硫化橡膠體積表面電阻率測量儀   體積電阻 volume resistance

 在試樣兩相對表面上放置的兩電極間所加直流電壓與流過這兩個電極之間的穩態電流之商，不包括沿試樣表面的電流，在兩電極上可能形成的極化忽略不計

 注:除非另有規定，體積電阻是在電化一分鐘后測定。

硫化橡膠體積表面電阻率測量儀  電源

要求有很穩定的直流電壓源。這可用蓄電油或一個整流穩壓的電摞來提供。對電源的穩定度要求 是由電壓變化導致的電流變化與被測電流相比可忽略不計。

加到整個試樣上的試驗電壓通常規定為100V、250V、500V、1000 V、2500 V、5000 V, 10000 V 和15000 V。 常用的電壓是100V、500V和1000 V。

在某些情況下，試樣的電阻與施加電壓的極性有關

如果電阻是與極性有關的，則宜加以注明。取兩次電阻值的幾何平均值（對數算術平均值的反對 數）作為結果。

由于試樣電阻可能與電壓有依存關系，因此應在報告中注明試驗電壓值。

主要特點

    電阻測量范圍 1×104Ω ～1×1018 Ω；

    電流測量范圍 2×10-4Ａ ～1×10-16Ａ；

    體積小、重量輕、準確度高；

     的被測電阻、和流過電阻的電流雙顯示，使操作測量更加方便；

    性能穩定、讀數方便；

    既能測電阻又能測電流；

    測試電壓有六種選擇DC10V、50V、100V、250V、500V、1000V；

    使用操作簡便，在任何電阻量程和測試電壓下均直接讀顯示數字結果，免去要乘以一個系數的麻煩，使測量超高電阻就如用萬用表測量普通電阻樣簡便。

方法

測量高電阻常用的方法是直接法或比較法。

直接法是測量加在試樣上的直流電壓和流過它的電流（伏安法）而求得未知電阻。

比較法是確定電橋線路中試樣未知電阻與電阻器已知電阻之間的比值，或是在固定電壓下比較通過這兩種電阻的電流。

附錄A給出了描述這些原理的例子。

伏安法需要一適當精度的伏特表，但該方法的靈敏度和度主要取決于電流測量裝置的性能，該 裝置可以是一個檢流計或電子放大器或靜電計。

電橋法只需要一靈敏的電流檢測器作為零點指示器，測量度主要取決于已知的橋臂電阻器，這 些橋臂電阻應在寬的電阻值范圍內具有高的精密度和穩定性。

電流比較法的度取決于已知電阻器的度和電流測量裝置，包括與它相連的測量電阻器的 穩定度和線性度。只要電壓是恒定的，電流的確切數值并不重要。

對于不大于1011Ω的電阻，可以按照11.1用檢流計采用伏特計一安培計法來測定其體積電阻率。 對于較高的電阻，則推薦使用直流放大器或靜電計。

在電橋法中，不可能直接測量短路試樣中的電流（見11.1）。

利用電流測量裝置的方法可以自動記錄電流，以簡化穩態測試過程（見11.1）。

現己有測量高電阻的一些專門的線路和儀器。只要它們有足夠的度和穩定度，且在需要時能使試樣短路并在電化前測量電流者，均可使用。

技術指標

1.   電阻測量范圍： 1×104Ω ～1×1018Ω，分為十個量程。

2.   電流測量范圍為2×10-4A ～1×10-16A

3.   全數字液晶屏顯示。

4.   準確度: 準確度優于下表

量程 有效顯示范圍 20～30℃ RH<80%

104 0.01~19.99 5%

105 0.01～19.99 5%

106 0.01～19.99 5%

107 0.01～19.99 5%

108 0.01～19.99 5%

109 0.01～19.99 5%

1010    0.01～19.99 5%+2字

1011     0.01～19.99 5%+2字

1012 0.01～19.99 5%+5字

1013 0.01～19.99 10%+5字

1014 0.01～19.99 10%+5字

1014以上 0.01～19.99 10-15%+5字

超出有效顯示范圍時誤差有可能增加，測試電流準確度與電阻相同，測試電壓準確度為 10%

5. 使用環境: 溫度 -10℃～50℃ 相對濕度<90%。

6. 測試電壓: DC10V、50V、100V、250V、500V、1000V。±10%

7. 供電形式: AC 220V，50HZ，功耗約10W。

8. 儀器尺寸: 300ｍｍ× 280ｍｍ× 150 mm。

9. 質量: 約3.0KG。

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( 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。

