體積電阻率儀

體積電阻率儀

ZKWN-121A

體積電阻率儀

參考文件

ASTM標準

D150 電絕緣固體的交流損耗特性和介電常數的測試方法

D374 電絕緣固體的厚度的測量方法

D1169 電絕緣液體的電阻率的測試方法

D1711 與電絕緣體相關的術語

D4496 適度導電材料的直流電阻和電導的測試方法

D5032 通過水甘油溶液保持恒定相對濕度的做法

D6054 處理測試用電絕緣材料的方法

E104 通過水溶液保持恒定的相對濕度的做法

測試試樣

1、絕緣電阻或電導的測定

    1.1 當試樣在實際使用中具有外形、電極和裝配的要求時，測量取最大值。套管、電纜和電容器是一組典型的例子，測試電極作為試樣的一部分以及試樣正確安裝的方式。

    1.2 對于固體材料，測試試樣可能是任何實用的形式。最長使用的試樣是平板、帶、棒和管。圖2中的電極配置可用于平板、棒、或內徑超過20mm的硬管。電極配置可用于片狀材料的條或韌性的帶。對于剛性的條狀試樣，可能不需要金屬支撐。電極配置可用于平板、棒或管。用不同的電極配置比較材料經常是沒有確切結果的，而且也是應該避免的。

2、體積電阻或電導的測定

     2.1 測試試樣可能具有任何實用的形式，必要時，可允許使用第三根電極來避免表面效應引起的誤差。測試試樣可能是平板、帶或管的形式。闡述了應用于平板或片狀試樣的電極配置。管狀試樣上3個電極的徑向截面積，其中1號電極是被保護電極，2號電極是由每個1號電極末端的圓環組成的保護電極，兩個環之間通過電路導通，3號電極是未保護電極。對于可忽略表面滲漏的材料，而且僅僅測試其體積電阻，可以省略保護圓環的使用。在測試試樣厚度為3mm的情況下，方便且適用于合適尺寸如下：D=100mm，3D=88mm，D=76mm；或者D=50mm，D=38mm，D=25mm。在給定的靈敏度下，對于高電阻率材料而言，大尺寸試樣的測試結果更加精確。

    2.2 按照與測試材料有關的測試方法之一D374測量試樣的平均厚度。測試的關鍵點是均勻分布測量電極覆蓋的區域。

    2.3 電極沒有必要一定具有如圖4所示的圓形對稱結構，雖然這種結構十分方便。被保護電極（1號）可以是圓形、方形或矩形，當需要計算體積電阻率或電導率所需的被保護電極的有效面積時，可以具有現成的計算結果。圓形電極的直徑、方形電極的邊長或矩形電極的短邊，至少是試樣厚度的4倍。1號電極和2號電極之間的間隙寬度應該足夠大，這樣才不至于由于兩電極間的表面滲漏引起測量過程的誤差這對于諸如靜電計之類的高輸入阻抗儀器尤其重要）。如果間隙是試樣厚度的兩倍，如9.3.3中所提及的那樣，以便于試樣可以用來測定表面電阻和表面電導，由于電極延伸到間隙的中心，可以精確地測定1號電極的有效面積。如果在特殊條件下，需要更精確的測定1號電極的有效面積，通過附錄X2可以獲得間隙寬度的修正值。3號電極可以具有任意形狀，使其所有點至少離2號電極的內邊緣的距離至少為試樣厚度的2倍。

    2.4 對于管狀試樣，1號電極應包圍試樣外側，而且其軸線長度至少是試樣壁厚的4倍。關于間隙寬度的注意事項與9.2.3中所述一樣。2號電極由管狀試樣兩端的環繞電極組成，這兩部分通過外部電路連接。這些部分的軸向長度至少應是試樣壁厚的2倍。3號電極必須覆蓋試樣的內表面，軸向長度必須超過間隙外側邊緣至少2個試樣壁厚，管狀試樣可能采取絕緣線的形狀或者電纜的形狀。如果電極長度超出試樣厚度的100倍，被保護電極的端部效應可以忽略不計，而且也不需要精確控制保護電極之間的間距。因此，當水作為1號電極時，1號電極和2號電極之間的間距可能只有幾厘米，使電極之間存在足夠的表面電阻。在這種情況下，沒有對間隙寬度做修正。

