測量絕緣材料電阻率測試儀 電阻的作用:
電阻在電路中的作用:利用著名的歐姆定律可以利用電阻控制電路中的電壓、電流。
電阻的主要物理特征就是可以變電能為熱能,因此熱水器中的發熱元件、電燈泡、電燙斗就是利用了電阻的作用制成的。另外電阻有怕熱的特性,當導體材料溫度升高時材料的電阻率會增大(有些材料則表現為減小),因此利用電阻的這種特性可以制作溫度測量計(不知道你看見過沒,插一根“鐵絲”就能測量溫度的方法就是利用了這種電阻材料作用的)。
另外一些材料的電阻還會受到光線照射的印象,而利用這樣的材料可以制成光敏電阻,利用這點作用可以方便的設計光控電路以及光的測量和光電轉換等領域。
測量絕緣材料電阻率測試儀 應用
電阻率較低的物質被稱為導體,常見導體主要為金屬,而自然界中導電性佳的是銀,其次為半導體,硅鍺。當存在外電場時,金屬的自由電子在運動中不斷和晶格節點上做熱振子的正離子相碰撞,使電子運動受到阻礙,因而就具有了一定的電阻。其他不易導電的物質如玻璃、橡膠等,電阻率較高,一般稱為絕緣體。介于導體和絕緣體之間的物質(如硅)則稱半導體。電阻率的科學符號為 ρ(Rho)。 已知物體的電阻,可由電阻率ρ、長度l與截面面積A計算:ρ=RA/I,在該式中, 電阻R單位為歐姆,長度l單位為米,截面面積A單位為平方米,電阻率 ρ單位為歐姆?米
標準配置:
1、測試儀器:1臺
2、電源線:1條
3、測量線:3根(屏蔽線、測試接線、接地線)
4、使用說明書:1份
技術指標
1、電阻測量范圍:1?104Ω ~1?1018Ω。
2、電流測量范圍為:2?10-4A~1?10-16A
3、雙表頭顯示:3.1/2位LED顯示
4、內置測試電壓:10V、50V、100V、250、500、1000V
5、基本準確度:1% (*注)
6、使用環境: 溫度:0℃~40℃,相對濕度<80%
7、機內測試電壓:10/50/100/250/500/1000V任意切換
8、供電形式:AC 220V,50HZ,功耗約5W
9、儀器尺寸:285mm?245mm?120 mm
10、質量: 約2.5KG
說明
1.電阻率ρ不僅和導體的材料有關,還和導體的溫度有關。在溫度變化不大的范圍內: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℃時的電阻率,a是電阻率溫度系數。
2.由于電阻率隨溫度改變而改變,所以對于某些電器的電阻,必須說明它們所處的物理狀態。如一個220 V -100 W電燈燈絲的電阻,通電時是484歐姆,未通電時只有40歐姆左右。
3.電阻率和電阻是兩個不同的概念。電阻率是反映物質對電流阻礙作用的屬性,電阻是反映物體對電流阻礙作用的能力大小。
4.超導體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失,被稱作零電阻效應。導體沒有了電阻。
典型應用
1.測量防靜電鞋、導電鞋的電阻值
2、測量防靜電材料的電阻及電阻率
3、測量計算機房用活動地板的系統電阻值
4、測量絕緣材料電阻(率)
5、光電二極管暗電流測量
6、物理,光學和材料研究
電阻的作用:
電阻在電路中的作用:利用著名的歐姆定律可以利用電阻控制電路中的電壓、電流。
電阻的主要物理特征就是可以變電能為熱能,因此熱水器中的發熱元件、電燈泡、電燙斗就是利用了電阻的作用制成的。另外電阻有怕熱的特性,當導體材料溫度升高時材料的電阻率會增大(有些材料則表現為減小),因此利用電阻的這種特性可以制作溫度測量計(不知道你看見過沒,插一根“鐵絲”就能測量溫度的方法就是利用了這種電阻材料作用的)。
另外一些材料的電阻還會受到光線照射的印象,而利用這樣的材料可以制成光敏電阻,利用這點作用可以方便的設計光控電路以及光的測量和光電轉換等領域。
什么是電阻率:
