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多功能體積表面電阻測定儀

簡要描述:多功能體積表面電阻測定儀高分子材料的電學性能是指在外加電場作用下材料所表現出來的介電性能、導電性能、電擊穿性質以及與其他材料接觸、摩擦時所引起的表面靜電性質等。最基本的是電導性能和介電性能,前者包括電導(電導率γ,電阻率ρ=1/γ)和電氣強度(擊穿強度Eb);后者包括極化(介電常數εr)和介質損耗(損耗因數tgδ)。共四個基本參數。

  • 更新時間:2022-12-29
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詳細介紹

多功能體積表面電阻測定儀簡介:
      高分子材料的電學性能是指在外加電場作用下材料所表現出來的介電性能、導電性能、電擊穿性質以及與其他材料接觸、摩擦時所引起的表面靜電性質等。最基本的是電導性能和介電性能,前者包括電導(電導率γ,電阻率ρ=1/γ)和電氣強度(擊穿強度Eb);后者包括極化(介電常數εr)和介質損耗(損耗因數tgδ)。共四個基本參數。

    體積電阻率及表面電阻測定儀種類繁多的高分子材料的電學性能是豐富多彩的。就導電性而言,高分子材料可以是絕緣體、半導體和導體,如表1所示。多數聚合物材料具有的電絕緣性能,其電阻率高、介電損耗小,電擊穿強度高,加之又具有良好的力學性能、耐化學腐蝕性及易成型加工性能,使它比其他絕緣材料具有更大實用價值,已成為電氣工業的材料。高分子絕緣材料必須具有足夠的絕緣電阻。絕緣電阻決定于體積電阻與表面電阻。由于溫度、濕度對體積電阻率和表面電阻率有很大影響,為滿足工作條件下對絕緣電阻的要求,必須知道體積電阻率與表面電阻率隨溫度、濕度的變化。
表1  各種材料的電阻率范圍
材料電阻率(Ω·m)材料電阻率(Ω·m)
超導體導體≤10-810-8~10-5半導體 絕緣體10-5~107
107~1018

4.3多功能體積表面電阻測定儀注意事項
(1)試樣與電極應加以屏蔽(將屏蔽箱合上蓋子),否則,由于外來電磁干擾而產生誤差,甚至因指針的不穩定而無法讀數。
(2)測試時,人體不可接觸紅色接線柱,不可取試樣,因為此時“放電-測試"開關處在“測試位置",該接線柱與電極上都有測試電壓,危險!!
(3)在進行體積電阻和表面電阻測量時,應先測體積電阻再測表面電阻,反之由于材料被極化而影響體積電阻。當材料連續多次測量后容易產生極化,會使測量工作無法進行下去,出現指針反偏等異?,F象,這時須停止對這種材料測試,置于凈處8h-10h后再測量或者放在無水酒精內清洗,烘干,等冷卻后再進行測量
(4)經過處理的試樣及測量端的絕緣部分絕不能被臟物污染,以保證實驗數據的可靠性。
(5)若發現指針很快打出滿刻度,應立即將輸入短路開關置于“短路",測試電壓控制開關置于“關",等查明原因并排除故障后再進行測量。
(6)當輸入短路開關置于測量后,如果發現表頭無讀數,或指示很少,可將倍率逐步升高。
(7)若要重復測量時,應將試樣上的殘余電荷全部放掉方能進行。
數據處理
體積電阻率ρv
ρv=Rv(A/h),
A=(π/4)·d22=(π/4)(d1+2g)2         (3)
式中,ρv ——體積電阻率(Ω·m),
Rv ——測得的試樣體積電阻(Ω),
A ——測量電極的有效面積(m2),
d1 ——測量電極直徑(m),
h ——絕緣材料試樣的厚度(m),
g ——測量電極與保護電極間隙寬度(m),
表面電阻率ρv
ρs=Rs(2π)/㏑(d2/d1)          (4)
式中,ρv ——表面電阻率(Ω),
Rs ——試樣的表面電阻(Ω),
d2 ——保護電極的內徑(m),
d1 ——測量電極直徑(m)。
需要的數據
d1 = 5 cm
d2 = 5.4 cm
h = 0.2 cm
g = 0.2 cm
電阻率、體積電阻率、表面電阻率的區別與測定方法

什么是電阻率?

電阻跟導體的材料、橫截面積、長度有關。

導體的電阻與兩端的電壓以及通過導體的電流無關。

導體電阻跟它長度成正比,跟它的橫截面積成反比.

(1)定義或解釋

電阻率是用來表示各種物質電阻特性的物理量。用某種材料制成的長為1米、橫截面積為1mm2米。的導體的電阻,在數值上等于這種材料的、電阻率。

(2)單位

在國際單位制中,電阻率的單位是歐姆·米。一般常用的單位是歐姆·毫米2/米。

(3)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屬性。

什么是體積電阻率?

