压电陶瓷片的电阻率的测试仪

压电陶瓷片的电阻率的测试仪

该标准发布在名为D 257的标准文件中；紧跟标准文件名称后的数字表示最初采用的年

份，对于修订版本而言，表示最近一次修订的年份。括号里的数字表示最近一次通过审批的

年份，上标ε表示自从最后一次修订或通过审批以来的编辑性的修改。

1、适用范围

1.1这些测试方法涵盖了直流绝缘电阻率、体积电阻率和表面电阻率的测量步骤。通过试样、电极的几何尺寸和这些测量方法可以计算得到电绝缘材料的

  体积和表面电阻，同时也可以计算得到相应的电导率和电导。

1.2这些测试方法不适用测量适度导电的材料的电阻和电导。采用测试方法D4496来表征这类材料。

1.3这个标准描述了测量电阻或电导的几种可替换的方法。某种材料的测试方法是采用适用于该材料的标准ASTM测试方法，而且这种标准测试方法

    定义了电压应力的极限值和有限的通电时间，以及试样的外形和电极的几何形状。这些单个的测试方法能更好的表示出结果的精度和偏差。

1.4测试步骤出现在下列部分中：测试方法或步骤部分

1.5 这个标准并没有列出与其应用相关的所有安全方面的考虑。使用该标准的用户需要建立适当安全、健康的操作规范和确立使用前监管限制的适用范围。

2、压电陶瓷片的电阻率的测试仪-参考文件

2.1 ASTM标准

D150 电绝缘固体的交流损耗特性和介电常数的测试方法

D374 电绝缘固体的厚度的测量方法

D1169 电绝缘液体的电阻率的测试方法

D1711 与电绝缘体相关的术语

D4496 适度导电材料的直流电阻和电导的测试方法

D5032 通过水甘油溶液保持恒定相对湿度的做法

D6054 处理测试用电绝缘材料的方法

E104 通过水溶液保持恒定的相对湿度的做法

3、术语

3.1 定义——下列定义来自于术语D1711中，并被应用到本标准所使用的术语中。

3.1.1 电导，绝缘，n——两电极之间（或试样中）总的体积和表面电流与两电极间直流电压之比。

3.1.1.1 讨论——绝缘体的电导是其电阻的倒数。

3.1.2 电导，表面，n——两电极间（试样表面）的电流与两电极间的直流电压之比。

3.1.2.1 讨论——（一些体积电导不可避免的包含在实际的测量中）表面电导是表面电阻的倒数。

3.1.3 电导，体积，n——两电极间试样体积范围内的电流与两电极间直流电压之比。

3.1.3.1 讨论——体积电导是体积电阻的倒数。

3.1.4 电导率，表面，n——表面电导乘以试样的表面尺寸比（电极间的距离除以电极的宽度，这规定了电流路径），如果两电极位于正方形材料的对边上，表面

电导率在数值上等于两电极间的表面电导。

3.1.4.1 讨论——表面电导率用西门子来表示，通常为西门子/平方（正方形材料的尺寸与材料属无关）。表面电导率是表流之比。

3.1.8.1 讨论——（一些体积电阻不可避免的包含在实际的测量结果中）表面电阻是表面电导的倒数。

3.1.9 电阻，体积，Rv，n——施加在两电极间（或在试样中）的直流电压与它们之间的试样中的电流之比。

3.1.9.1 讨论——体积电阻是体积电导的倒数。

3.1.10 电阻率，表面，ρs，n——表面电阻乘以试样的表面尺寸比（电极宽度除以电极间的距离，规定了电流路径），如果两电极位于正方形材料的对边上，表

面电阻率在数值上等于两电极间的表面电阻。

3.1.10.1 讨论——表面电阻率用欧姆表示，通常为欧姆/平方（正方形材料的尺寸与材料属无关）。表面电阻率是表面电导率的倒数。

3.1.11 电阻率，体积，ρv，n——体积电阻乘以试样的体积尺寸比（两电极间试样的截面积除以电极间的距离），如果电极位于单位立方体相对的面上，体积电

阻率在数值上等于两电极间的体积电阻。

3.1.11.1 体积电阻率的常用单位是Ω-cm或Ω-m。体积电阻率是体积电导率的倒数。

13、计算

13.1 用表1中的公式计算体积电阻率ρ和体积电导率γ。

13.2用表1中的公式计算表面电阻率ρ和表面电导率γ。

