硫化橡膠體積、表面電阻率測定儀  典型應(yīng)用

1.硫化橡膠體積、表面電阻率測定

2.測量防靜電鞋、導(dǎo)電鞋的電阻值

3.測量防靜電材料的電阻及電阻率

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

5.測量絕緣材料電阻(率)

6.光電二極管暗電流測量

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定

硫化橡膠體積、表面電阻率測定儀  體積電阻

在測試以前應(yīng)使試樣具有電介質(zhì)穩(wěn)定狀態(tài)。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(shí)觀察短路電流的變化，如此繼續(xù)到短路電 流達(dá)到相當(dāng)恒定的值為止，此值應(yīng)小于電化電流的穩(wěn)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(tài)到需要的時(shí)間。當(dāng)短路電流Io變得基本恒 定時(shí)（可能需要幾小時(shí)），記下Io的值和方向。

然后加上規(guī)定的直流電壓井同時(shí)開始記時(shí)。除非另有規(guī)定，在如下每個(gè)電化時(shí)間作一次測量： 1 min、2min、5min、10min、50min、100min。如果連續(xù)兩次測量得出同樣的結(jié)果，責(zé)可以結(jié)束試驗(yàn)并用這個(gè)電流值來計(jì)算體積電阻。記錄次觀察到相同測量結(jié)果時(shí)的電化時(shí)間。如果在100min內(nèi)不 能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則記錄體積電阻與電化時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。

作為驗(yàn)收試驗(yàn)，按照有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，使用一個(gè)固定的電化時(shí)間如lmin后的電流值來計(jì)算體積電阻率。

應(yīng)滿足下例要求：

1、測試電壓范圍應(yīng)包括：100V~500V

2、測量范圍應(yīng)包括：1×106Ω~1×1017Ω

3、阻值大于1012Ω時(shí)，測量誤差應(yīng)小于±20%，阻值不大于1012Ω時(shí)，測量誤差應(yīng)小于±10%。

4、輸入接線的絕緣電阻應(yīng)大于儀器輸入電阻的100倍。

5、測試時(shí)試樣及測量導(dǎo)線應(yīng)有良好。

6、儀器應(yīng)定期進(jìn)行校驗(yàn)。

試樣處置

電極之間或測量電極與大地之間的雜散電流對于測試儀器的讀數(shù)沒有明顯的影響這一點(diǎn)很重要。 測試時(shí)加電極到試樣上和安放試樣時(shí)均要極為小心，以免可能產(chǎn)生對測試結(jié)果有不良影響的雜散電流通道。

測量表面電阻時(shí)，不要清洗表面，除非另有協(xié)議或規(guī)定。 除了同二材料的另 一個(gè)試樣的未被觸模過 的表面可觸及被測試樣外，表面被測部分不應(yīng)被任何東西觸及。

　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(jī)。

3調(diào)零

    在“Rx”兩端開路的情況下,調(diào)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(shí)調(diào)零后測量會產(chǎn)生很大的誤差。一般一次調(diào)零后在測試過程中不需再調(diào)零。 完畢后關(guān)機(jī)。

4連接線路

    接好測試線，將測試線將主機(jī)與屏蔽箱連接好，測體積電阻時(shí)測試按鈕撥到Rv邊，測表面電阻時(shí)測試按鈕撥到Rs邊。然后開機(jī)。

5選擇合適的測量電壓

    電壓選擇開關(guān)在后面板，注意，在測試過程中不要隨意改動(dòng)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(shí)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(shù)字， 當(dāng)被測電阻大于儀器測量量程時(shí)，電阻表顯示“1”，此時(shí)應(yīng)繼續(xù)將儀器撥到量程更高的位置，當(dāng)測量儀器有顯示值時(shí)應(yīng)停下，當(dāng)前的數(shù)字乘以檔次即是被測電阻值。當(dāng)有顯示數(shù)字時(shí)不要再往更高次檔撥，否測儀器會過量程，機(jī)內(nèi)保護(hù)電路開始工作，儀器測量準(zhǔn)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(diào)至10V后關(guān)閉電源