體積電阻率,是材料每單位體積對電流的阻抗,用來表征材料的電性質。通常體積電阻率越高,材料用做電絕緣部件的效能就越高。通常所說的電阻率即為體積電阻率。

,式中,h是試樣的厚度(即兩極之間的距離);S是電極的面積,ρv的單位是Ω·m(歐姆·米)。

材料的導電性是由于物質內部存在傳遞電流的自由電荷,這些自由電荷通常稱為載流子,他們可以是電子、空穴、也可以是正負離子。在弱電場作用下,材料的載流子發生遷移引起導電。材料的導電性能通常用與尺寸無關的電阻率或電導率表示,體積電阻率是材料導電性的一種表示方式。

簡言之,在絕緣材料里面的直流電場強度與穩態電流密度之商,即單位體積內的體積電阻.

什么是表面電阻率?

表面電阻:在試樣的某一表面上兩電極間所加電壓與經過一定時間后流過兩電極間的電流之商;訪伸展流主要為流過試樣表層的電流,也包括一部分流過試樣體積的電流成分.在兩電極間可能形成的極化忽略不計.

表面電阻率:在絕緣材料的表面層的直流電場強度與線電流密度之商,即單位面積內的表面電阻.

材料說明

A、通常,絕緣材料用于電氣系統的各部件相互絕緣和對地絕緣,固體絕緣材料還起機械支撐作用.一般希望材料有盡可能高的絕緣電阻,并具有合適的機械、化學和耐熱性能.

B、體積電阻班組可作為選擇絕緣材料的一個參數,電阻率隨溫度和濕度的京戲化而顯著變化.體積電阻率的測量常常用來檢查絕緣材料是否均勻,或都用來檢測那些能影響材料質量而又不能作其他方法檢測到的導電雜質.

C、當直流電壓加到與試樣接觸的兩電極間時,通過試樣的電流會指數式地衰減到一個穩定值.電流隨時間的減小可能是由于電介質極化和可動離子位移到電極所致.對于體積電阻小于10的10Ω.m

的材料,其穩定狀態通常在1min內達到.因此,要經過這個電化時間后測定電阻.對于電阻率較高的材料,電流減小的過程可能會持續幾分鐘、幾小時、幾天,因此需要用較長的電化時間.如果需要的話,可用體積電阻率與關系來描述材料的特性 .

D、由于體積電阻總是要被或多或少地包括到表面電阻的測試中去,因些近似地測量表面電阻,測得的表面電阻值主要反映被測試樣表面污染的程度.所以,表面電阻率不是表面材料本身特性的參數,而是一個有關材料表面污染特性的參數.

當表面電阻較高時,它常隨時間以不規則的方式變化.測量表面電阻通常都規定11min的電化時間.

電阻率的測量方法和精度

1、方法:測量高電阻常用的方法是直接法和比較法.

直接法是測量加在試樣上的直流電壓和流過試樣的電流而求得試樣電阻.直接法主要有檢流計法和直流放大法(高阻計法)比較法主要有檢流計法和電橋法.

2、精度:對于大于10的10Ω的電阻,儀器誤差應在±20%的范圍內;對于不大于10的10Ω的電阻,儀器誤差應在±10%的范圍內.

3、保護:測量儀器用的絕緣材料一般只具有與被測材料差不多的性能.試樣的測試誤差可以由下列原因產生:

①外來寄生電壓引起的雜散電流通渠道.通常不知道它的大小,并且有漂移的特點;

②測量線路的絕緣材料與試樣電阻標準電阻器或電流測量裝置的并聯.

使用高電阻絕緣奢侈可以改善測量誤差,但這種方法將使儀器昂貴而又笨重,而且對高阻值試樣的測量仍不能得到滿意的結果.較為滿意的改進方法是使用保護技術,即在所有主要的絕緣部位安置保護導體,通過它截信了各種可能引起誤差的雜散電流;將這些導電聯接在一起組成保護系統,并與測量端形成一個三端網絡.當線路連接恰當時,所有外來寄生電壓的雜散電流被子保護系統分流到測量電路以下,這就可大大減少誤差的可能性.

在系統的保護端和被保護端之間存在的電解電勢,接觸電勢或熱電運勢較小時,均能補償掉,使它們在測量中不引起顯著誤差.

在電流測量中,由于被保護端和保護端之間的電阻與電流測量裝置并聯可能產生誤差,因此前者至少應為電流測量裝置輸入電阻的10倍,最好為100倍.在電橋法測量中,保護端與測量端帶有大致相同的電位,但電橋中的一個標準電阻與不保護端和保護端之間的電阻并聯,因此,后者至少為標準電阻的10倍,最好20倍.

在開始測試前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無窮大的電阻.可用一些已知值的標準電阻業檢查設備運行是否良好.

體積電阻率

為了測業體積電阻率,使用的保護系統應能抵消由表面電流引起的誤差.對表面泄漏可忽略的試樣,在測量體積電阻時可以去掉保護.

在被保護電極與保護電極之間的試樣表面上的間隙寬度要均勻,并且在表面泄漏不致引起測量誤差的條件下間隙應盡可能窄,實際使用時最小為1MM.

表面電阻率為測定表面電阻率,使用的保護系統應盡可能地抵消體積電阻引起的影響。




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