体积表面电阻率测定仪

体积表面电阻率测定仪主要参数：

电阻率定义

电阻率(Resistivity)是用来表示各种物质电阻特性的物理量，某种材料制成的长为1m，横截面积为1m2的导体的电阻，在数值上等于这种材料的电阻率。它反映物质对电流阻碍作用的属性，它不仅与物质的种类有关，还受温度、压力和磁场等外界因素影响。

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。用某种材料制成的长为1m、横截面积为1m2的导体的电阻，在数值上等于这种材料的电阻率。

国际单位制中，电阻率的单位是Ω·m，常用单位还有Ω·mm2/m

推导公式：

电阻率（resistivity）是用来表示各种物质电阻特性的物理量。在温度一定的情况下，材料的电阻为：R=ρL/S

其中的ρ就是电阻率，L为材料的长度， S为材料的横截面积。可以看出，材料的电阻大小跟材料的长度成正比，即在材料和横截面积不变时，长度越长，材料电阻越大；而跟材料横截面积成反比，即在材料和长度不变时，横截面积越大，电阻越小。

由上式可知电阻率的定义为：ρ=RS/L

推导公式： R=ρV/S²,R=ρL²/V

注：推导公式假设V为材料体积且满足 V=LS

对于横截面不均匀的材料，可以将其看成由无数个长度极短的横截面均匀材料串联而成的。

说明：

1、电阻率ρ不仅和导体的材料有关，还和导体的温度有关。在温度变化不大的范围内，几乎所有金属的电阻率都随温度作线性变化，即ρ=ρ₀(1+at)，式中t是摄氏温度，ρ₀是0℃时的电阻率，a是电阻率温度系数，利用这一性质可制成电阻温度计，有些合金电阻率受温度的影响很小，常用来作标准电阻。

2、由于电阻率随温度改变，故对于某些电器的电阻，必须说明它们所处的物理状态。如一个“220V，40W"电灯灯丝的电阻，正常发光时是1 210Ω，未通电时只有100Ω左右 。

3、电阻率和电阻是两个不同的概念，电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性，电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性。

影响因素：

电阻率不仅与材料种类有关，而且还与温度、压力和磁场等外界因素有关。金属材料在温度不高时，ρ与温度t(℃)的关系是ρt=ρ0(1+at)，式中ρt与ρ0分别是t℃和0℃时的电阻率；a是电阻率的温度系数，与材料有关。锰铜的a约为1×10-5/℃（其数值极小），用其制成的电阻器的电阻值在常温范围下随温度变化极小，适合于作标准电阻。已知材料的ρ值随温度而变化的规律后，可制成电阻式温度计来测量温度。半导体材料的a一般是负值且有较大的量值。制成的电阻式温度计具有较高的灵敏度。有些金属（如Nb和Pb）或它们的化合物，当温度降到几K或十几K（绝对温度）时，ρ突然减少到接近0，出现超导现象，超导材料有广泛的应用前景。利用材料的ρ随磁场或所受应力而改变的性质，可制成磁敏电阻或电阻应变片，分别被用来测量磁场或物体所受到的机械应力，在工程上获得广泛应用 。

常用金属导体电阻率ρ(Ω·m)：(1)银1.65 ×10-8；(2)铜1.75 ×10-8；(3)金2.40×10-8；(4)铝2.83 ×10-8；(5)钨5.48 ×10-8；(6)铁9.78 ×10-8；(7)铂2.22 ×10-7；(8)锰铜4.4 ×10-7；(9)汞9.6 ×10-7；(10)康铜5.0 ×10-7；(11)镍铬合金1.0 ×10-6；(12)铁铬铝合金1.4 ×10-6；(13)铝镍铁合金1.6 ×10-6

可以看出，导体中纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。银的电阻率最小，但银的价格昂贵，通常很少用银做导线，只在特殊需要时才用，导线一般都用电阻率较小的铜或铝来制作，铝比铜便宜，因此铝导线用的很多。电炉、电阻器的电阻丝一般都用电阻率较大的合金来制作。

各种材料的电阻率都随温度而变化，金属的电阻率随温度的升高而增大，因此金属导体的电阻也随温度的升高而增大，利用电阻的这种性质可以制作电阻温度计；如果已知导体电阻随温度的变化情况，那么，测出导体的电阻，反过来就可以知道导体的温度  。

应用：

电阻率是反映导体导电性能好坏的物理量。电阻率小，导电性能好；电阻率大，导电性能差。电阻率的大小是由材料本身的性质决定的，而同一种材料的电阻率又随温度的变化而变化，一般情况下温度高，电阻率大。下表列出了常温下一些常见材料的电阻率。