3、表面電阻或電導的測定

    3.1 測試試樣可以具有任何實際的形狀，與具體物體相一致，例如平板、帶或管。

3.2配置是為體積電阻與其表面高度相關的試樣所設計的。然而，對于剛性帶而言，模塑和機械加工表面的組合一般使得到的結果不具有確定性。當應用于寬度遠大于厚度的試樣時，配置更加令人滿意，因為切割邊緣效應更小。因此，這種配置更適合于測試條帶之類的薄試樣，而不是測試相對較厚的試樣。若沒有考慮到前文所述的局限性，配置不能用來測定表面電阻和電導。

    3.3三電極配置可用于材料對比。1號電極和2號電極間的表面間隙的電阻或電導可通過采用1號電極作被保護電極、2號電極作保護電極和3號電極作未保護電極直接測定得到。如此測定得到的電阻或電導實際上是1號電極和2號電極間表面電阻或電導與兩電極間的一些體積電阻或電導并聯的結果。對于這種配置，除薄試樣的表面間隙寬度g比材料厚度的2倍大得多外，g一般約為試樣厚度的2倍。

    3.4 超薄試樣具有非常低的體積電阻率以至于被保護電極和保護體系間的低電阻會引起過大的誤差，因此可能需要特殊的技術手段和試樣尺寸。

4、液體絕緣電阻——液體絕緣材料的取樣、測試電池的選取和清理電池的方法都應該與測試方法D1169保持一致。

試樣安裝

        在測試前安裝試樣的過程中，確保電極與電極之間或電極與地之間不存在導電路徑十分重要，因為這將極大的影響測量儀器的讀數。避免使用裸露的手指接觸絕緣表面，而應使用醋酸纖維手套。為了進行體積電阻或電導的參照實驗，在條件處理之前需用合適的溶劑處理清理表面。在測量表面電阻之前，查看對比試樣和參照試樣是否需要進行表面清理。如果需要進行表面清理，記錄下任何表面清理的細節。

 表面清理

1、按D6054中的做法處理試樣。

2、循環空氣測試箱或E104、D5032中描述的方法對于控制相對濕度十分有用。

步驟

1、絕緣電阻或電導——在測試箱內正確的安裝試樣。如果測試箱與條件處理箱是同一個（推薦采用的步驟），試樣應該在條件處理之前安裝好。使用具有要求靈敏度和精度的一款設備進行測量（見附錄X3）。除非另有說明，使用60s的充電時間和施加500±5V的電壓。

2、 體積電阻率或電導率——測量并記錄電極尺寸和保護間隙的寬度g。計算電極的有效面積。使用具有要求靈敏度和精度的一款設備測量電阻。除非另有說明，使用60s的充電時間和施加500±5V的直流電壓。

3、表面電阻或電導：

      3.1 測量電極尺寸和電極間距g。使用具有要求靈敏度和精度的設備測量1號電極和2號電極間的表面電阻或電導。除非另有說明，使用60s的充電時間和施加500±5V的直流電壓。

      3.2 當使用圖3中的電極配置時，P是試樣橫截面的周長。對于條帶類的薄試樣，該周長實際上降低至寬度的2倍。

      3.3 當使用圖6中的電極配置時，而且在已知相比于表面電阻（例如濕氣污染了良好絕緣材料的表面），體積電阻非常高的情況下，P是電極長度的2倍或圓筒周長的2倍。

計算

1、用表1中的公式計算體積電阻率ρ和體積電導率γ。

2、用表1中的公式計算表面電阻率ρ和表面電導率γ。

報告

1、報告下列所有信息：

     1.1 材料的描述和標識（名稱、等級、顏色、廠商等）。

     1.2 測試試樣的形狀和尺寸。

     1.3 電極類型和尺寸。

     1.4 試樣的條件處理（清理、預干燥、在一定溫度和濕度下的時間等等）。

     1.5 測試條件（測試時試樣溫度和相對濕度）。

     1.6 測試方法。

     1.7 施加電壓。

     1.8 測量的充電時間。

     1.9 以歐姆為單位的電阻的測量值和以西門子為單位的電導的測量值。

     1.10 有要求時，以歐姆-厘米為單位的體積電阻率的計算值，以西門子每厘米為單位的體積電導率的計算值，以歐姆每平方為單位的表面電阻率的計算值，以西門子每平方為單位的表面電導率的計算值。

     1.11 聲明報告數值是表觀上的還是穩態的。

            1.11.1 僅當測試過程中，后75%的充電時間中回路中電流大小變化在±5%內，才能得到穩態值。其他情形下的測試，都被認為是表觀上的。

精度和偏差