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硅胶体积电阻率测试仪

简要描述:硅胶体积电阻率测试仪-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。

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  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2022-01-17
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详细介绍

硅胶体积电阻率测试仪

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、硅胶体积电阻率测试仪-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)。表面电导率是表面电阻率的倒数。

3.1.5 电导率,体积,n——体积电导乘以试样的体积尺寸比(电极间的距离除以电极的截面积),如果电极位于单位立方体相对的面上,体积电导率在数值上等于两电极间的

体积电导。

3.1.5.1 讨论——体积电导率的单位是S/cm或S/m,体积电导率是体积电阻率的倒数。

3.1.6 适度导电,adj——描述体积电阻率在1到10000000Ω-cm的固体材料。

3.1.7 电阻,绝缘,R,n——施加在两电极间(或在试样上)的直流电压与它们i之间的总体积和表面电流之比。

3.1.7.1 讨论——绝缘电阻是绝缘电导的倒数。

3.1.8 电阻,表面,R,n——施加在两电极间(试样表面)的直流电压与它们之s间的电流之比。

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。

4、测试方法概述

4.1 材料样品或电容器的电阻或电导是通过测量规定条件下的电流或电压降得到的。通过使用合适的电极系统有可能分别测量表面和体积电阻或电导。当所需

的试样和电极尺寸已知时,电阻率和电导率可以通过计算得到。

5、意义和使用

5.1 绝缘材料被用来隔绝电气系统中的部件和将部件与地隔绝,同时也为部件提供力学支撑。为了达到这个目的,希望部件的绝缘电阻在与可承受的力学、化学

和耐热性一致的前提下能够尽可能的高。由于绝缘电阻或电导包含了体积和表面电阻或电导,当试样与电极与其实际使用过程中的形状相同时,测量值最为有用。

表面电阻或电导随湿度变化很快,然而体积电阻或电导却变化很慢,尽管体积电阻或电导最终的变化可能更大。

5.2 电阻率或电导率能用来间接预测一些材料的低频介质击穿和介质损耗角,电阻率和电导率经常被用来间接地表征含水量、固化度、机械连接和各种类型的材

料退化。这些间接测量的有效性取决于理论或实验研究相关联的程度。表面电阻的下降可能导致电介质击穿电压的升高,这样才不至于由于两电极间的表面渗漏引起测量过程的误差这对于诸如静电计之类的高输入阻抗仪器尤其重要)。如果间隙是试样厚度的两倍,如9.3.3中所提及的那样,以便于试样可以用来测定表面电阻和表面电导,

由于电极延伸到间隙的中心,可以精确地测定1号电极的有效面积。如果在特殊条件下,需要更精确的测定1号电极的有效面积,通过附录X2可以获得间隙宽

度的修正值。3号电极可以具有任意形状,使其所有点至少离2号电极的内边缘的距离至少为试样厚度的2倍。

9.2.4 对于管状试样,1号电极应包围试样外侧,而且其轴线长度至少是试样壁厚的4倍。关于间隙宽度的注意事项与9.2.3中所述一样。2号电极由管状试样两端

的环绕电极组成,这两部分通过外部电路连接。这些部分的轴向长度至少应是试样壁厚的2倍。3号电极必须覆盖试样的内表面,轴向长度必须超过间隙外侧边

缘至少2个试样壁厚,管状试样可能采取绝缘线的形状或者电缆的形状。如果电极长度超出试样厚度的100倍,被保护电极的端部效应可以忽略不计,而

且也不需要精确控制保护电极之间的间距。因此,当水作为1号电极时,1号电极和2号电极之间的间距可能只有几厘米,使电极之间存在足够的表面电阻。在

这种情况下,没有对间隙宽度做修正。

9.3 表面电阻或电导的测定

9.3.1 测试试样可以具有任何实际的形状,与具体物体相一致,例如平板、带或管。


9.3.2配置是为体积电阻与其表面高度相关的试样所设计的。然而,对于刚性带而言,模塑和机械加工表面的组合一般使得到的结果不具有确定性。

当应用于宽度远大于厚度的试样时,图3的配置更加令人满意,因为切割边缘效应更小。因此,这种配置更适合于测试条带之类的薄试样,而不是测试相对较厚

的试样。若没有考虑到前文所述的局限性,图2和图3的配置不能用来测定表面电阻和电导。

9.3.3三电极配置可用于材料对比。1号电极和2号电极间的表面间隙的电阻或电导可通过采用1号电极作被保护电极、2号电极作保护电极

和3号电极作未保护电极直接测定得到。如此测定得到的电阻或电导实际上是1号电极和2号电极间表面电阻或电导与两电极间的一些体积电阻或电导并联的

结果。对于这种配置,除薄试样的表面间隙宽度g比材料厚度的2倍大得多外,g一般约为试样厚度的2倍。

9.3.4 超薄试样具有非常低的体积电阻率以至于被保护电极和保护体系间的低电阻会引起过大的误差,因此可能需要特殊的技术手段和试样尺寸。

9.4 液体绝缘电阻——液体绝缘材料的取样、测试电池的选取和清理电池的方法都应该与测试方法D1169保持一致。

10、试样安装

10.1 在测试前安装试样的过程中,确保电极与电极之间或电极与地之间不存在导电路径十分重要,因为这将极大的影响测量仪器的读数。避免使用裸露的手指接触绝缘表面,而应使用醋酸纤维手套。为了进行体积电阻或电导的参照实验,在条件处理之前需用合适的溶剂处理清理表面。在测量表面电阻之前,查看对比试样和参照试样是否需要进行表面清理。如果需要进行表面清理,记录下任何表面清理的细节。


11、表面清理

11.1 按D6054中的做法处理试样。

11.2 循环空气测试箱或E104、D5032中描述的方法对于控制相对湿度十分有用。

12、步骤

12.1 绝缘电阻或电导——在测试箱内正确的安装试样。如果测试箱与条件处理箱是同一个(推荐采用的步骤),试样应该在条件处理之前安装好。使用具有要求灵敏度和精度的一款设备进行测量(见附录X3)。除非另有说明,使用60s的充电时间和施加500±5V的电压。

12.2 体积电阻率或电导率——测量并记录电极尺寸和保护间隙的宽度g。计算电极的有效面积。使用具有要求灵敏度和精度的一款设备测量电阻。除非另有说明,使用60s的充电时间和施加500±5V的直流电压。

12.3 表面电阻或电导:

12.3.1 测量电极尺寸和电极间距g。使用具有要求灵敏度和精度的设备测量1号电极和2号电极间的表面电阻或电导。除非另有说明,使用60s的充电时间和施加500±5V的直流电压。

12.3.2 当使用图3中的电极配置时,P是试样横截面的周长。对于条带类的薄试样,该周长实际上降低至宽度的2倍。

12.3.3 当使用图6中的电极配置时,而且在已知相比于表面电阻(例如湿气污染了良好绝缘材料的表面),体积电阻非常高的情况下,P是电极长度的2倍或圆筒周长的2倍。

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。

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

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



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