表面電阻率測定儀|高阻計（ZST-122）

1電阻率定義

電阻率(Resistivity)是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量，某種材料制成的長為1m，橫截面積為1m2的導(dǎo)體的電阻，在數(shù)值上等于這種材料的電阻率。它反映物質(zhì)對電流阻礙作用的屬性，它不僅與物質(zhì)的種類有關(guān)，還受溫度、壓力和磁場等外界因素影響。

電阻率是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。用某種材料制成的長為1m、橫截面積為1m2的導(dǎo)體的電阻，在數(shù)值上等于這種材料的電阻率。

國際單位制中，電阻率的單位是Ω·m，常用單位還有Ω·mm2/m

推導(dǎo)公式：

電阻率（resistivity）是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。在溫度一定的情況下，材料的電阻為： R=ρL/S

其中的ρ就是電阻率，L為材料的長度， S為材料的橫截面積。可以看出，材料的電阻大小跟材料的長度成正比，即在材料和橫截面積不變時，長度越長，材料電阻越大；而跟材料橫截面積成反比，即在材料和長度不變時，橫截面積越大，電阻越小。

由上式可知電阻率的定義為：ρ=RS/L

推導(dǎo)公式： R=ρV/S²,R=ρL²/V

注：推導(dǎo)公式假設(shè)V為材料體積且滿足 V=LS

對于橫截面不均勻的材料，可以將其看成由無數(shù)個長度極短的橫截面均勻材料串聯(lián)而成的。此時有

注：S(L)表示在長度為L處的橫截面積

說明：

1、電阻率ρ不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān)，還和導(dǎo)體的溫度有關(guān)。在溫度變化不大的范圍內(nèi)，幾乎所有金屬的電阻率都隨溫度作線性變化，即ρ=ρ₀(1+at)，式中t是攝氏溫度，ρ₀是0℃時的電阻率，a是電阻率溫度系數(shù)，利用這一性質(zhì)可制成電阻溫度計，有些合金電阻率受溫度的影響很小，常用來作標(biāo)準(zhǔn)電阻。

2、由于電阻率隨溫度改變，故對于某些電器的電阻，必須說明它們所處的物理狀態(tài)。如一個“220V，40W"電燈燈絲的電阻，正常發(fā)光時是1 210Ω，未通電時只有100Ω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(zhì)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。

影響因素：

電阻率不僅與材料種類有關(guān)，而且還與溫度、壓力和磁場等外界因素有關(guān)。金屬材料在溫度不高時，ρ與溫度t(℃)的關(guān)系是ρt=ρ0(1+at)，式中ρt與ρ0分別是t℃和0℃時的電阻率；a是電阻率的溫度系數(shù)，與材料有關(guān)。錳銅的a約為1×10-5/℃（其數(shù)值極小），用其制成的電阻器的電阻值在常溫范圍下隨溫度變化極小，適合于作標(biāo)準(zhǔn)電阻。已知材料的ρ值隨溫度而變化的規(guī)律后，可制成電阻式溫度計來測量溫度。半導(dǎo)體材料的a一般是負(fù)值且有較大的量值。制成的電阻式溫度計具有較高的靈敏度。有些金屬（如Nb和Pb）或它們的化合物，當(dāng)溫度降到幾K或十幾K（絕對溫度）時，ρ突然減少到接近0，出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，超導(dǎo)材料有廣泛的應(yīng)用前景。利用材料的ρ隨磁場或所受應(yīng)力而改變的性質(zhì)，可制成磁敏電阻或電阻應(yīng)變片，分別被用來測量磁場或物體所受到的機(jī)械應(yīng)力，在工程上獲得廣泛應(yīng)用 。

各種材料的電阻率都隨溫度而變化，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，因此金屬導(dǎo)體的電阻也隨溫度的升高而增大，利用電阻的這種性質(zhì)可以制作電阻溫度計；如果已知導(dǎo)體電阻隨溫度的變化情況，那么，測出導(dǎo)體的電阻，反過來就可以知道導(dǎo)體的溫度   。

應(yīng)用：

電阻率是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能好壞的物理量。電阻率小，導(dǎo)電性能好；電阻率大，導(dǎo)電性能差。電阻率的大小是由材料本身的性質(zhì)決定的，而同一種材料的電阻率又隨溫度的變化而變化，一般情況下溫度高，電阻率大。

可以看出，金屬和合金的電阻率都很小；而電木、橡膠的電阻率都很大。在使用時，可以根據(jù)需要，參照電阻率表選取合適的材料。例如，在供電、輸電、配電線路中，為了減小電阻，要選用銅、鋁等低電阻率的材料制作導(dǎo)線；而在用電器和電工工具的絕緣部分又要選用電木、橡膠等高電阻率的材料制作導(dǎo)線  。

