體積表面電阻率測定儀（超高電阻測量儀）-ZST-121

一、技術(shù)指標(biāo)

1、電阻測量范圍： 0.01×10⁴Ω ～1×10¹⁸Ω。

2、電流測量范圍為： 2×10^-4A～1×10^-16A

3、顯 示 方 式：數(shù)字液晶顯示

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

5、基本準(zhǔn)確度：1% (*注)

6、使用環(huán)境： 溫度：0℃～40℃，相對濕度<80%

7、機(jī)內(nèi)測試電壓： 10V/50V/100/250/500/1000V 任意切換

8、供電形式： AC 220V，50HZ，功耗約5W

9、儀器尺寸： 285ｍｍ× 245ｍｍ× 120 mm

10、質(zhì)量： 約5KG

二、工作原理

根據(jù)歐姆定律，被測電阻Rx等于施加電壓V除以通過的電流I。傳統(tǒng)的高阻計(jì)的工作原理是測量電壓V固定，通過測量流過取樣電阻的電流I來得到電阻值。從歐姆定律可以看出，由于電流I是與電阻成反比，而不是成正比，所以電阻的顯示值是非線性的，即電阻無窮大時，電流為零，即表頭的零位處是∞，其附近的刻度非常密，分辨率很低。整個刻度是非線性的。又由于測量不同的電阻時，其電壓V也會有些變化，所以普通的高阻計(jì)是精度差、分辨率低。

本儀器是同時測出電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流I，通過內(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和流過電阻的電流I是同時變化，其顯示的電阻值不象普通高阻計(jì)那樣因被測電壓V的變化或電流Ｉ的變而變，所以，即使測量電壓、被測量電阻、電源電壓等發(fā)生變化對其結(jié)果影響不大，其測量精度很高(0)，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分之幾。

三、典型應(yīng)用

1、測量絕緣材料電阻(率)

2、測量防靜電材料的電阻及電阻率

3、測量計(jì)算機(jī)房用活動地板的系統(tǒng)電阻值

4、測量防靜電鞋、導(dǎo)電鞋的電阻值

5、光電二極管暗電流測量

6、物理,光學(xué)和材料研究

四、符合標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 10581-2006 《絕緣材料在高溫下電阻和電阻率的試驗(yàn)方法》

GB/T 1692-2008 《硫化橡膠 絕緣電阻率的測定》

GB/T 2439-2001《硫化橡膠或熱塑性橡膠 導(dǎo)電性能和耗散性能電阻率的測定》

GB/T 12703.4-2010 《紡織品 靜電性能的評定 第４部分：電阻率》

GB/T 1410-2006《 固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方法》

測量技術(shù)的考慮和提高測量準(zhǔn)確度的途徑 ——針對絕緣材料等高阻樣品

提綱 

1. 對試樣和電極的要求 

1.1. 對試樣的要求 

1.2. 二電極系統(tǒng) 

1.3. 三電極系統(tǒng) 

1.4. 對電極材料的要求 

2. 影響測量準(zhǔn)確度的因素和提高測量準(zhǔn)確度的途徑

2.1. 氣候條件的影響和確定 

2.2. 工作條件—電壓、時間的影響和確定 

2.3. 環(huán)境條件—漏電流及外來干擾電勢的影響

1. 對試樣和電極的要求 

1.1.對試樣的要求 

★GB1410-16規(guī)定了試樣尺寸， 

★圓形平板試樣，直徑為φ100mm或φ50mm， 

★方形平板試樣為100×100mm2或50×50mm2，

★管狀試樣為長100mm或50mm， 

★試樣一般不小于3個。

★如果不是按照國標(biāo)嚴(yán)格制備的樣品，那么一般的制備原則是：試樣尺寸應(yīng)選擇的大一些， 以便安裝電極，同時克服材料不均勻性的影響。

1.2.二電極系統(tǒng)

★測量總電流，無法區(qū)分IV和IS，故而測到的是總電阻。 

★特點(diǎn)：簡單，方便，用于要求不高的場合。 

★考慮到試樣的不均勻性，為了使測得的數(shù)值真正反映材料的實(shí)際特性，電極的面積應(yīng)大一些。

1.3.三電極系統(tǒng)

★為了克服二電極系統(tǒng)無 法區(qū)分IV和IS的缺點(diǎn)， 需采用三電極測量系統(tǒng)。

★在二電極系統(tǒng)上增加了 保護(hù)電極，各電極尺寸也有國標(biāo)。 

★1 測量電極

★2 保護(hù)電極 

★3 待測樣品

★4 高壓電極

★在測量體電阻時，用測量電極(1)和高壓電極(4)， 保護(hù)電極(2)接地；在測量面電阻時，用測量電極 (1)和保護(hù)電極(2)，高壓 電極(4)接地。 