電阻率是用來表示各種物質電阻特性的物理量。某種物質所制成的原件(常溫下20?C)的電阻與橫截面積的乘積與長度的比值叫做這種物質的電阻率。電阻率與導體的長度、橫截面積等因素無關,是導體材料本身的電學性質,由導體的材料決定,且與溫度、壓力、磁場等外界因素有關。
電阻率在國際單位制中的單位是Ω?m,讀作歐姆米,簡稱歐米。常用單位為“歐姆?厘米”。
電阻率:
用來表示各種物質電阻特性的物理量。某種材料制成的長1米、橫截面積是1平方毫米的導線的電阻,叫做這種材料的電阻率。國際單位制中,電阻率的單位是歐姆?米,常用單位是歐姆?平方毫米/米。
電導率:
物理學概念,也可以稱為導電率。在介質中該量與電場強度E之積等于傳導電流密度J。對于各向同性介質,電導率是標量;對于各向異性介質,電導率是張量。生態學中,電導率是以數字表示的溶液傳導電流的能力。單位以西門子每米(S/m)表示。
電阻率的計算公式為:
ρL
R=—
S
ρ為電阻率——常用單位Ω?mm2/m
S為橫截面積——常用單位㎡
R為電阻值——常用單位Ω
L為導線的長度——常用單位m
溫度影響
溫度對不同物質的電阻值均有不同的影晌。
導電體在接近室溫的溫度,良導體的電阻值,通常與溫度成線性關系:
ρ=ρ0(1 αt)
上式中的a稱為電阻的溫度系數。
未經摻雜的半導體的電阻隨溫度升高而下降:
有摻雜的半導體變化較為復雜。當溫度從絕對零度上升,半導體的電阻先是減少,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,電阻會因帶電粒子的活動力下降而隨溫度稍為上升。當溫度升得更高,半導體會產生新的載體 (和未經摻雜的半導體一樣) ,原有的載體 (因滲雜而產生者) 重要性下降,于是電阻會再度下降。
絕緣體和電解質絕緣體和電解質的電阻與溫度的關系一般不成比例,而且不同物質有不同的變化,故不在此列出概括性的算式。
重要性和用途:
1絕緣材料用于電子系統彼此和與地面之間隔離,該材料能提供零部件的機械支撐。由于此用途,通常要求具有盡可能高的絕緣電阻,以與可接受的機械、化學和耐熱性能一致。因為絕緣電阻或電導組合了體積和表面電阻或電導,當實際使用時,要求試驗樣本和電極具有相同的形式,此時的測量值是非常有用的。表面電阻或電導隨著濕度發生快速變化,然而體積電阻或電導則稍微變化,盡管總的變化在一些變化可能更大。
2電阻或電導可用于間接預測某些材料的低頻率電介質擊穿和損耗因數性能。電阻或電導通常作為濕度含量,固化程度,機械連續性或不同類型老化的間接測量方式。這些間接測量的效用取決于通過理論或經驗研究確立的相關度。表面電阻的降低可導致因為電場強度降低而發生電介質擊穿電壓的增加,或者由于應力面積的增加而發生電介質擊穿電壓的降低。
3所有的電介質電阻或電導都取決于電化時間長短和施加的電壓值(除了普通的環境變量之外)。這些因素必須已知,同時報告,以使得電阻或電導測量值有意義。在電絕緣材料工業中,形容詞“表觀”通常適用于在任意選擇電化時間條件下獲得的電阻值。見X1.4。
4體積電阻或電導可通過在特定應用場合設計某個絕緣體使用的電阻和尺寸數據計算得出。研究已經表明電阻或電導隨著溫度和濕度的變化而變化(1,2,3,4)4,同時在設計工作條件時,必須已知這種變化。體積電阻或電導測量值通常用于檢查絕緣材料的均勻性,或者對于加工,可探測影響材料質量的導電雜質,而這不容易通過其它方法觀察到。
5體積電阻超過1021Ω?cm(1019Ω?cm)時,樣本在普通實驗室條件測試獲得的數值計算得出體積電阻,如果結果確實可疑,則應考慮通常使用的測量設備的局限性。
6表面電阻或電導不能精確測量,只能近似測量,因為體積電阻或電導總是受到測量方法的影響。測量值還受到表面污染的影響。表面污染及其積聚速度受到許多因素的影響,包括靜電充電和界面張力。這些因素反過來可以影響表面電阻。當包括污染,但是在通常常識下判斷不是電絕緣材料的材料性能時,此時表面電阻或電導可視為與材料性能相關。
典型應用
1測量防靜電鞋、導電鞋的電阻值