在給空調(diào)等高耗能電器裝配專用導(dǎo)線時，由于它們的功率較大，工作電流較大，因此我們常選擇電阻率較小、線徑較大的銅導(dǎo)線。

各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化。純金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻溫度計就是利用金屬的這種特性制成的，它可以用來測量很高的溫度。精密的電阻溫度計是用鉑做的。已知鉑絲的電阻與溫度的對應(yīng)關(guān)系，只需測出鉑絲的電阻就可以知道環(huán)境溫度。有些合金如錳銅和康銅合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻 。

2原理

2.1  名詞術(shù)語

1) 絕緣電阻：施加在與試樣相接觸的二電極之間的直流電壓除以通過兩電極的總電流所得的商。它取決于體積電阻和表面電阻。

2) 體積電阻：在試樣的相對兩表面上放置的兩電極間所加直流電壓與流過兩個電極之間的穩(wěn)態(tài)電流之商；該電流不包括沿材料表面的電流。在兩電極間可能形成的極化忽略不計。

3) 體積電阻率：絕緣材料里面的直流電場強(qiáng)度與穩(wěn)態(tài)電流密度之商，即單位體積內(nèi)的體積電阻。

4) 表面電阻：在試樣的某一表面上兩電極間所加電壓與經(jīng)過一定時間后流過兩電極間的電流之商；該電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(qiáng)度與線電流密度之商，即單位面積內(nèi)的表面電阻。

2.2    測量原理

根據(jù)上述定義，絕緣體的電阻測量基本上與導(dǎo)體的電阻測量相同，其電阻一般都用電壓與電流之比得到。現(xiàn)有的方法可分為三大類：直接法，比較法，時間常數(shù)法。

這里介紹直接法中的直流放大法，也稱高阻計法。該方法采用直流放大器，對通過試樣的微弱電流經(jīng)過放大后，推動指示儀表，測量出絕緣電阻，

U—測試電壓(V)；R0—輸入電阻(Ω)；RX—被測試試樣的絕緣電阻(Ω)

當(dāng)R0《Rx時，則 Rx=(U/U0)·R0         (1)

式中：Rx——試樣電阻，(Ω)，

U——試驗(yàn)電壓，(V)，

U0——標(biāo)準(zhǔn)電阻R0兩端電壓，(V)，

R0——標(biāo)準(zhǔn)電阻，(Ω)。

測量儀器中有數(shù)個不同數(shù)量級的標(biāo)準(zhǔn)電阻，以適應(yīng)測不同數(shù)量級Rx的需要，被測電阻可以直接讀出。高阻計法一般可測1017Ω以下的絕緣電阻。

從Rx的計算公式看到Rx的測量誤差決定于測量電壓U、標(biāo)準(zhǔn)電阻R0以及標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓U0的誤差。

2.3   測量技術(shù)

通常，絕緣材料用于電氣系統(tǒng)的各部件相互絕緣和對地絕緣，固體絕緣材料還起機(jī)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(jī)械、化學(xué)和耐熱性能。

絕緣材料的電阻率一般都很高，也就是傳導(dǎo)電流很小。如果不注意外界因素的干擾和漏電流的影響，測量結(jié)果就會發(fā)生很大的誤差。同時絕緣材料本身的吸濕性和環(huán)境條件的變化對測量結(jié)果也有很大影響。

影響體積電阻率和表面電阻率測試的主要因素是溫度和濕度、電場強(qiáng)度、充電時間及殘余電荷等。體積電阻率可作為選擇絕緣材料的一個參數(shù)，電阻率隨溫度和濕度的變化而顯著變化。體積電阻率的測量常常用來檢查絕緣材料是否均勻，或者用來檢測那些能影響材料質(zhì)量而又不能用其他方法檢測到的導(dǎo)電雜質(zhì)。

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，因此只能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，表面電阻率不是表征材料本身特性的參數(shù)，而是一個有關(guān)材料表面污染特性的參數(shù)。當(dāng)表面電阻較高時，它常隨時間以不規(guī)則的方式變化。測量表面電阻通常都規(guī)定1min的電化時間。

（1）溫度和濕度：固體絕緣材料的絕緣電阻率隨溫度和濕度的升高而降低，特別是體積電阻率隨溫度改變而變化非常大。因此，電瓷材料不但要測定常溫下的體積電阻率，而且還要測定高溫下的體積電阻率，以評定其絕緣性能的好壞。由于水的電導(dǎo)大，隨著濕度增大，表面電阻率和有開口孔隙的電瓷材料的體積電阻率急劇下降。因此，測定時應(yīng)嚴(yán)格地按照規(guī)定的試樣處理要求和測試的環(huán)境條件下進(jìn)行。