计算值，以西门子每平方为单位的表面电导率的计算值。

14.1.11 声明报告数值是表观上的还是稳态的。

14.1.11.1 仅当测试过程中，后75%的充电时间中回路中电流大小变化在±5%内，才能得到稳态值。其他情形下的测试，都被认为是表观上的。

15、精度和偏差

15.1 精度和偏差会内在的受到选择的方法、设备和试样的影响。对于其分析详见第7部分和第9部分，尤其是7.5.1-7.5.2.5。

16、关键词

注解X1.1——电绝缘材料的电阻可能会受到在温度中暴露时间的影响，因此，对4比测试需要等价的温度条件处理期。

注解X1.2——如果电绝缘材料在提高温度处理后显示了退化的迹象，该信息必须包含在测试数据中。

X1.3 温度和湿度——固体介电材料的绝缘电阻随温度升高而降低，如X1.2中描述的那样，随湿度升高而降低，体积电阻对温度变化尤其敏感，表面电阻随湿度

变化很快。这两种情况下，电阻都是呈指数变化。对于某一些材料，从25到100℃的温度变化可能导致绝缘电阻或电导变化100000倍，这通常是因为温度和湿度

含量变化的联合作用。温度变化的单独影响通常要小得多，从25%到90%的相对湿度的变化可能会改变绝缘电阻或电导1000000倍甚至更多。绝缘电阻或电导是

试样体积和表面电阻或电导的函数，而且表面电阻几乎随着相对湿度的变化而立即变化。因此，绝对有必要在条件处理期间保持温度和相对湿度在

很小的范围内，而且绝缘电阻或电导的测量要在的条件处理环境中进行。另一点不能忽视的是，当相对湿度超过90%时，条件处理体系可能导致温度和相对

湿度的波动，从而引起表面凝结。这个问题可以通过在略高温度下使用等价绝对湿度来避免，由于均衡湿度含量在温度变化较小时几乎保持不变。在确定湿度对

体积电阻或电导的影响时，需要延长条件处理期，因为电介质吸收水分的过程相对缓慢。一些试样需要数月才能达到平衡。在不能使用如此长的条件处理期时，

使用更薄的试样或者均衡态附近的对比测试可能是合理的选择，但是细节必须包含在测试报告中。

X1.4 充电时间除了涉及一个额外的参数-充电时间（在一些情况下是电压梯度）外，介电材料的测量与导体并没有本质的不同。在这两种情况下，都会涉及施加电压和电

流的关系。对于介电材料，与未知电阻相串联的标准电阻必须具有相对较低的值，所以全部电压几乎都施加在未知电阻上，当电位差异施加在试样上时，通过它的

电流一般会朝一个极限值逐渐降低，该极限值可能比1min结束时观测到的电流值的0.01小。这个电流随时间的降低是由于介电吸收（界面极化、体积充电等

等）和运动离子向电极的扫略。一般来说，电流和时间的关系的表达形式通常是-mI(t)=At，在初始充电完成之后，直到真实泄露电流成为一个重要的影响因素。

在此关系式中，A是一个常数，数值上是单位时间的电流，而m值通常是在0到1之间取值。根据试样材料的特征，电流降至最小值1%范围内所需的时间可

能从几秒钟到几个小时，因此，为了确保给定材料的测量值具有可比性，有必要充电时间。按照惯例，充电时间通常为1min。对于一些材料而言，误导性

结论可能来源于任意充电时间下得到的测试结果。在给定材料的测试条件下得到电阻-时间曲线或电导-时间曲线作为选择合适充电时间的基础，这点必须在该材

料的测试方法中指明，或者这种曲线应该被用来作对比。有时，我们会发现电流随时间而增大。在这种情况下，使用时间曲线或者进

行特殊研究以及进行独立决策都需要考虑充电时间。

X1.5 电压值

X1.5.1 试样的体积和表面电阻或电导可能都对电压敏感。在这种情况下，测量类似样品时，有必要使用相同的电压梯度，从而使测量值具有可比性。另外，施加

电压值应在电压至少5%的范围内，这是一个独立于X1.7.3的要求，X1.7.3中讨论了电压的调节和稳定，而且涉及可感知的试样电容。

X1.5.2 通常施加在完整试样上的测试电压是100,250,500，1000，2500,5000,10000和15000V。其中最常使用的是100和500V。高电压用来研究材料的电压-电阻或

