塑料體積表面電阻率測(cè)定儀  保護(hù)

組成測(cè)量線路的絕緣材料，好應(yīng)具有與被試材料差不多的性能。試樣的測(cè)量誤差可以由下列原因產(chǎn)生：

a)外來寄生電壓引起的雜散電流，通常不知道它的大小，并具有漂移的特點(diǎn)；

b)具有未知而易變的電阻值的絕緣與試樣電阻、標(biāo)準(zhǔn)電阻器或電流測(cè)量裝置的不正常的分路。 使線路所有部分在使用狀態(tài)下有盡可能高的絕緣電阻來近似地修正這些影響因素。這種做法可能導(dǎo)致測(cè)試設(shè)備很笨重，而又不足以測(cè)量高于幾百兆歐的絕緣電阻。較為滿意的修正方法是使用保護(hù)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

塑料體積表面電阻率測(cè)定儀  保護(hù)就是在所有關(guān)鍵的絕緣部位插入保護(hù)導(dǎo)體，保護(hù)導(dǎo)體截住所有可能引起誤差的雜散電流。這些保護(hù)導(dǎo)體聯(lián)接在一起，組成保護(hù)系統(tǒng)并與測(cè)量端形成蘭端網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)線路聯(lián)接恰當(dāng)時(shí)，所有外來寄生電壓產(chǎn)生的雜散電流被保護(hù)系統(tǒng)分流到測(cè)量電路以外，任一測(cè)量瑞到保護(hù)系統(tǒng)的絕緣電阻與一電阻低得多的線路元件并聯(lián)，試樣電阻僅限于兩測(cè)量端之間。采用這個(gè)技術(shù)可大大地減小誤差概率。圖1為使 用保護(hù)電極測(cè)量體積電阻和表面電阻的基本線路。

圖5和圖7給出了電流測(cè)量法中保護(hù)系統(tǒng)的使用方法，圖中指出保護(hù)系統(tǒng)接到電源和電流測(cè)量裝 置的連接點(diǎn)。圖6表示惠斯登電橋法，其保護(hù)系統(tǒng)接到兩個(gè)較低電阻值的橋臂的連接點(diǎn)上。在所有情況下，保護(hù)系統(tǒng)必須完善，包括對(duì)測(cè)試人員在測(cè)量時(shí)操作的任何控制儀器的保護(hù)。

在保護(hù)端和被保護(hù)端之間所存在的電解電動(dòng)勢(shì)、接觸電動(dòng)勢(shì)或熱電動(dòng)勢(shì)較小時(shí)，均能被補(bǔ)償?shù)簦惯@樣的電動(dòng)勢(shì)在測(cè)量中不會(huì)引人顯著的誤差。

在電流測(cè)量法中，由于電流測(cè)量裝置與被保護(hù)端和保護(hù)系統(tǒng)之間的電阻并聯(lián)可能產(chǎn)生誤差，因此，這個(gè)電阻宜至少為電流測(cè)量裝置電阻的10倍，好為100倍。在有些電橋法中，保護(hù)端和測(cè)量端具有 大致相同的電位，不過電橋中的→個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻器與不保護(hù)端和保護(hù)系統(tǒng)之間的電阻是并聯(lián)的。這個(gè)電 阻應(yīng)至少為標(biāo)準(zhǔn)電阻的10倍，好為100倍。

為確保設(shè)備的操作令人滿意，應(yīng)先斷開電源和試樣的連線進(jìn)行一次測(cè)量。此時(shí)，設(shè)備應(yīng)在它的靈敏度許可范圍內(nèi)指示出元窮大的電阻。如果有一些己知電阻值的標(biāo)準(zhǔn)電阻，則可用來檢查設(shè)備運(yùn)行是否良好。

　使用高電阻絕緣奢侈可以改善測(cè)量誤差,但這種方法將使儀器昂貴而又笨重,而且對(duì)高阻值試樣的測(cè)量仍不能得到滿意的結(jié)果.較為滿意的改進(jìn)方法是使用保護(hù)技術(shù),即在所有主要的絕緣部位安置保護(hù)導(dǎo)體,通過它截信了各種可能引起誤差的雜散電流；將這些導(dǎo)電聯(lián)接在一起組成保護(hù)系統(tǒng),并與測(cè)量端形成一個(gè)三端網(wǎng)絡(luò).當(dāng)線路連接恰當(dāng)時(shí),所有外來寄生電壓的雜散電流被子保護(hù)系統(tǒng)分流到測(cè)量電路以下,這就可大大減少誤差的可能性.