    每測量一次均應(yīng)將量程開關(guān)撥回到104“調(diào)零”檔的量程位置以免開機(jī)或測量端短路時(shí)而損壞儀器。6.8 測量電流及1015Ω以上超高電阻的測量應(yīng)用測量電流后用歐姆定律以電壓除以電流計(jì)算電阻的方法，詳見8.5節(jié)內(nèi)容。

8體積電阻和表面電阻轉(zhuǎn)換

在測試過程中，使用屏蔽箱在進(jìn)行體積電阻和表面電阻轉(zhuǎn)換時(shí)，必須把電源關(guān)閉后進(jìn)行檔位轉(zhuǎn)換，否則會導(dǎo)致電壓沖擊到主機(jī)無法顯示或損壞。

報(bào)告

報(bào)告應(yīng)至少包括下述情況：

a) 電阻率測試儀（電阻率測定儀）關(guān)于材料的說明和標(biāo)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(hù)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(yù)干燥、處理時(shí)間、濕度和溫度）等；

e) 電阻率測試儀（電阻率測定儀）試驗(yàn)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(shí)）；

注1：當(dāng)規(guī)定了一個(gè)固定的電化時(shí)間時(shí)，注明此時(shí)間，給出個(gè)別值，并報(bào)告中值作為體積電阻率。

注 2 ： 當(dāng)在不同的電化時(shí)間后測試時(shí)，應(yīng)按如下要求報(bào)告：

當(dāng)在相同的電化時(shí)間里試樣達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)肘，給出個(gè)別值，并報(bào)告中值作為體積電阻率。 在這個(gè)電化時(shí) 間里有某些試樣不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，則報(bào)告不能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的試樣數(shù)，并分別地給出它們的結(jié)果。 當(dāng)測試結(jié)果取決于電化時(shí)間時(shí)，則報(bào)告它們之間的關(guān)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(shí)）：

給出電化時(shí)間為1 min的個(gè)別值，并報(bào)告其中值作為表面電阻率。

測試步驟：

1、測試溫度23±2℃，相對濕度65±5%，無外界電磁場干擾環(huán)境中進(jìn)行。

2、測試時(shí)對試樣所加電壓為100V~500V的直流電壓，選擇電壓檔次。

3、將試樣倒入高壓電極內(nèi)，使液面剛好和環(huán)電極下緣全部接觸為止。

4、將充分放電后的試樣和電極，按固體（液體）體積及表面電阻率測試儀要求接線。

外電極（高壓電極）接高固體（液體）體積及表面電阻率測試儀的高壓輸出端。

內(nèi)電極（測量電極）接固體（液體）體積及表面電阻率測試儀的測量端。

中電極（環(huán)電極）接固體（液體）體積及表面電阻率測試儀的接地端。

5、儀器預(yù)熱30分鐘，穩(wěn)定后調(diào)整儀器（調(diào)零），加上試驗(yàn)1分鐘，讀取電阻指示值，然后放電1分鐘，再測試一次，以二次的算術(shù)平均值作為試驗(yàn)樣品電阻指示值。

體積電阻率

為測定體積電阻率，試樣的形狀不限，只要能允許使用第三電極來抵消表面效應(yīng)引起的誤差即可。對于表面泄漏可忽略不計(jì)的試樣，測量體積電阻時(shí)可去掉保護(hù)，只要己證明去掉保護(hù)對結(jié)果的影響可忽 略不計(jì)。

在被保護(hù)電極與保護(hù)電極之間的試樣表面上的間隙要有均勻的寬度，并且在表面泄漏不致于引起 測量誤差的條件下間隙應(yīng)盡可能的窄。lmm的間隙通常為切實(shí)可行的 小間隙。

圖2及圖3給出了三電極裝置的例子。在測量體積電阻時(shí)，電極1是被保護(hù)電極，電極2為保護(hù)電 極，電極3為不保護(hù)電極。被保護(hù)電極的直徑d1（圖2）或長度l1（圖3）應(yīng)至少為試樣厚度h的10倍，通 常至少為25mm。不保護(hù)電極的直徑d4（或長度［4）和保護(hù)電極的外直徑d3（或保護(hù)電極兩外邊緣之間 的長度［3）應(yīng)該等于保護(hù)電極的內(nèi)徑d2（或保護(hù)電極兩內(nèi)邊緣之間的長度lz）加上至少2倍的試樣厚度。

