的电流。由于短路电 流有可能改变方向，因此即使电流为零，也要维持短路状态到需要的时间。当短路电流Io变得基本恒 定时（可能需要几小时），记下Io的值和方向。

然后加上规定的直流电压井同时开始记时。除非另有规定，在如下每个电化时间作一次测量：1 min、2min、5min、10min、50min、100min。如果连续两次测量得出同样的结果，责可以结束试验并用这个电流值来计算体积电阻。记录次观察到相同测量结果时的电化时间。如果在100min内不 能达到稳定状态，则记录体积电阻与电化时间的函数关系。

作为验收试验，按照有关规范的规定，使用一个固定的电化时间如lmin后的电流值来计算体积电阻率。

11.2表面电阻

施加规定的直流电压，测定试样表面的两个测量电极（图1b）中电极1和2）间的电阻。应在1min的电化时间后测量电阻，即使在此时间内电流还没有达到稳定的状态。

符合标准：

GB/T 1410-2006《 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》

ASTM D257-99《绝缘材料的直流电阻或电导试验方法》

GB/T 10581-2006《绝缘材料在高温下电阻和电阻率的试验方法》

GB/T 1692-2008《硫化橡胶 绝缘电阻率的测定》

GB/T 2439-2001《硫化橡胶或热塑性橡胶 导电性能和耗散性能电阻率的测定》

GB/T 12703.4-2010《纺织品 静电性能的评定 第４部分：电阻率》

GB/T 10064-2006_《测定固体绝缘材料绝缘电阻的试验方法》

主要应用范围

    材料高阻测试测量如防静电产品（防静电鞋、防静电塑料橡胶制品、计算机房防静电活动地板等）电阻值的检测；

材料体电阻(率)和表面电阻(率)测量；

电化学和材料测试,以及物理,光学和材料研究;

微弱电流测量如光电效应和器件暗电流测量。

使用方法

1接好电源线

    确保电源为220VAC/50Hz

2接通电源

    将电流电阻量程置于104档,电压量程置于10V，然后开机。

3调零

    在“Rx”两端开路的情况下,调零使电流表的显示为0000 .注意：在“Rx”两端不开路，如接在电阻箱或被测量物体上时调零后测量会产生很大的误差。一般一次调零后在测试过程中不需再调零。 完毕后关机。

4连接线路

    接好测试线，将测试线将主机与屏蔽箱连接好，测体积电阻时测试按钮拨到Rv边，测表面电阻时测试按钮拨到Rs边。然后开机。

5选择合适的测量电压

    电压选择开关在后面板，注意，在测试过程中不要随意改动测量电压，可能因电压的过高或电流过大损坏被测试器件或测试仪器;

6测试

    测量时从低档位逐渐拔往高档，每拨一次稍停留1～2秒以使观察显示数字， 当被测电阻大于仪器测量量程时，电阻表显示“1”，此时应继续将仪器拨到量程更高的位置，当测量仪器有显示值时应停下，当前的数字乘以档次即是被测电阻值。当有显示数字时不要再往更高次档拨，否测仪器会过量程，机内保护电路开始工作，仪器测量准确度会下降。

7测试完毕将电阻电流量程拔至“104”档，电压量程调至10V后关闭电源

    每测量一次均应将量程开关拨回到104“调零”档的量程位置以免开机或测量端短路时而损坏仪器。6.8测量电流及1015Ω以上超高电阻的测量应用测量电流后用欧姆定律以电压除以电流计算电阻的方法，详见8.5节内容。

8体积电阻和表面电阻转换

在测试过程中，使用屏蔽箱在进行体积电阻和表面电阻转换时，必须把电源关闭后进行档位转换，否则会导致电压冲击到主机无法显示或损坏。

应用

电阻率较低的物质被称为导体，常见导体主要为金属，而自然界中导电性佳的是银，其次为半导体，硅锗。当存在外电场时，金属的自由电子在运动中不断和晶格节点上做热振子的正离子相碰撞，使电子运动受到阻碍，因而就具有了一定的电阻。其他不易导电的物质如玻璃、橡胶等，电阻率较高，一般称为绝缘体。介于导体和绝缘体之间的物质(如硅)则称半导体。电阻率的科学符号为 ρ(Rho)。 已知物体的电阻，可由电阻率ρ、长度l与截面面积A计算：ρ=RA/I，在该式中， 电阻R单位为欧姆，长度l单位为米，截面面积A单位为平方米，电阻率 ρ单位为欧姆?米

说明

1．电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内：几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化，即ρ=ρo(1 at)。式中t是摄氏温度，ρo是O℃时的电阻率，a是电阻率温度系数。

2．由于电阻率随温度改变而改变，所以对于某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。如一个220 V -100 W电灯灯丝的电阻，通电时是484欧姆，未通电时只有40欧姆左右。

3．电阻率和电阻是两个不同的概念。电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性，电阻是反映物体对电流阻碍作用的能力大小。

4.超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻。

金属的电阻率较小，合金的电阻率较大，非金属和一些金属氧化物更大，而绝缘体的电阻率极大。锗、硅、硒、氧化铜、硼等的电阻率比绝缘体小而比金属大，我们把这类材料叫做半导体(semiconductors)。

总结：常态下（由表可知）导电性能好的依次是银、铜、铝，这三种材料是常用的，常被用来作为导线等。银的价格偏贵，因此铜用的为广，几乎所有应用的导线都是铜制作的（精密仪器、特殊场合除外）。铝线由于化学性质不稳定容易氧化已被淘汰。由于铝密度小，取材广泛，且价格比铜便宜，被广泛用于电力系统中传输电力的架空输电线路。为解决铝材刚性不足缺陷，一般采用钢芯铝绞线，即铝绞线内部包有一根钢线，以提高强度。银导电性能好，但由于成本高很少被采用，只有在高要求场合才被使用，如精密仪器、高频震荡器、航天等。在某些场合仪器上触点也有用金的，因为金的化学性质稳定，并不是因为其电阻率小所致。