　　在系統(tǒng)的保護(hù)端和被保護(hù)端之間存在的電解電勢(shì),接觸電勢(shì)或熱電運(yùn)勢(shì)較小時(shí),均能補(bǔ)償?shù)?使它們?cè)跍y(cè)量中不引起顯著誤差.

　　在電流測(cè)量中,由于被保護(hù)端和保護(hù)端之間的電阻與電流測(cè)量裝置并聯(lián)可能產(chǎn)生誤差,因此前者至少應(yīng)為電流測(cè)量裝置輸入電阻的10倍,好為100倍.在電橋法測(cè)量中,保護(hù)端與測(cè)量端帶有大致相同的電位,但電橋中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻與不保護(hù)端和保護(hù)端之間的電阻并聯(lián),因此,后者至少為標(biāo)準(zhǔn)電阻的10倍,好20倍.

　　在開始測(cè)試前先斷開電源和試樣的連線進(jìn)行一次測(cè)量,此時(shí)設(shè)備應(yīng)在它的靈敏度許可范圍內(nèi)指示無窮大的電阻.可用一些已知值的標(biāo)準(zhǔn)電阻業(yè)檢查設(shè)備運(yùn)行是否良好.

　　體積電阻率為了測(cè)業(yè)體積電阻率,使用的保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能抵消由表面電流引起的誤差.對(duì)表面泄漏可忽略的試樣,在測(cè)量體積電阻時(shí)可以去掉保護(hù).

　　在被保護(hù)電極與保護(hù)電極之間的試樣表面上的間隙寬度要均勻,并且在表面泄漏不致引起測(cè)量誤差的條件下間隙應(yīng)盡可能窄,實(shí)際使用時(shí)最小為1MM.

表面電阻率為測(cè)定表面電阻率,使用的保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)盡可能地抵消體積電阻引起的影響.

儀器測(cè)量常見問題

9.1為什么在測(cè)量同一物體時(shí)用不同的電阻量程有不同的讀數(shù)？

    這是因?yàn)闇y(cè)量電阻時(shí)為防止過電壓損壞儀器，如果出現(xiàn)過量程時(shí)儀器內(nèi)保護(hù)電路開始工作，將測(cè)試電壓降下來以保護(hù)機(jī)內(nèi)放大器。在不同的電壓下測(cè)量同一物體會(huì)有不同的結(jié)果。而且當(dāng)測(cè)量電阻時(shí)若讀數(shù)小于199，既只為三位數(shù)且di一位數(shù)為1時(shí)，其準(zhǔn)確度要下降。所以在測(cè)量電阻時(shí)當(dāng)di一次讀數(shù)從1變?yōu)槟骋蛔x數(shù)時(shí)，不應(yīng)再往更高的量程扭開關(guān)以防對(duì)儀器造成過大的電流沖擊。在實(shí)際使用時(shí)，即讀數(shù)位數(shù)多的比讀數(shù)位數(shù)少的準(zhǔn)確度高。

9.2為什么測(cè)量一些物體的電流時(shí)用不同的量程也會(huì)出現(xiàn)測(cè)出結(jié)果相差較大？

    這是因?yàn)橐话阄矬w輸出的電流不是恒定流，而儀器有一定內(nèi)阻，若在儀器上所選量程的內(nèi)阻過大以至于在儀器上的電壓降影響被測(cè)物體的輸出電流時(shí)會(huì)造成測(cè)量誤差。一般電流越小的量程內(nèi)阻越高，所以在測(cè)量電流時(shí)應(yīng)選用電流大的量程。在實(shí)際使用時(shí)即只要電流表有讀數(shù)時(shí)，讀數(shù)位數(shù)少的小的比讀數(shù)位數(shù)多的準(zhǔn)確度高。

9.3為什么測(cè)量時(shí)儀器的讀數(shù)總是不穩(wěn)？

    一般的材料其導(dǎo)電性不是嚴(yán)格像標(biāo)準(zhǔn)電阻樣在一定的電壓下有很穩(wěn)定的電流，有很多材料特別是防靜電材料其導(dǎo)電性不符合歐姆定律，所以在測(cè)量時(shí)其讀數(shù)不穩(wěn)。