保護

組成測量線路的絕緣材料，好應具有與被試材料差不多的性能。試樣的測量誤差可以由下列原 因產生：

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；

b) 具有未知而易變的電阻值的絕緣與試樣電阻、標準電阻器或電流測量裝置的不正常的分路。 使線路所有部分在使用狀態下有盡可能高的絕緣電阻來近似地修正這些影響因素。這種做法可能導致測試設備很笨重，而又不足以測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技術來實現。

保護就是在所有關鍵的絕緣部位插入保護導體，保護導體截住所有可能引起誤差的雜散電流。這 些保護導體聯接在一起，組成保護系統并與測量端形成蘭端網絡。當線路聯接恰當時，所有外來寄生電 壓產生的雜散電流被保護系統分流到測量電路以外，任一測量瑞到保護系統的絕緣電阻與一電阻低得 多的線路元件并聯，試樣電阻 于兩測量端之間。采用這個技術可大大地減小誤差概率。圖1為使 用保護電極測量體積電阻和表面電阻的基本線路。

圖5和圖7給出了電流測量法中保護系統的使用方法，圖中指出保護系統接到電源和電流測量裝 置的連接點。圖6表示惠斯登電橋法，其保護系統接到兩個較低電阻值的橋臂的連接點上。在所有情況下，保護系統必須完善，包括對測試人員在測量時操作的任何控制儀器的保護。

在保護端和被保護端之間所存在的電解電動勢、接觸電動勢或熱電動勢較小時，均能被補償掉，使 這樣的電動勢在測量中不會引人顯著的誤差。

在電流測量法中，由于電流測量裝置與被保護端和保護系統之間的電阻并聯可能產生誤差，因此， 這個電阻宜至少為電流測量裝置電阻的10倍，好為100倍。在有些電橋法中，保護端和測量端具有 大致相同的電位，不過電橋中的→個標準電阻器與不保護端和保護系統之間的電阻是并聯的。這個電 阻應至少為標準電阻的10倍，好為100倍。

為確保設備的操作令人滿意，應先斷開電源和試樣的連線進行一次測量。此時，設備應在它的靈敏 度許可范圍內指示出元窮大的電阻。如果有一些己知電阻值的標準電阻，則可用來檢查設備運行是否良好。

使用方法

1接好電源線

    確保電源為220VAC/50Hz

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。

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。

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。

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。

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。

8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。

表面電阻率

為測定表面電阻率，試樣的形狀不限，只要允許使用第三電極來抵消體積效應引起的誤差即可。推薦使用圖2及圖3所示的三電極裝置。用電極1作為被保護電極，電極3作為保護電極，電極2作為不 保護電極。可直接測量電極1和2之間表面間隙的電阻。這樣測得的電阻包括了電極1和2之間的表面電阻和這兩個電極間的體積電阻。然而，對于很寬范圍的環境條件和材料性能，當電極尺寸合適時， 體積電阻的影響可忽略不計。為此，對于圖2和圖3所示的裝置，電極的間隙寬度g至少應為試樣厚度 的2倍，一般說來，1mm為切實可行的 小間隙。被保護電極尺寸d1（或長度l1）應至少為試樣厚度h 的10倍，通常至少為25mm。

