大量程电阻率测试仪

大量程电阻率测试仪

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。

6、电极系统

6.1 制作电极的绝缘材料应该是一种容易应用、能与试样表面亲密接触，而且不因电极电阻或试样污染而引起明显误差。在测试条件下，电极材料应该能耐腐蚀。

对于组装试样的测试，例如通孔套管、电缆等等，采用的电极是试样的一部分或者是它的配件，绝缘电阻或电导的测量包含电极污染或配件材料的影响，而且在

实际使用中一般与试样性能有关。

6.1.1 接线柱和锥形针电极，提供了一种在刚性绝缘材料上施加电压来测量其电阻和电导性质的方法。这些电极在某种程度上模拟实际的使用条件，

       例如仪表盘和接线板上的接线柱。在绝缘材料的层压板表面树脂含量很高的情况下，采用锥针形电极得到的绝缘电阻可能比采用接线柱电极得到的小一些，这是锥形

       针电极与绝缘材料的接触更加紧密。测得的电阻或电导值受每根锥形针与绝缘材料接触、针的表面粗糙度以及绝缘材料上孔洞平滑度的影响。从不同试样得出结

      果的重复性不好。

6.1.2 金属条的主要设计目的是评价弹性胶带和很薄的固体试样的绝缘电阻和电导，这是一种非常简单和方便的控制电气质量的方法。当绝缘材料的宽度

       比厚度大得多时，这种布置在获得表面电阻或电导的近似值方面能够取得更加令人满意的效果。

6.1.3 具有商业应用的银漆（图4，图5和图6）具有很高的导电性，不论是空气干燥还是低温干燥的品种都具有能让水气渗透通过的多孔结构，因此施加电极后

       能对测试试样进行特定的条件处理。在研究电阻受湿度的影响和随温度的变化方面，这是一项非常有用的特征。然而，在使用导电涂料作为电极材料之前，必须

       确保涂料中的溶剂不会腐蚀材料，从而改变它的电气性质。配置好的刚毛刷可能会使保护电极获得相当平滑的边缘。然而，对于圆形电极，刻线圆盘和画电极轮

       廓线的银漆以及刷子包围区域的填料的使用使保护电极的边缘更加锋利。测试时可能会使用到一条窄的屏蔽胶带，避免了使用的压敏胶合剂污染试样表面。如果

       电极漆是喷射在上面的，可能还会使用到夹紧的外罩。

6.1.4 如果喷镀金属能与测试试样之间形成良好的粘接，测试时可能会使用它）。薄喷电极在能尽快投入使用方面具有一些优势，其多孔结构可

       能使试样能进行调整处理，但这点需要证实。必须使用窄带胶带或夹紧外罩使保护和被保护电极之间产生一条缝隙，使用不污染缝隙表面的胶带。

6.1.5 蒸发金属可能使用在与6.1.4中相同的条件下。

6.1.6 金属箔可能会被应用到试样表面作电极。用于电介质电阻或电导研究的金属箔的一般厚度是6-80μm。铅箔和锡箔最为常用，而且经常使用最少量

       的凡士林、硅油、油或其他合适的粘接材料将其粘接在测试试样上。这种电极在应用时需要通过足够平顺的压力消除所有的褶皱，而且在箔纸边缘多出的胶粘剂可以通过拭

       擦纸清理干净。一种非常有效的方法是用一个又硬又窄的滚筒（10-15mm宽）在表面向外滚动，直到滚筒在试样上没有留下明显的痕迹。该技术仅在具有平坦平

       面的试样上才能取得满意的效果。谨慎操作可使胶粘剂的膜厚减小到2.5μm。由于薄膜与试样串联，这将导致测量电阻过高。这个误差对于厚度小于250μm的

       低电阻率试样可能过大。硬滚筒也可以将尖锐颗粒压进或穿过薄膜（50μm）。箔电极不具有孔隙结构，因此使用该电极将不会导致测试试样受环境影响。在温度

      上升时，胶粘剂可能会失去其有效性，这就迫切需要使用备份金属平板。在合适的切割机的帮助下，可以从电极上切下一适当宽度的窄条形成保护电极和被保护

      电极。这种三端试样一般不能用来进行表面电阻和电导测量，因为油脂仍然残留在缝隙表面。想要在不影响电极邻近的边缘的前提下清理整个缝隙的表面是非常

      困难的。

6.1.7 可以将分散在水或其他合适介质中的胶体石墨（图4）刷在无孔的薄片绝缘材料上形成风干的电极。可能会用到屏蔽胶带和夹紧的外罩（6.1.4）。这种电极

       材料的使用需要满足下列所有条件：

6.1.7.1 测试材料必须保证石墨涂层在测试前不会发生剥离。

6.1.7.2 测试材料必须不容易吸收水分。

6.1.7.3 对试样的处理必须在干燥的气氛中（程序B，实行D6054），而且测量必须在相同的气氛下进行

6.1.8 液态金属给出的测量结果令人满意，而且可能是有效电阻测量中获得与试样必要接触的最好方法。液态金属形成的上部电极应该受到不锈钢圈的限制，通过在离液态金属较远的一侧刨边使每个钢圈较低的边缘变得尖锐。