按照國家標準GB4386-84《防靜電膠底鞋(靴)、導電膠底鞋(靴)電阻值測量方法》防靜電鞋的電阻值必須為0.5.?105Ω1.0?108Ω范圍內,導電鞋的電阻值必須不大于1.5X105歐姆.不僅制造廠在出廠時必須按這一標準檢驗,合格后才能出廠,在工廠使用過程中也必須按這一標準進行定期檢驗,合格后才能穿用。
制造廠測量新鞋的電阻值時,應將硫化后有新鞋放置24小時以上,然后在測量所要求的溫度、濕度環境中放置2小時以后才能進行測量。使用單位在定期檢測時應將鞋洗干凈,其溫濕度的要求及放置時間同上。測量環境要求為:溫度:10℃ ~40℃相對濕度為40%~70%。 由于HEST121型數字表面、體積電阻率測定儀是內部同時測量電壓和電流,且直接顯示出電阻值,所以不必另外使用電壓表和電流表以及計算電阻值。
通常測試防靜電鞋只用106、107、108Ω檔,測試完畢將開關撥回104檔。
根據上述測試的結果,根據標準來確定被測鞋是否合格或能否穿用。
2.測量防靜電材料的電阻及電阻率
一般防靜電材料的電阻值在105Ω~1010Ω左右的范圍內,其測量電極可采用三電極或二電極,其具體測量方法可參照有關的標準或有關資料。
3.測量計算機房用活動地板的系統電阻值
按照國家標準GB6650-86《計算機房用活動地板技術條件》。采用該標準的電極(也可用三電極中的主電極)測量。
4.測量絕緣材料電阻(率)
絕緣材料如塑料(聚乙稀,聚氯乙稀,尼龍等)橡膠等的電阻率很高,測量時應采取屏蔽措施,以免讀數不穩甚至無法測量。測量時可采用三電極。具體方法可參照國家標準GB1410。
5.測量電流及1014Ω以上超高電阻的測量
當測量超過1014Ω以上的超高電阻時,可以通過測量電流的方法,然后用歐姆
定律求出超高電阻值。測量電流與測量電阻的方法基本相同,
例如:電流表頭顯示讀數為1.234,量程位置處在10-8,則電流為I=1.234?10-8 A
利用歐姆定律
V
R= ---
I
可以計算出電阻值。利用測量電流的方法可測量超過1014Ω以上的超高電阻1015~1018Ω。
金屬的電阻率較小,合金的電阻率較大,非金屬和一些金屬氧化物更大,而絕緣體的電阻率極大。鍺、硅、硒、氧化銅、硼等的電阻率比絕緣體小而比金屬大,我們把這類材料叫做半導體(semiconductors)。
總結:常態下(由表可知)導電性能好的依次是銀、銅、鋁,這三種材料是常用的,常被用來作為導線等。銀的價格偏貴,因此銅用的為廣,幾乎所有應用的導線都是銅制作的(精密儀器、特殊場合除外)。鋁線由于化學性質不穩定容易氧化已被淘汰。由于鋁密度小,取材廣泛,且價格比銅便宜,被廣泛用于電力系統中傳輸電力的架空輸電線路。為解決鋁材剛性不足缺陷,一般采用鋼芯鋁絞線,即鋁絞線內部包有一根鋼線,以提高強度。銀導電性能好,但由于成本高很少被采用,只有在高要求場合才被使用,如精密儀器、高頻震蕩器、航天等。在某些場合儀器上觸點也有用金的,因為金的化學性質穩定,并不是因為其電阻率小所致。
使用注意事項
高阻測量一定要嚴格按使用方法步聚進行,否則有可能造成儀器永久損壞或電人。
1應在“Rx”兩端開路時調零(主機開機)
如接在電阻箱或被測量物體上時調零后測量會產生很大的誤差。一般一次調零后在測試過程中不需再調零,但改變測量電壓后可能要重新調零。
2禁止將“Rx”兩端短路,以免微電流放大器受大電流沖擊
3在測試過程中不要隨意改動測量電壓,
隨意改動測量電壓可能因電壓的過高或電流過大損壞被測試器件或測試儀器,而且有的材料是非線性的,即電壓與電流是不符合歐姆定律,有改變電壓時由于電流不是線性變化,所以測量的電阻也會變化。
4測量時從低次檔逐漸拔往高次檔
每撥一次稍停留1~2秒以便觀察顯示數字,當有顯示值時應停下,記錄當前的數字即是被測電阻值。若顯示“1”時,表示欠量程應往高次檔拔。直到有顯示數字時為止。當有顯示數字時不能再往高次檔撥,否則有可能損壞儀器(機內有過電流保護電路)。除104Ω檔之外,當顯示低于1.99,表示過量程應換低檔!