也可以使用條形電極或具有合適尺寸的其他裝置。

注：由于通過試樣內層的電流的影響，表面電阻率的計算值與試樣和電極的尺寸有很大的關系，因此，為了測定時可進行比較，推薦使用與圖2所示的電極裝置的尺寸相一致的試樣，其中d1= 50 mm, d2 = 60 mm, ds = 80 mm

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。

標準配置：

 1、儀器主機 一臺

 2、屏蔽箱一個

 3、試驗電極三個

 4、說明書一本

 5、電源線一條

 6、數據線三條

 7、合格證一份

 8、保修卡一份

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 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。

條件處理

試樣的處理條件取決于被試材料，這些條件應在材料規范中規定。

推薦按 GB/T 10580一2003 進行條件處理；由各種鹽溶液所產生的相對溫度在 IEC 60260 中給出。

可以采用機械蒸發系統。

體積電阻率和表面電阻率都對溫度變化特別敏感。 這種變化是指數式的。 因此必須在規定的條件 下來測量試樣的體積電阻和表面電阻。 由于水分被吸收到電介質內是相對緩慢的過程，因此測定溫度 對體積電阻率的影響需要延長處理期。 吸收水分后通常會降低體積電阻。 有些試樣可能需要處理數月 才能達到平衡。

體積電阻

在測試以前應使試樣具有電介質穩定狀態。為此，通過測量裝置將試樣的測量電極1和3短路 （圖la）），逐步增加電流測量裝置的靈敏度到符合要求，同時觀察短路電流的變化，如此繼續到短路電 流達到相當恒定的值為止，此值應小于電化電流的穩定值，或者小于電化100min的電流。由于短路電 流有可能改變方向，因此即使電流為零，也要維持短路狀態到需要的時間。當短路電流Io變得基本恒 定時（可能需要幾小時），記下Io的值和方向。

然后加上規定的直流電壓井同時開始記時。除非另有規定，在如下每個電化時間作一次測量： 1 min、2min、5min、10min、50min、100min。如果連續兩次測量得出同樣的結果，責可以結束試驗并用這個電流值來計算體積電阻。記錄次觀察到相同測量結果時的電化時間。如果在100min內不 能達到穩定狀態，則記錄體積電阻與電化時間的函數關系。

作為驗收試驗，按照有關規范的規定，使用一個固定的電化時間如lmin后的電流值來計算體積電阻率。

使用條件

①環境溫度： 0～40℃

②相對溫度：≤70%

③供電電流：交流 220V±10%50Hz

報告

報告應至少包括下述情況：

a) 電阻率測試儀（電阻率測定儀）關于材料的說明和標志（名稱、等級、顏色、制造商等）；

b) 電阻率測試儀（電阻率測定儀）試樣的形狀和尺寸；

c) 電阻率測試儀（電阻率測定儀）電極和保護裝置的形式、材料和尺寸；

d) 電阻率測試儀（電阻率測定儀）試樣的處理（清潔、預干燥、處理時間、濕度和溫度）等；

e) 電阻率測試儀（電阻率測定儀）試驗條件（試樣溫度、相對由度）；

f) 電阻率測試儀（電阻率測定儀）測量方法；

g) 電阻率測試儀（電阻率測定儀）施加電壓；

h) 電阻率測試儀（電阻率測定儀）體和、電阻率（需要時）；

注1：當規定了一個固定的電化時間時，注明此時間，給出個別值，并報告中值作為體積電阻率。

注 2 ： 當在不同的電化時間后測試時，應按如下要求報告：

當在相同的電化時間里試樣達到一個穩定狀態肘，給出個別值，并報告中值作為體積電阻率。 在這個電化時 間里有某些試樣不能達到穩定狀態，則報告不能達到穩定狀態的試樣數，并分別地給出它們的結果。 當測試結果取決于電化時間時，則報告它們之間的關系，例如．以圖的形式或給出在電化Imin、10min和100min后的體積電阻率的中值。

i) 表面電阻率（需要時）：

給出電化時間為1 min的個別值，并報告其中值作為表面電阻率。

電阻的作用：

電阻在電路中的作用：利用 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。

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