★由于有了保護(hù)電極，三電極系統(tǒng)在測量體電阻率時， 消除了面電導(dǎo)的影響；而測量面電阻率時又消除了 體電導(dǎo)的影響。

★電極尺寸的選擇，應(yīng)使得測量電極間的電場 盡可能均勻。 

★對于平板試樣，應(yīng)使保護(hù)電極與測量電極間 的間隙均勻，且盡可能的小，使測量電極邊 緣的電場不均勻性減小。 

★保護(hù)電極的寬度至少應(yīng)兩倍于樣品的厚度。 

★測量電極的尺寸要遠(yuǎn)大于樣品的厚度。 

★高壓電極應(yīng)比保護(hù)電極內(nèi)半徑大2h 。 

★可參見相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.三電極系統(tǒng)（測量裝置，絕緣）

★應(yīng)用三電極系統(tǒng)測量時，測量裝置通常是一個有 二個絕緣出線端的金屬匣，樣品放在其中。 

★匣子本身與保護(hù)電極相連。 

★如果線路上的保護(hù)電極接地，則匣接地。測量電極和高壓電極均應(yīng)用屏蔽線接入測量電路。 

★當(dāng)測量線路要求高壓電極接地時，則金屬匣必須對地絕緣，并且為了消除感應(yīng)電壓的影響，應(yīng)把它放在接地屏內(nèi)。對于測量電路，此時測量電極的引線必須有雙重屏蔽。

? 1 測量電極 ? 2 保護(hù)電極 ? 3 待測樣品 ? 4 高壓電極

            平板電極                             管形電極

1.4.對電極材料的要求

?電極與樣品表面有良好的接觸，其間沒有空氣 間隙、氣泡、空氣夾層，否則構(gòu)成雙層介質(zhì)。 

?電極與材料在試驗(yàn)條件下不起變化，而且不影響被測介質(zhì)的性能，更不能與介質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。 

?電極與試樣有良好的導(dǎo)電性； 

?制作容易、安裝方便、工作安全。

常用電極有 

塊狀金屬電極?：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，但是與試樣接觸不良。 

金屬箔電極?：與實(shí)驗(yàn)接觸良好，適于不吸油的試樣。表面致密 無孔洞，無法對試樣進(jìn)行正常化處理。 

銀漆多孔?：試樣內(nèi)部的潮氣容易擴(kuò)散出去，適合研究 材料絕緣電阻與溫（濕）度關(guān)系。

常用的電極材料

噴涂或真空蒸發(fā)金屬電極：與銀漆特性相似 

導(dǎo)電橡皮電極：接觸良好，適合潮濕環(huán)境測試，易氧化，不能用于高溫測量。 

石墨電極：接觸良好，制作方便，可用于高溫測量，不能用于易吸水或吸油的試樣。

導(dǎo)電液體電極（水銀電極）：接觸良好，水銀有毒，不能用于連續(xù)測量和高溫測量場合。

2. 影響測量準(zhǔn)確度的因素和提高測量準(zhǔn)確度的途徑 2.1.氣候條件的影響和確定 

※同樣的材料在不同的溫度、濕度下測得的結(jié)果也是不相同的。 

※因此必須在規(guī)定的溫度和濕度條件下進(jìn)行測 試。 

※如果偏離此條件，必須進(jìn)行校正。

正常化處理（預(yù)處理）

定義：是為了消除試樣在試驗(yàn)前條件與測試條件不一致而造成性能的差異，而對試樣進(jìn)行預(yù)處理的過程。

條件處理

※條件處理，為了考核材料能夠耐受溫度、濕度等各種因素影響的程度，或者測定材料在特定條件下的某種性能和變化規(guī)律，在試驗(yàn)前，將試樣置于規(guī)定溫度和濕度的大氣中或*浸泡在水（或其它液體）中，放置規(guī)定時間的處理。 