絕緣材料用的電極材料應(yīng)是一類容易加到試樣上、能與試樣表面緊密接觸、且不致于因電極電阻或 對試樣的污染而引入很大誤差的導(dǎo)電材料。在試驗(yàn)條件下，電極材料應(yīng)能耐腐蝕。下面是可使用的一些典型的電極材料。電極應(yīng)與給定形狀和尺寸的合適的背襯電極一同使用。

簡便的做法是用兩種不同的電極材料或兩種不同的使用方法來了解電極材料是否會引人很大 誤差。

溫度影響

溫度對不同物質(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 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。

電源

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

加到整個(gè)試樣上的試驗(yàn)電壓通常規(guī)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(guān)

如果電阻是與極性有關(guān)的，則宜加以注明。取兩次電阻值的幾何平均值（對數(shù)算術(shù)平均值的反對 數(shù)）作為結(jié)果。

由于試樣電阻可能與電壓有依存關(guān)系，因此應(yīng)在報(bào)告中注明試驗(yàn)電壓值。

參數(shù)：

1、電阻測量范圍： 0.01×104Ω ～1×1018Ω。

2、電流測量范圍： 2×10-4A～1×10-16A

3、顯 示 方 式：液晶、電阻、電流雙顯示

4、內(nèi)置測試電壓： 10V 、50V、100V、250V、500V、1000V（任意切換）；

5、基本準(zhǔn)確度：≤1%；

6、使用環(huán)境：溫度：0℃～40℃，相對濕度<80%

7、供電形式：AC 220V，50HZ，功耗約5W

8、全自動(dòng)測量、體積小、重量輕、準(zhǔn)確度高，電阻、電流雙顯示，性能好穩(wěn)定、讀數(shù)方便

9、所有測試電壓(10V/50V/100/250/500/1000V) 測試時(shí)電阻結(jié)果直讀

什么是電阻率：

電阻率是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。某種物質(zhì)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(zhì)的電阻率。電阻率與導(dǎo)體的長度、橫截面積等因素?zé)o關(guān)，是導(dǎo)體材料本身的電學(xué)性質(zhì)，由導(dǎo)體的材料決定，且與溫度、壓力、磁場等外界因素有關(guān)。

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”。

準(zhǔn)備工作：

1、取被測液體（如：增塑劑）試樣50ml。

2、試樣應(yīng)在溫度23±2℃，相對濕度65±5%的條件下處理2小時(shí)以上。

表面電阻率 surface resistivity

在絕緣材料的表面層里的直流電場強(qiáng)度與線電流密度之商，即單位面積內(nèi)的表面電阻。 面積的大 小是不重要的。

注：表面電阻率的SI單位是0。 實(shí)際上有時(shí)也用 “歐每平方單位”來表示。

計(jì)算方法：

按式（1）計(jì)算體積電阻系數(shù)（pv）,計(jì)算結(jié)果取二位有效數(shù)字。

體積計(jì)算方法：

體積公式是用于計(jì)算體積的公式，即計(jì)算各種幾何體體積的數(shù)學(xué)算式。比如：圓柱、棱柱、錐體、臺體、球、橢球等。

體積公式：計(jì)算各種由平面和曲面所圍成。

一般來說一個(gè)幾何體是由面、交線（面與面相交處）、交點(diǎn)（交線的相交處或是曲面的收斂處）而構(gòu)成的圖形的體積的數(shù)學(xué)算式

表面 電阻 surface resistance

 在試樣的其表面上的兩電極間所加電壓與在規(guī)定的電化時(shí)間里流過兩電極間的電流之商，在兩電極上 可能形 成的極化忽略不計(jì) 。

 注 1:除 非 另 有 規(guī) 定 ，表 面 電 阻 是 在 電 化 一 分 鐘 后 測 定

 注 2 通常電流主要流過試樣的一個(gè)表面層，但也包括流過試樣體積內(nèi)的成分

標(biāo)準(zhǔn)配置：

 1、儀器主機(jī) 一臺

 2、屏蔽箱一個(gè)

