表面、體積電阻率測(cè)試儀根據(jù)歐姆定律,被測(cè)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(cè)量電壓V固定,通過測(cè)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(shí),電流為零,即表頭的零位處是∞,其附近的刻度密,分辨率很低。整個(gè)刻度是非線性的。又由于測(cè)量不同的電阻時(shí),其電壓V也會(huì)有些變化,所以普通的高阻計(jì)是精度差、分辨率低。同時(shí)測(cè)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(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。
表面、體積電阻率測(cè)試儀的測(cè)量技術(shù):由于體積電阻總是要被或多或少地包括到表面電阻的測(cè)試中去,因此只能近似地測(cè)量表面電阻,測(cè)得的表面電阻值主要反映被測(cè)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(gè)有關(guān)材料表面污染特性的參數(shù)。當(dāng)表面電阻較高時(shí),它常隨時(shí)間以不規(guī)則的方式變化。測(cè)量表面電阻通常都規(guī)定1min的電化時(shí)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大。因此,電瓷材料不但要測(cè)定常溫下的體積電阻率,而且還要測(cè)定高溫下的體積電阻率,以評(píng)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(cè)定時(shí)應(yīng)嚴(yán)格地按照規(guī)定的試樣處理要求和測(cè)試的環(huán)境條件下進(jìn)行。
(2)電場(chǎng)強(qiáng)度:當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度比較高時(shí),離子的遷移率隨電場(chǎng)強(qiáng)度增高而增大,而且在接近擊穿時(shí)還會(huì)出現(xiàn)大量的電子遷移,這時(shí)體積電阻率大大地降低。因此在測(cè)定時(shí),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(cè)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(cè)量的性。因此,在測(cè)量時(shí),試樣要放電,即可將幾個(gè)電極連在一起進(jìn)行短路。
(4)雜散電勢(shì)的消除:在絕緣電阻測(cè)量電路中,可能存在某些雜散電勢(shì),如熱電勢(shì)、電解電勢(shì)、接觸電勢(shì)等,其中影響大的為電解電勢(shì)。用高阻計(jì)測(cè)量表面潮濕的試樣的體積電阻時(shí),測(cè)量極與保護(hù)極間可產(chǎn)生20mv的電勢(shì)。試驗(yàn)前應(yīng)檢查有無雜散電勢(shì)??筛鶕?jù)試樣加壓前后高阻計(jì)的二次指示是否相同來判斷有無雜散電勢(shì)。如相同,證明無雜散電勢(shì);否則應(yīng)當(dāng)尋找并排除產(chǎn)生雜散電勢(shì)的根源,才能進(jìn)行測(cè)量。
(5)防止漏電流的影響:對(duì)于高電阻材料,只有采取保護(hù)技術(shù)才能去除漏電流對(duì)測(cè)量的影響。保護(hù)技術(shù)就是在引起測(cè)量誤差的漏電路徑上安置保護(hù)導(dǎo)體,截住可能引起測(cè)量誤差的雜散電流,使之不流經(jīng)測(cè)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(cè)量體積電阻時(shí),三電極系統(tǒng)的保護(hù)極就是保護(hù)導(dǎo)體。此時(shí)要求保護(hù)電極和測(cè)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(shí)斷開與試樣連接的高壓線,加上電壓。如在測(cè)量靈敏度范圍內(nèi),測(cè)量?jī)x器指示的電阻值為無限大,則線路無漏電,可進(jìn)行測(cè)量。
(6)條件處理和測(cè)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(cè)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(shí)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(cè)試條件應(yīng)與預(yù)處理?xiàng)l件盡可能地一致,有些時(shí)候(如浸水處理)不能保持預(yù)處理?xiàng)l件和測(cè)試條件一致時(shí),則應(yīng)在從預(yù)處理環(huán)境中取出后在盡可能短時(shí)間內(nèi)完成測(cè)試,一般不超過5分鐘。
(7)電化時(shí)間的規(guī)定:當(dāng)直流電壓加到與試樣接觸的兩電極間時(shí),通過試樣的電流會(huì)指數(shù)式地衰減到一個(gè)穩(wěn)定值。電流隨時(shí)間的減小可能是由于電介質(zhì)極化和可動(dòng)離子位移到電極所致。對(duì)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(gè)電化時(shí)間后測(cè)定電阻。對(duì)于電阻率較高的材料,電流減小的過程可能會(huì)持續(xù)幾分鐘、幾小時(shí)、幾天,因此需要用較長(zhǎng)的電化時(shí)間。如果需要的話,可用體積電阻率與時(shí)間的關(guān)系來描述材料的特性。當(dāng)表面電阻較高時(shí),它常隨時(shí)間以不規(guī)則的方式變化。