（2）電場強(qiáng)度：當(dāng)電場強(qiáng)度比較高時，離子的遷移率隨電場強(qiáng)度增高而增大，而且在接近擊穿時還會出現(xiàn)大量的電子遷移，這時體積電阻率大大地降低。因此在測定時，施加的電壓應(yīng)不超過規(guī)定的值。

（3）殘余電荷：試樣在加工和測試等過程中，可能產(chǎn)生靜電，電阻越高越容易產(chǎn)生靜電，影響測量的準(zhǔn)確性。因此，在測量時，試樣要che底放電，即可將幾個電極連在一起進(jìn)行短路。

（4）雜散電勢的消除：在絕緣電阻測量電路中，可能存在某些雜散電勢，如熱電勢、電解電勢、接觸電勢等，其中影響最大的為電解電勢。用高阻計測量表面潮濕的試樣的體積電阻時，測量極與保護(hù)極間可產(chǎn)生20mv的電勢。試驗(yàn)前應(yīng)檢查有無雜散電勢。可根據(jù)試樣加壓前后高阻計的二次指示是否相同來判斷有無雜散電勢。如相同，證明無雜散電勢；否則應(yīng)當(dāng)尋找并排除產(chǎn)生雜散電勢的根源，才能進(jìn)行測量。

（5）防止漏電流的影響：對于高電阻材料，只有采取保護(hù)技術(shù)才能去除漏電流對測量的影響。保護(hù)技術(shù)就是在引起測量誤差的漏電路徑上安置保護(hù)導(dǎo)體，截住可能引起測量誤差的雜散電流，使之不流經(jīng)測量回路或儀表。保護(hù)導(dǎo)體連接在一起構(gòu)成保護(hù)端，通常保護(hù)端接地。測量體積電阻時，三電極系統(tǒng)的保護(hù)極就是保護(hù)導(dǎo)體。此時要求保護(hù)電極和測量電極間的試樣表面電阻高于與它并聯(lián)元件的電阻10～100倍。線路接好后，應(yīng)首先檢查是否存在漏電。此時斷開與試樣連接的高壓線，加上電壓。如在測量靈敏度范圍內(nèi)，測量儀器指示的電阻值為無限大，則線路無漏電，可進(jìn)行測量。

（6）條件處理和測試條件的規(guī)定:固體絕緣材料的電阻隨溫度、濕度的增加而下降。試樣的預(yù)處理?xiàng)l件取決于被測材料，這些條件在材料規(guī)范中規(guī)定。推薦使用GB10580《固體絕緣材料在試驗(yàn)前和試驗(yàn)時采用的標(biāo)準(zhǔn)條件》中規(guī)定的預(yù)處理方法。可使用甘油—水溶液潮濕箱進(jìn)行濕度預(yù)處理。測試條件應(yīng)與預(yù)處理?xiàng)l件盡可能地一致，有些時候(如浸水處理)不能保持預(yù)處理?xiàng)l件和測試條件一致時，則應(yīng)在從預(yù)處理環(huán)境中取出后在盡可能短時間內(nèi)完成測試，一般不超過5分鐘。

（7）電化時間的規(guī)定:當(dāng)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(shù)式地衰減到一個穩(wěn)定值。電流隨時間的減小可能是由于電介質(zhì)極化和可動離子位移到電極所致。對于體積電阻率小于1010Ω·m的材料，其穩(wěn)定狀態(tài)通常在1分鐘內(nèi)達(dá)到。因此，要經(jīng)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(xù)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，可用體積電阻率與時間的關(guān)系來描述材料的特性。當(dāng)表面電阻較高時，它常隨時間以不規(guī)則的方式變化。測量表面電阻通常都規(guī)定1分鐘的電化時間。

3、表面電阻率測定儀|高阻計（ZST-122）參數(shù)

型號：ZST-122

*電阻測量（Ω）：0—2×10¹⁹

電流測量（A）：  10^-16—2×10^-4

額定電壓（V）：10，25，50，100，250，500，1000

顯示：3 1/2位大屏帶背光數(shù)字顯示

*測量定時功能：1-7min自動讀數(shù)鎖定

*誤操作報警功能：有

*防濾波干擾功能：有

*電 源：內(nèi)置可充電電池

外形尺寸（mm）：320×290×115( l×b×h)

質(zhì)量（重量）：3KG

使用環(huán)境：溫度：0-40℃，相對濕度＜80%