    這不是儀器的問題，而是被測(cè)量物體的性能決定的。有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以測(cè)量1分鐘時(shí)間的讀數(shù)為準(zhǔn)。通常在測(cè)量高電阻或微電流時(shí)測(cè)量準(zhǔn)確度因重復(fù)性不好，對(duì)測(cè)量讀數(shù)只要求2位或3位。另外在測(cè)量大電阻時(shí)如果屏蔽不好也會(huì)因外界的電磁信號(hào)對(duì)儀器測(cè)量結(jié)果造成讀數(shù)不穩(wěn)。

9.4為什么測(cè)量完畢時(shí)一定要將量程開關(guān)再撥到104檔后才能關(guān)電源？

    這是因?yàn)樵跍y(cè)量時(shí)被測(cè)物體及儀器輸入端都有一定的電容，這個(gè)電容在測(cè)量時(shí)已被充電到測(cè)量電時(shí)的電壓值，如果儀器不撥到104擋后關(guān)電源這個(gè)充電后的電容器會(huì)對(duì)儀器內(nèi)的放大器放電而造成儀器損壞。當(dāng)被測(cè)量物體電容越大，測(cè)試電壓越高時(shí)，電容器所儲(chǔ)藏的電能越大，更容易損壞儀器，特別是在電阻的高量程或電流的低量程時(shí)因儀器非常靈敏，儀器過載而損壞的可能性更大。所以一定要將量程開關(guān)再撥到104擋后才能關(guān)電源。

9.5為什么在測(cè)量電阻過程中不要改變對(duì)被測(cè)物的測(cè)試電壓？

    在測(cè)量電阻過程中如果改變對(duì)被測(cè)物的測(cè)試電壓，無論電壓變高或變低時(shí)都將會(huì)產(chǎn)生大脈沖電流，這個(gè)大的電流很有可能使儀器過量程甚至更損壞儀器。另一方面如果電壓突然變化也會(huì)通過被測(cè)量物體的（分布）電容放電或反向放電對(duì)測(cè)量儀器造成沖擊而損壞儀器。有的物體的耐壓較低，當(dāng)您改變測(cè)量電壓時(shí)有右能擊穿而產(chǎn)生大電流損壞儀器。如果要改變測(cè)量電壓，在確保被測(cè)量物體不會(huì)因電壓過高擊穿時(shí)，要先將量程開關(guān)撥到104檔后關(guān)閉電源，再從儀器后面板調(diào)整到所要求的電壓。有的材料是非線性的，即電壓與電流是不符合歐姆定律，有改變電壓時(shí)由于電流不是線性變化，所以測(cè)量的電阻也會(huì)變化。

9.6為什么測(cè)量完畢要將電壓量程開關(guān)再撥到10V檔后關(guān)閉電源？

    這是因?yàn)闄C(jī)內(nèi)的電容器充有很高的電壓（zui高電壓達(dá)1200V以上），這些電容器的所帶的電能保持較長的時(shí)間，如果將電壓量程開關(guān)再撥到10V檔后關(guān)閉電源，則會(huì)將機(jī)內(nèi)的高壓電容器很快放電，不會(huì)在測(cè)量的高壓端留有很危險(xiǎn)的電壓造成電擊。如果僅撥電源線而不是將電壓調(diào)至10V檔，雖然斷了電源，但機(jī)內(nèi)高壓電容器還有會(huì)因長時(shí)間保持很高的電壓，將會(huì)對(duì)人員或其它物體造成電擊或損壞。在儀器有問題時(shí)也不要隨便打開機(jī)箱因機(jī)內(nèi)高壓造成電擊，要將儀器找專業(yè)技術(shù)人員或寄回廠家修理。

材料說明

　　A、通常,絕緣材料用于電氣系統(tǒng)的各部件相互絕緣和對(duì)地絕緣,固體絕緣材料還起機(jī)械支撐作用.一般希望材料有盡可能高的絕緣電阻,并具有合適的機(jī)械、化學(xué)和耐熱性能.