电压-电导特征（使测试在工作电压或工作电压附近进行），或者提高测试的灵敏度。

X1.5.3 取决于湿度含量的一些材料的试样电阻或电导可能会受到施加电压极性的影响，由电解作用或者离子迁移引起的这种效果，尤其是在不均匀的场的作用

下更加明显，例如在电缆中发现内部导体的测试电压梯度比外部表面更大。在电解和离子迁移存在于试样中时，当相对于大电极而言的小测试电极电位为负时，

电阻更小。在这种情况下，需要根据测试试样的要求指明施加电压的极性。

X1.6 试样轮廓

X1.6.1 试样绝缘电阻或电导的测量值来源于其体积和表面电阻或电导的合成效果。由于组件的相对值随材料的不同而变化，通过使用图1、图2和图3的电极

系统对比不同材料通常是不确定的，如果通过使用这些电极体系之一测得材料A比材料B有更高的绝缘电阻，并不能保证在其应用中比B具有更高的电阻。

X1.6.2 有可能设计试样和合适的电极配置用于分别评估体积电阻或电导和同一试样的近似表面电阻或电导。一般说来，这要求至少3个如此安排的电极使我们

能够选择电极对，因为测量电阻或电导主要需要选择体积电流路径或表面电流路径，而不是将这两者都算上。

X1.7 测量电路的不足

X1.7.1 许多固体介电试样的绝缘电阻在标准实验条件下很高，接近或超过表2中给出的最大测量极限值。除非极度关注测量电路的绝缘性，得到的测量值更多

的是设备的极限值而不是材料本身。因此，可能由于试样分路过多，参考电阻或者电流测量设备引起未知的泄露电阻或电导和其他参数大小的变化，从而导致测量的误差。

X1.7.2 电解质、接触或者热电势可能存在于测量电路中，来源于外界的泄露可能造成虚假电动势。除非在电流计和分流器的低电阻电路中，热电势一般并不重要。

当热电势存在时，检流计零点会出现随机的漂移。由气流造成的缓慢漂移可能很麻烦。电解电动势通常与潮湿试样和不同金属有关，但是当几片相同金属与潮湿

试样相接触时，高电阻探测器的保护电路中可以得到20mV或更高的电动势。如果电压施加在保护电极和被保护电极之间，在电压移除之后，极化电动势可能仍

然存在。真实的接触电动势只能通过静电计检测，并且它不是误差的来源。术语“虚假电动势"有时适用于电解电动势。为了保证不产生任何因素引起的虚假电

动势，在施加电压之前和移除电压之后都应该能观测到检测设备的偏差。如果这两者的偏差一样或者接近一样，可以对测量电阻或电导进行小范围的修正。如果

两者的偏差差别很大，或者接近测量的偏差，那么将有必要找出并且消除虚假电动势的来源。用于连接的屏蔽电缆中电容的变化能导致严重的困难。

X1.7.3 其中包含可检测的试样电容，施加电压的监控以及瞬时稳定性也应这样使电阻和电导的测量能达到规定的精度。外加电压短时间的瞬变和相对长时间的漂

移可能导致虚假电容的充放电，这将极大的影响测量的精度。尤其在电流测量手段中，这是一个很严重的问题。仪器测量的电流来源于电压瞬变，关系式为I=CxdV/dt。指针偏转的幅度和速率取决于下列因素：0

X1.7.3.1 试样的电容

X1.7.3.2 测量电流的大小

X1.7.3.3 电压瞬变的大小和持续时间，以及变化速率

X1.7.3.4 所使用的稳定电路提供具有各种特征传入瞬变的恒定电压的能力。

X1.7.3.5 与电流测试仪器的周期和衰减相比，能提供恒定时间的完整测试电路。

X1.7.4 电流测试仪器范围的改变可能会引入电流瞬变