固體絕緣材料體積電阻率測(cè)試儀  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(guò)的電流I。數(shù)字高阻計(jì)是同時(shí)測(cè)出電阻兩端的電壓V和流過(guò)電阻的電流I，通過(guò)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(guò)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(guò)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(wàn)分之幾。

固體絕緣材料體積電阻率測(cè)試儀  電極electrodes

電極是具有一定形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)的與被測(cè)試樣相接觸的導(dǎo)體。

注：絕緣電阻是加在與試樣相接觸的兩電極之間的直流電壓與通過(guò)兩電極的總電流之商。絕緣電阻取決于試樣的

表面電阻和體積電阻（見(jiàn)GB/T10064一一2006）

測(cè)試步驟：

1、測(cè)試溫度23?2℃，相對(duì)濕度65?5%，無(wú)外界電磁場(chǎng)干擾環(huán)境中進(jìn)行。

2、測(cè)試時(shí)對(duì)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(cè)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(cè)試儀的高壓輸出端。

內(nèi)電極（測(cè)量電極）接固體（液體）體積及表面電阻率測(cè)試儀的測(cè)量端。

中電極（環(huán)電極）接固體（液體）體積及表面電阻率測(cè)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(cè)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volume resistance

在試樣兩相對(duì)表面上放置的兩電極間所加直流電壓與流過(guò)這兩個(gè)電極之間的穩(wěn)態(tài)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(jì)。

注：除非另有規(guī)定，體積電阻是在電化一分鐘后測(cè)定。

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

測(cè)量方法和度

6.1方法

測(cè)量高電阻常用的方法是直接法或比較法。

直接法是測(cè)量加在試樣上的直流電壓和流過(guò)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(guò)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(dāng)精度的伏特表，但該方法的靈敏度和度主要取決于電流測(cè)量裝置的性能，該裝置可以是一個(gè)檢流計(jì)或電子放大器或靜電計(jì)。

電橋法只需要一靈敏的電流檢測(cè)器作為零點(diǎn)指示器，測(cè)量度主要取決于已知的橋臂電阻器，這些橋臂電阻應(yīng)在寬的電阻值范圍內(nèi)具有高的精密度和穩(wěn)定性。

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

對(duì)于不大于1011Ω的電阻，可以按照11.1用檢流計(jì)采用伏特計(jì)一安培計(jì)法來(lái)測(cè)定其體積電阻率。 對(duì)于較高的電阻，則推薦使用直流放大器或靜電計(jì)。

在電橋法中，不可能直接測(cè)量短路試樣中的電流（見(jiàn)11.1）。

利用電流測(cè)量裝置的方法可以自動(dòng)記錄電流，以簡(jiǎn)化穩(wěn)態(tài)測(cè)試過(guò)程（見(jiàn)11.1）。

現(xiàn)己有測(cè)量高電阻的一些專門(mén)的線路和儀器。只要它們有足夠的度和穩(wěn)定度，且在需要時(shí)能使試樣短路并在電化前測(cè)量電流者，均可使用。

6.2度

對(duì)于低于1010Ω的電阻，測(cè)量裝置測(cè)量未知電阻的總度應(yīng)至少為?10%。而對(duì)于更高的電 阻，總度應(yīng)至少為士20%。詳見(jiàn)附錄A。

6.3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(lái)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(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)。

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(lái)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(guò)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(kāi)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(lái)檢查設(shè)備運(yùn)行是否良好。

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(kāi)機(jī)。

6.3調(diào)零

在“Rx”兩端開(kāi)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(kāi)路，如接在電阻箱或被測(cè)量物體上時(shí)調(diào)零后測(cè)量會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。一般一次調(diào)零后在測(cè)試過(guò)程中不需再調(diào)零。 完畢后關(guān)機(jī)。

6.4連接線路

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

6.5選擇合適的測(cè)量電壓

★電壓選擇開(kāi)關(guān)在后面板，注意，在測(cè)試過(guò)程中不要隨意改動(dòng)測(cè)量電壓，可能因電壓的過(guò)高或電流過(guò)大損壞被測(cè)試器件或測(cè)試儀器;

6.6測(cè)試

測(cè)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(cè)電阻大于儀器測(cè)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(cè)量?jī)x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(cè)電阻值。當(dāng)有顯示數(shù)字時(shí)不要再往更高次檔撥，否測(cè)儀器會(huì)過(guò)量程，機(jī)內(nèi)保護(hù)電路開(kāi)始工作，儀器測(cè)量準(zhǔn)確度會(huì)下降。

6.7測(cè)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(cè)量一次均應(yīng)將量程開(kāi)關(guān)撥回到104“調(diào)零”檔的量程位置以免開(kāi)機(jī)或測(cè)量端短路時(shí)而損壞儀器。

6.8測(cè)量電流及1015Ω以上超高電阻的測(cè)量應(yīng)用測(cè)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(jiàn)8.5節(jié)內(nèi)容。