　　B、體積電阻班組可作為選擇絕緣材料的一個(gè)參數(shù),電阻率隨溫度和濕度的京戲化而顯著變化.體積電阻率的測(cè)量常常用來檢查絕緣材料是否均勻,或都用來檢測(cè)那些能影響材料質(zhì)量而又不能作其他方法檢測(cè)到的導(dǎo)電雜質(zhì).

　　C、當(dāng)直流電壓加到與試樣接觸的兩電極間時(shí),通過試樣的電流會(huì)指數(shù)式地衰減到一個(gè)穩(wěn)定值.電流隨時(shí)間的減小可能是由于電介質(zhì)極化和可動(dòng)離子位移到電極所致.對(duì)于體積電阻小于10的10Ω.m

　　的材料,其穩(wěn)定狀態(tài)通常在1min內(nèi)達(dá)到.因此,要經(jīng)過這個(gè)電化時(shí)間后測(cè)定電阻.對(duì)于電阻率較高的材料,電流減小的過程可能會(huì)持續(xù)幾分鐘、幾小時(shí)、幾天,因此需要用較長的電化時(shí)間.如果需要的話,可用體積電阻率與關(guān)系來描述材料的特性.

　　D、由于體積電阻總是要被或多或少地包括到表面電阻的測(cè)試中去,因些近似地測(cè)量表面電阻,測(cè)得的表面電阻值主要反映被測(cè)試樣表面污染的程度.所以,表面電阻率不是表面材料本身特性的參數(shù),而是一個(gè)有關(guān)材料表面污染特性的參數(shù).

　　當(dāng)表面電阻較高時(shí),它常隨時(shí)間以不規(guī)則的方式變化.測(cè)量表面電阻通常都規(guī)定11min的電化時(shí)間.

三電極接線說明

    測(cè)量電阻可用二電極，一個(gè)接高壓電極，另一個(gè)接電流電極就行了，儀器的地線用于屏蔽用，在測(cè)量高電阻時(shí)要與屏蔽箱的地相接以防干擾。測(cè)量低電阻時(shí)可以不用。國家標(biāo)準(zhǔn)GB1410《 固體絕緣材料絕緣體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方 法》中推薦一種三電極測(cè)量方法：

它是由三個(gè)獨(dú)立的電極組成:

1.中心為圓柱體,直徑為50mm,標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定高度，但一般是40mm

2.圓柱體外為一圓環(huán),圓環(huán)內(nèi)徑為60mm,外徑為80mm,標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定高度，但一般是40mm

3.底為一平板,直徑為100mm的圓板.標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定厚度，但一般為5mm

如果使用這種三電極測(cè)量材料表面電阻或體積電阻，可以按下圖接線：

4.測(cè)表面電阻：（電流流過被測(cè)量物體表面時(shí)測(cè)得的電阻）

儀器高壓輸出（紅）接圓環(huán)電極

儀器電流輸入端（芯線）接圓柱電極

儀器地（黑，屏蔽線）接圓盤電極

5.測(cè)體積電阻：（電流流過被測(cè)量物體體內(nèi)時(shí)測(cè)得的電阻）

儀器高壓輸出（紅）接圓盤電極

儀器電流輸入端（芯線）接圓柱電極

儀器地（黑，屏蔽線）接圓環(huán)電極

    請(qǐng)將被測(cè)量材料放在圓盤電極上面，并且圓柱電極放在圓環(huán)電極的中間，先將屏蔽箱上的開關(guān)撥在中間0位置時(shí)，此時(shí)沒有高壓輸出，將屏蔽箱蓋好，然后再與儀器接線。

    如果開關(guān)是在左邊的Rv位置時(shí)，測(cè)量的是體積電阻Rv，此時(shí)電壓加在底下的圓盤電極上，電流從圓盤電極經(jīng)被測(cè)量材料體內(nèi)流到柱電極。

    如果開關(guān)是在右邊的Rs位置時(shí)，測(cè)量的是表面電阻Rs，此時(shí)圓環(huán)電極改變?yōu)殡妷海瑘A盤電極為接線，電流從圓環(huán)電極經(jīng)材料表面流到圓柱電極。