7、大量程电阻率测试仪-仪器设备的选择和测试方法

7.1 电源——需要稳定的直流电压。经证实，电池或其他的稳定直流电压适合使用。

7.2 保护电路——不论是用两个电极（没有保护）测量绝缘材料的电阻或是用三端系统（两个电极加上保护），都需要考虑测试仪器和测试试样之间的电气连接。

    如果测试试样离测试仪器有一段距离，或测试试样在潮湿环境下测试，或试样的1015电阻相对较高（10-10欧姆），在测试仪器和测试设备之间很容易存在寄生阻力

    路径。保护电路可以最小化这些寄生路径的干扰。

  7.2.1 有保护电极——用同轴电缆（其核连到被保护电极上，保护层连到保护电极上）在测试设备和测试试样之间建立保护良好的连接。此处并没有强制使用同

         轴电缆（其保护层连到保护电极上）作为无保护的导线，虽然其使用能减小背景噪声。

7.2.2 无保护电极——用同轴电缆，其核连到一个电极上，保护层距离连核导线的终点约1cm左右

7.3 直接测量——用任何具有所需灵敏度和精度（通常10%足够）的设备都可以测量固定电压下通过试样的电流。有效的测量电流的设备包括静电计、带指示表

   的直流放大器以及电流计。附录X3中给出了典型的测量方法和电路。如果测试设备的刻度直接以欧姆为单位，测量电阻将不需要通过计算。

7.4 对比法——可能会使用惠斯特通桥回路来对比试样和标准电阻器的电阻。

7.5 精度和偏差的考量：

7.5.1通用——作为一项仪器选择的指南，相关的注意事项已总结列出在表二中，但这并不意味着所举例子是合适的选择。该表无意指出各种方法本身灵敏度

的极限和偏差，而是现代设备存在的明显的极限范围。在任何情况下，只有通过仔细的挑选和组合使用仪器设备，才能达到或超越这种极限。必须强调的是，考

虑的误差仅仅是仪表误差。而附录X1中讨论的误差是*不同的。其与后者的联系是，表二的最后一列列出了采用各种方法通过被保护电极和保护系统间绝缘

电阻分流的电阻值。一般说来，该电阻值越小，不适当的分流引起偏差的概率越小。

注解2——不管采用何种测量方法，只有通过仔细分析所有的数据来源和误差，才能获得最高的精度。从电路组成元件出发建立测量方法或者获得*集成的设备都是可行的。一般情

况下，采用高灵敏度电流计的测量方法比采用指示表和记录仪的方法需要更加稳固的安装。采用诸如电压表、电流计、直流放大器和静电计等指示器件的方法需要程度的人工调试，

而且方便读数，但是实验人员需要在某一特定时间读数。惠斯通电桥和电位计方法要求实验人员在保持平衡时聚精会神，但是特定时间的设置可以再空余

时间读取。

7.5.2 直接测量：

7.5.2.1 电流计-电压计通过电流-电压法测量电阻的最大误差百分率是电流计指示、电流计易读性和电压计指示的误差百分率的总和。例如：对于灵敏度为每刻

度500pA的电流计，将500V的电压施加到40GΩ（电导25pS）的电阻上时，电流计将偏离25个刻度线。如果该偏差能读到最近的0.5个刻线，而且标定误差是观测值的

±2%，合成的电流计误差不会超过±4%。如果电压表的误差是满刻度的±2%，电压表的读数达到满刻度时，测量电阻的最大误差是±6%，当电压表的读数达

到满刻度的1/3时，测量电阻的最大误差是±10%。满刻度附近读数的吸引力是显而易见的。

如果dx大约是满刻度偏转的1/4，其读数误差不会超过±4%，可以测量200GΩ量级的电阻，且最大偏差不超过±5.5%。7.5.2.4 电压变化率

测试结果的精确度直接与施加电压的测量的精度和静电计读数随时间的变化率成正比，静电计开关开启的时间以及所采用的刻度范围应使时间能精确测定

和得到满刻度读数。在这些条件下，精度能与其他测量电流的方法相比。