5大部分絕緣材料,特別是防靜電材料的電阻值在加電壓后會有一定變化而引起數字變化
由于本儀器的分辯率很高,因而會引起顯示值的末尾幾位數也變化,這不是儀器本身的問題,而是被測量對象的導電機理復雜而使得阻值有些變化。在這種情況下往往取2位有效數就夠了。
6接通電源后,手指不能觸及高壓線的金屬部分
本儀表有二連根線:高壓線(紅)和微電流測試線。在使用時要注意高壓線,開機后人不能觸及高壓線,以免電人或麻手。
7測試過程中不能觸摸微電流測試端
微電流測試端怕受到大電流或人體感應電壓及靜電的沖擊。所以在開機后和測試過程中不能與微電流測試端接觸,以免損壞儀表。
8在測量高阻時,應采用屏蔽盒將被測物體屏蔽.
在測量大于1010Ω以上時,為防止外界干擾面而引起讀數不穩。
9每次測量完時應將量程開關撥回“104”檔再進行下次測試
在測量時應逐漸將量程開關撥到高阻檔,測量完時應將電流電阻量程、電壓量程開關撥回低檔。以確保下次開機時量程開關處在低阻量程檔。
影響電阻率的外界因素
電阻率不僅與材料種類有關,而且還與溫度、壓力和磁場等外界因素有關。金屬材料在溫度不高時,ρ與溫度t(℃)的關系是ρt=ρ0(1 at),式中ρt與ρ0分別是t℃和0℃時的電阻率;α是電阻率的溫度系數,與材料有關。錳銅的α約為1?10-1/℃(其數值極小),用其制成的電阻器的電阻值在常溫范圍下隨溫度變化極小,適合于作標準電阻。已知材料的ρ值隨溫度而變化的規律后,可制成電阻式溫度計來測量溫度。半導體材料的α一般是負值且有較大的量值。制成的電阻式溫度計具有較高的靈敏度。有些金屬(如Nb和Pb)或它們的化合物,當溫度降到幾K或十幾K(絕對溫度)時,ρ突然減少到接近零,出現超導現象,超導材料有廣泛的應用前景。利用材料的ρ隨磁場或所受應力而改變的性質,可制成磁敏電阻或電阻應變片,分別被用來測量磁場或物體所受到的機械應力,在工程上獲得廣泛應用。
我廠主要產品有:拉力材料試驗機,海綿泡沫落球回彈試驗機,海綿泡沫壓陷硬度測驗儀,海綿泡沫疲勞壓陷試驗機,熔融指數儀,塑料滑動摩擦磨損試驗機,電壓擊穿試驗儀,塑料球壓痕硬度計,馬丁耐熱試驗儀,海綿泡沫拉伸強度試驗機,介電常數與介質損耗測試儀,電容率測試儀,體積表面積電阻率測試儀,低溫脆性沖擊試驗儀,維卡熱變形試驗儀,啞鈴制樣機,阿克隆磨耗試驗機,簡支梁沖擊試驗機,懸臂梁沖擊試驗機,熔體流動速率儀,無轉子硫化儀等。
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使用方法
6.1接好電源線
確保電源為220VAC/50Hz
6.2接通電源
將電流電阻量程置于104檔,電壓量程置于10V,然后開機。
6.3調零
在“Rx”兩端開路的情況下,調零使電流表的顯示為0000 .注意:在“Rx”兩端不開路,如接在電阻箱或被測量物體上時調零后測量會產生很大的誤差。一般一次調零后在測試過程中不需再調零。 完畢后關機。
6.4連接線路
接好測試線,將測試線將主機與屏蔽箱連接好,測體積電阻時測試按鈕撥到Rv邊,測表面電阻時測試按鈕撥到Rs邊。然后開機。
6.5選擇合適的測量電壓
★電壓選擇開關在后面板,注意,在測試過程中不要隨意改動測量電壓,可能因電壓的過高或電流過大損壞被測試器件或測試儀器;
6.6測試
測量時從低檔位逐漸拔往高檔,每撥一次稍停留1~2秒以使觀察顯示數字, 當被測電阻大于儀器測量量程時,電阻表顯示“1”,此時應繼續將儀器撥到量程更高的位置,當測量儀器有顯示值時應停下,當前的數字乘以檔次即是被測電阻值。當有顯示數字時不要再往更高次檔撥,否測儀器會過量程,機內保護電路開始工作,儀器測量準確度會下降。
6.7測試完畢將電阻電流量程拔至“104”檔,電壓量程調至10V后關閉電源
★每測量一次均應將量程開關撥回到104“調零”檔的量程位置以免開機或測量端短路時而損壞儀器。
6.8測量電流及1015Ω以上超高電阻的測量應用測量電流后用歐姆定律以電壓除以電流計算電阻的方法,詳見8.5節內容。
6.9體積電阻和表面電阻轉換
★在測試過程中,使用屏蔽箱在進行體積電阻和表面電阻轉換時,必須把電源關閉后進行檔位轉換,否則會導致電壓沖擊到主機無法顯示或損壞。
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