 3、試驗(yàn)電極三個(gè)

 4、說明書一本

 5、電源線一條

 6、數(shù)據(jù)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(tǒng)彼此和與地面之間隔離，該材料能提供零部件的機(jī)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(jī)械、化學(xué)和耐熱性能一致。因?yàn)榻^緣電阻或電導(dǎo)組合了體積和表面電阻或電導(dǎo)，當(dāng)實(shí)際使用時(shí)，要求試驗(yàn)樣本和電極 有相同的形式，此時(shí)的測量值是非常有用的。表面電阻或電導(dǎo)隨著濕度發(fā)生快速變化，然而體積電阻或電導(dǎo)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(dǎo)可用于間接預(yù)測某些材料的低頻率電介質(zhì)擊穿和損耗因數(shù)性能。電阻或電導(dǎo)通常作為濕度含量，固化程度，機(jī)械連續(xù)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(jīng)驗(yàn)研究確立的相關(guān)度。表面電阻的降低可導(dǎo)致因?yàn)殡妶鰪?qiáng)度降低而發(fā)生電介質(zhì)擊穿電壓的增加，或者由于應(yīng)力面積的增加而發(fā)生電介質(zhì)擊穿電壓的降低。

3所有的電介質(zhì)電阻或電導(dǎo)都取決于電化時(shí)間長短和施加的電壓值（除了普通的環(huán)境變量之外）。這些因素必須已知，同時(shí)報(bào)告，以使得電阻或電導(dǎo)測量值有意義。在電絕緣材料工業(yè)中，形容詞“表觀”通常適用于在任意選擇電化時(shí)間條件下獲得的電阻值。見X1.4。

4體積電阻或電導(dǎo)可通過在特定應(yīng)用場合設(shè)計(jì)某個(gè)絕緣體使用的電阻和尺寸數(shù)據(jù)計(jì)算得出。研究已經(jīng)表明電阻或電導(dǎo)隨著溫度和濕度的變化而變化（1,2,3,4）4，同時(shí)在設(shè)計(jì)工作條件時(shí)，必須已知這種變化。體積電阻或電導(dǎo)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(zhì)量的導(dǎo)電雜質(zhì)，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(shí)，樣本在普通實(shí)驗(yàn)室條件測試獲得的數(shù)值計(jì)算得出體積電阻，如果結(jié)果確實(shí)可疑，則應(yīng)考慮通常使用的測量設(shè)備的局限性。

6表面電阻或電導(dǎo)不能精確測量，只能近似測量，因?yàn)轶w積電阻或電導(dǎo)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(dāng)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(shí)，此時(shí)表面電阻或電導(dǎo)可視為與材料性能相關(guān)。

測試電壓（V）

DC—10V

DC—50V

DC—100V

DC—500V

DC—1000V

范圍：

1本試驗(yàn)方法包含直流絕緣電阻，體積電阻和表面電阻的測量所用直流程序。通過該測量及樣本和電極的幾何尺寸，可以計(jì)算出電絕緣材料的體積電阻和表面電阻，同時(shí)還可以計(jì)算出相應(yīng)的電導(dǎo)和電導(dǎo)率。

2這些試驗(yàn)方法不適用于測量中等導(dǎo)電材料的電阻/電導(dǎo)。這些材料評估可采用試驗(yàn)方法D4496。

3本標(biāo)準(zhǔn)描述了幾種可選擇的測量電阻（或電導(dǎo)）的普通備用方法。特殊材料科采用合適的標(biāo)準(zhǔn)ASTM試驗(yàn)方法進(jìn)行測試，這些特殊材料具有電壓應(yīng)力范圍和有限起電時(shí)間，同時(shí)規(guī)定了樣本結(jié)構(gòu)和電極幾何形狀。這些個(gè)別特殊試驗(yàn)方法將能更好得定義測量值的精度和偏差。

4本標(biāo)準(zhǔn)并沒有 列舉所有的安全聲明，如果有必要，根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行斟酌。使用本規(guī)范前，使用者有責(zé)任制定符合安全和健康要求的條例和規(guī)范，并明確該規(guī)范的使用范圍。

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