6.9體積電阻和表面電阻轉(zhuǎn)換

★在測(cè)試過(guò)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(huì)導(dǎo)致電壓沖擊到主機(jī)無(wú)法顯示或損壞。

應(yīng)用范圍：

a    材料高阻測(cè)試測(cè)量如防靜電產(chǎn)品（防靜電鞋、防靜電塑料橡膠制品、計(jì) 算機(jī)房防靜電活動(dòng)地板等）電阻值的檢測(cè)；

b    材料體積電阻(率)和表面電阻(率)測(cè)量；

c    電化學(xué)和材料測(cè)試,以及物理,光學(xué)和材料研究;

d    微弱電流測(cè)量如光電效應(yīng)和器件暗電流測(cè)量。

體積表面電阻率測(cè)試儀是一種用于測(cè)量材料絕緣性能的精密儀器，廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)，主要涉及對(duì)材料電絕緣性能有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域。北京北廣精儀儀器設(shè)備有限公司聲場(chǎng)的體積表面電阻率測(cè)試儀主要用于以下主要適用行業(yè)及具體應(yīng)用場(chǎng)景：

1. 電子與半導(dǎo)體行業(yè)

  應(yīng)用：測(cè)試PCB基板、絕緣薄膜、封裝材料、半導(dǎo)體晶圓等的電阻率，確保其絕緣性能滿足電子元件防短路、防漏電的要求。

  案例：評(píng)估手機(jī)電路板在高濕度環(huán)境下的絕緣可靠性。

2. 電力與能源行業(yè)

應(yīng)用：檢測(cè)電纜絕緣層、變壓器油、復(fù)合絕緣子等材料的電阻率，保障高壓設(shè)備的安全運(yùn)行。

案例：高壓電纜出廠前的絕緣性能驗(yàn)證。

3. 航空航天與汽車(chē)制造

   應(yīng)用：評(píng)估飛機(jī)復(fù)合材料、汽車(chē)線束、電池隔膜等材料的電絕緣性，防止靜電積聚或電磁干擾。

   案例：新能源汽車(chē)電池組絕緣材料的質(zhì)量控制。

4. 科研與新材料開(kāi)發(fā)

   應(yīng)用：研究石墨烯、納米涂層等新型材料的導(dǎo)電/絕緣特性，優(yōu)化材料配方。

   案例：柔性顯示技術(shù)中透明導(dǎo)電薄膜的研發(fā)測(cè)試。

5. 醫(yī)療設(shè)備與生物材料

   應(yīng)用：檢測(cè)醫(yī)用塑料、導(dǎo)管、植入材料的絕緣性能，確保患者安全。

   案例：心臟起搏器絕緣外殼的生物兼容性測(cè)試。

6. 塑料與橡膠工業(yè)

   應(yīng)用：質(zhì)量控制環(huán)節(jié)中測(cè)量工程塑料、硅橡膠等材料的電阻率，用于防靜電包裝或絕緣部件生產(chǎn)。

   案例：防靜電托盤(pán)用于芯片運(yùn)輸前的電阻率達(dá)標(biāo)測(cè)試。

6. 軍事與國(guó)防

   應(yīng)用：評(píng)估隱身涂層、雷達(dá)吸波材料等的電學(xué)性能。

7  案例：軍用無(wú)人機(jī)復(fù)合材料的電磁屏蔽效能測(cè)試。

8. 建材與家居行業(yè)

   應(yīng)用：檢測(cè)地板、墻板的防靜電性能（如數(shù)據(jù)中心地板）或絕緣性能（如電工套管）。

   案例：潔凈室防靜電地板的驗(yàn)收測(cè)試。

9.能源存儲(chǔ)（電池與電容器）

   應(yīng)用：測(cè)量隔膜、電解質(zhì)的電阻率，優(yōu)化鋰電池或超級(jí)電容器的性能。

   案例：鋰電隔膜孔隙率對(duì)離子傳導(dǎo)性的影響研究。

10. 質(zhì)量控制與認(rèn)證機(jī)構(gòu)

   應(yīng)用：作為第三方檢測(cè)工具，依據(jù)ISO/ASTM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)材料進(jìn)行認(rèn)證（如UL認(rèn)證、RoHS合規(guī)性）。

   案例：出口電子產(chǎn)品的絕緣安全認(rèn)證測(cè)試。

 關(guān)鍵測(cè)試參數(shù)

體積電阻率（Ω?cm）：反映材料內(nèi)部的絕緣性能。

表面電阻率（Ω/sq）：評(píng)估材料表面的導(dǎo)電/防靜電特性。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)參考

測(cè)試常遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如IEC 60093、ASTM D257、GB/T 1410等，確保數(shù)據(jù)可比性。

總之，該儀器是材料電學(xué)性能評(píng)估的核心設(shè)備，覆蓋從基礎(chǔ)研究到工業(yè)生產(chǎn)的全鏈條需求，尤其在需要高可靠性絕緣或可控導(dǎo)電性的場(chǎng)景中不可或缺。