※我國規(guī)定的常態(tài)實(shí)驗(yàn)：溫度為20±5℃ ，相對濕度為65±5%

2.2.工作條件—電壓、時間的影響和確定 穩(wěn)定電流

※加電壓后，試樣中存在傳導(dǎo)電流、充電電流（干 擾） 、吸收電流（干擾）。 

※充電電流在閉合電源后的很短時間就降為零。 

※吸收電流與待測絕緣介質(zhì)材料特性有關(guān)，且隨時間逐漸減小，最后接近于零。

※作電流時間曲線，在電流穩(wěn)定后再測量。 

※實(shí)際中，一般材料在加電1分鐘左右，電流趨于穩(wěn)定。 

※通常規(guī)定，加電壓1分鐘后，再進(jìn)行測量。

試驗(yàn)電壓

※對于完整的理想絕緣介質(zhì)材料，試驗(yàn)電壓的大小與其絕緣電阻值無關(guān)。 

※實(shí)際材料總不可避免的存在雜質(zhì)和缺陷，使所測得的絕緣電阻值隨所加電壓的增加而降低。 

※所以，對于每種材料都要規(guī)定測試電壓的大小。

殘余電荷與靜電

※由于電解質(zhì)的極化特性，在直流電場中介質(zhì)與電極的分界面上將積聚有極化電荷，而在電極上相應(yīng)地增加了自由電荷。 

※當(dāng)外電場去除后，極化電荷逐漸消失，電極上的電荷隨極化電荷的消失而緩慢減少。 

※實(shí)例：若試樣先測體積電阻后立刻測表面電阻時，由于極化電荷的影響，可能使測得的表面電阻偏大，甚至高阻計(jì)指針反偏。

※絕緣介質(zhì)材料在制造、加工和測試等過程中還可能產(chǎn)生靜電，影響測量的準(zhǔn)確性。 

※因此，在測量時為消除極化電荷和靜電的影響，試樣要*放電。

2. 影響測量準(zhǔn)確度的因素和提高測量準(zhǔn)確度的途徑 

2.3. 環(huán)境條件—漏電流及外來干擾電勢

▲外來電勢按來源和性質(zhì)可分為：外界強(qiáng)電場的干擾、接觸電勢、熱電勢、電解電勢。 

▲測量前應(yīng)首先檢查有無外來電勢的影響。

檢查有無外來電勢的一般方法

▲觀察試樣在施加電壓前以及去除電壓后指示 器有無偏轉(zhuǎn)來確定。 

▲如有偏轉(zhuǎn)，說明存在外來電勢的影響。 

▲當(dāng)偏轉(zhuǎn)不大，可改變施加電源電壓極性（正、 反向），測量兩次取平均值。 

▲若外來干擾電勢很大，須找出其原因，并設(shè)法消除。

2.3. 環(huán)境條件外界強(qiáng)電場的干擾

在超高阻測量時的影響比較顯著。 

原理：通過雜散電磁耦合或者靜電感應(yīng)方式， 在測量回路中產(chǎn)生附加雜散電流，影響測量準(zhǔn)確度。 

例子：比如用“高阻計(jì)法”測電阻，本來電 流就很小，再經(jīng)放大，附加電流的影響就很大了。 

對策：在測量回路對外電場感應(yīng)敏感的地方， 如測量電極引線、分流器及檢流計(jì)等都應(yīng)有

接觸電勢和熱電勢

接觸電勢：產(chǎn)生在元件連接處以及不同金屬接觸處（如測量端的短路開關(guān)），由于逸出功不同而產(chǎn)生接觸電勢。 

熱電勢：在溫度很高時，由于熱的不均勻性，在檢流計(jì)、分流器等低阻回路中，將產(chǎn)生熱電勢（或溫差電勢）造成檢流計(jì)零點(diǎn)漂移。 

▲通常熱電勢很小，接觸電勢可以通過改善接頭來消除。

電解電勢

▲在潮濕環(huán)境下或試樣表面不清潔場合下，由于直流電場電解作用將在測量電極和保護(hù)電極之間產(chǎn)生，它可能達(dá)到較大的數(shù)值。 

對策：使試樣表面保持清潔，并置于干燥大氣中來減弱這種影響。

漏電流

▲測量線路的漏電流主要是各元件、開關(guān)、電極支架和檢流計(jì)接線的絕緣電阻不高而形成分路作用，這些漏電流流經(jīng)檢流計(jì)將造成測量誤差。

▲I1表示通過測量回路處于高壓端各元件到測量端的漏電流；I2表示從測量端到接地端的漏電流。

▲漏電流I1存在，將使測得試樣的電阻值偏小；而I2存在，將使得測量電阻值偏大。 

▲要減小I1，則必須提高R1，即提高高壓端各絕緣支撐的絕緣電阻。但是，這受到限制，特別是測量高絕緣電阻的試樣很難滿足。

高絕緣電阻測試時抑制漏電流的措施

保護(hù)技術(shù)的原理： 

▲只有通過檢流計(jì)的漏電流才能影響測量結(jié)果。 

▲將產(chǎn)生漏電流I1的所有高壓部分的 元件放在具有金屬夾層的雙層絕緣體上，金屬夾層接地。

在絕緣電阻測試中，必須檢查有無漏電流存在。 

檢查方法： 

▲斷開試樣測量端與分流器的連線，加上電源，合上所有開關(guān)，逐步增大檢流計(jì)靈敏度，視指示器有無偏置； 

▲如有偏轉(zhuǎn)，說明有漏電流通過指示儀器，必須找出原因并加以消除； 

▲檢流計(jì)無偏轉(zhuǎn)時才能進(jìn)行正式測量。

絕緣材料絕緣電阻的測量方法

標(biāo)準(zhǔn)的演變： 

GB/1410-2006（2006-06-01——至今）固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方法 

GB/1410-1989（1990-01-01——2006-06-01）固體絕緣材料體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方法 

GB/1410-78（更早）固體電工絕緣材料絕緣電阻、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)試驗(yàn)方法

標(biāo)準(zhǔn)截圖

關(guān)鍵詞：體積表面電阻率測定儀（超高電阻測量儀），體積電阻率測試儀，表面電阻實(shí)驗(yàn)