工作原理

        根據(jù)歐姆定律，被測(cè)電阻Rx等于施加電壓V除以通過的電流I。傳統(tǒng)的高阻計(jì)的工作原理是測(cè)量電壓V固定，通過測(cè)量流過取樣電阻的電流I來得到電阻值。從歐姆定律可以看出，由于電流I是與電阻成反比，而不是成正比，所以電阻的顯示值是非線性的，即電阻無窮大時(shí)，電流為零，即表頭的零位處是∞，其附近的刻度非常密，分辨率很低。整個(gè)刻度是非線性的。又由于測(cè)量不同的電阻時(shí)，其電壓V也會(huì)有些變化，所以普通的高阻計(jì)是精度差、分辨率低。

       本儀器是同時(shí)測(cè)出電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流I，通過內(nèi)部的大規(guī)模集成電路完成電壓除以電流的計(jì)算，然后把所得到的結(jié)果經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后以數(shù)字顯示出電阻值，即便是電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流I是同時(shí)變化，其顯示的電阻值不象普通高阻計(jì)那樣因被測(cè)電壓V的變化或電流Ｉ的變化而變，所以，即使測(cè)量電壓、被測(cè)量電阻、電源電壓等發(fā)生變化對(duì)其結(jié)果影響不大，其測(cè)量精度很高，從理論上講其誤差可以做到零，而實(shí)際誤差可以做到千分之幾或萬分之幾。

典型應(yīng)用

1.硫化橡膠體積、表面電阻率測(cè)定

2.測(cè)量防靜電鞋、導(dǎo)電鞋的電阻值

3.測(cè)量防靜電材料的電阻及電阻率

4.測(cè)量計(jì)算機(jī)房用活動(dòng)地板的系統(tǒng)電阻值

5.測(cè)量絕緣材料電阻(率)

6.光電二極管暗電流測(cè)量

7.物理,光學(xué)和材料研究

8.高分子材料表面體積電阻率測(cè)定

溫度影響

溫度對(duì)不同物質(zhì)的電阻值均有不同的影晌。

導(dǎo)電體在接近室溫的溫度，良導(dǎo)體的電阻值，通常與溫度成線性關(guān)系：

ρ=ρ0(1 αt)

上式中的a稱為電阻的溫度系數(shù)。

未經(jīng)摻雜的半導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而下降：

有摻雜的半導(dǎo)體變化較為復(fù)雜。當(dāng)溫度從絕對(duì)零度上升，半導(dǎo)體的電阻先是減少，到了絕大部分的帶電粒子（電子或電洞/空穴） 離開了它們的載體后，電阻會(huì)因帶電粒子的活動(dòng)力下降而隨溫度稍為上升。當(dāng)溫度升得更高，半導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生新的載體 （和未經(jīng)摻雜的半導(dǎo)體一樣） ，原有的載體 （因滲雜而產(chǎn)生者） 重要性下降，于是電阻會(huì)再度下降。

絕緣體和電解質(zhì)絕緣體和電解質(zhì)的電阻與溫度的關(guān)系一般不成比例，而且不同物質(zhì)有不同的變化，故不在此列出概括性的算式。

什么是電阻率？

　　電阻跟導(dǎo)體的材料、橫截面積、長度有關(guān)。

　　導(dǎo)體的電阻與兩端的電壓以及通過導(dǎo)體的電流無關(guān)。

　　導(dǎo)體電阻跟它長度成正比，跟它的橫截面積成反比．

　　(1)定義或解釋

　　電阻率是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。用某種材料制成的長為1米、橫截面積為1mm2米。的導(dǎo)體的電阻，在數(shù)值上等于這種材料的、電阻率。

　　(2)單位

　　在國際單位制中，電阻率的單位是歐姆?米。一般常用的單位是歐姆?毫米2／米。

　　(3)說明

　　①電阻率ρ不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān)，還和導(dǎo)體的溫度有關(guān)。在溫度變化不大的范圍內(nèi)，幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化，即ρ=ρo(1 at)。式中t是攝氏溫度，ρo是O℃時(shí)的電阻率，a是電阻率溫度系數(shù)。

　　②由于電阻率隨溫度改變而改變，所以對(duì)于某些電器的電阻，必須說明它們所處的物理狀態(tài)。如一個(gè)220V

　　100W電燈燈絲的電阻，通電時(shí)是484歐姆，未通電時(shí)只有40歐姆左右。

　　③電阻率和電阻是兩個(gè)不同的概念。電阻率是反映物質(zhì)對(duì)電流阻礙作用的屬性，電阻是反映物體對(duì)電流阻礙作用的屬性。

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