由上表可以看出，金属和合金的电阻率都很小；而电木、橡胶的电阻率都很大。在使用时，可以根据需要，参照电阻率表选取合适的材料。例如，在供电、输电、配电线路中，为了减小电阻，要选用铜、铝等低电阻率的材料制作导线；而在用电器和电工工具的绝缘部分又要选用电木、橡胶等高电阻率的材料制作导线  。

在给空调等高耗能电器装配专用导线时，由于它们的功率较大，工作电流较大，因此我们常选择电阻率较小、线径较大的铜导线。

各种材料的电阻率都随温度的变化而变化。纯金属的电阻率随温度的升高而增大，电阻温度计就是利用金属的这种特性制成的，它可以用来测量很高的温度。精密的电阻温度计是用铂做的。已知铂丝的电阻与温度的对应关系，只需测出铂丝的电阻就可以知道环境温度。有些合金如锰铜和康铜合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻 。

体积表面电阻率测定仪工作原理：

根据欧姆定律，被测电阻Rx等于施加电压V除以通过的电流I。传统的高阻计的工作原理是测量电压V固定，通过测量流过取样电阻的电流I来得到电阻值。从欧姆定律可以看出，由于电流I是与电阻成反比，而不是成正比，所以电阻的显示值是非线性的，即电阻无穷大时，电流为零，即表头的零位处是∞，其附近的刻度非常密，分辨率很低。整个刻度是非线性的。又由于测量不同的电阻时，其电压V也会有些变化，所以普通的高阻计是精度差、分辨率低。
    本台电阻率测试仪是同时测出电阻两端的电压V和流过电阻的电流I，通过内部的大规模集成电路完成电压除以电流的计算，然后把所得到的结果经过A/D转换后以数字显示出电阻值，即便是电阻两端的电压V和流过电阻的电流I是同时变化，其显示的电阻值不象普通高阻计那样因被测电压V的变化或电流Ｉ的变化而变，所以，即使测量电压、被测量电阻、电源电压等发生变化对其结果影响不大，其测量精度很高()，从理论上讲其误差可以做到零，而实际误差可以做到千分之几或万分之几。

使用方法：

6.1接好电源线 
确保电源为220VAC/50Hz 
6.2接通电源 
   将电流电阻量程置于 104 档,电压量程置于10V，然后开机。
6.3调零 
在“Rx"两端开路的情况下,调零使电流表的显示为0000 .注意：在“Rx"两端不开路，如接在电阻箱或被测量物体上时调零后测量会产生很大的误差。一般一次调零后在测试过程中不需再调零。 完毕后关机。
6.4连接线路 
    接好测试线，将测试线将主机与屏蔽箱连接好，测体积电阻时测试按钮拨到Rv边，测表面电阻时测试按钮拨到Rs边。然后开机。
6.5选择合适的测量电压 
★电压选择开关在后面板，注意，在测试过程中不要随意改动测量电压，可能因电压的过高或电流过大损坏被测试器件或测试仪器; 
6.6测试 
测量时从低档位逐渐拔往高档，每拨一次稍停留1～2秒以使观察显示数字， 当被测电阻大于仪器测量量程时，电阻表显示“1"，此时应继续将仪器拨到量程更高的位置，当测量仪器有显示值时应停下，当前的数字乘以档次即是被测电阻值。当有显示数字时不要再往更高次档拨，否测仪器会过量程，机内保护电路开始工作，仪器测量准确度会下降。 
6.7 测试完毕将电阻电流量程拔至“104 "档，电压量程调至10V后关闭电源
★每测量一次均应将量程开关拨回到104“调零"档的量程位置以免开机或测量端短路时而损坏仪器。
6.8 测量电流及1015Ω以上超高电阻的测量应用测量电流后用欧姆定律以电压除以电流计算电阻的方法，详见8.5节内容。
6.9 体积电阻和表面电阻转换
★在测试过程中，使用屏蔽箱在进行体积电阻和表面电阻转换时，必须把电源关闭后进行档位转换，否则会导致电压冲击到主机无法显示或损坏。

测试步骤
1.打开设备电源开关，预热10分钟。
2.打开屏蔽箱门，将被测试品放置在三电极中间位置，试品应全部覆盖不保护电极。
3.按照图×的接线方式接好线，右侧蓝色线接被保护电极，中间黑色线接不保护电极，左侧黑色线接保护电极。
4.调整保护电极的位置，使保护电极和被保护电极之间的间隙均匀。
5.关闭屏蔽箱门，设置换挡时间（默认2s），电化时间（默认60s），厚度。
6.同一个试品需要测量表面电阻和体积电阻时，北京检测仪器一定要先测表面电阻后测体积电阻。将“表面/体积"档位开关至需要的档位。
7.按启动按钮，观察电阻值和档位的变化，当档位稳定开始电化计时，电化时间到后记录电阻值。
8.测试样品结束，观察高压指示灯灭，打开试验箱，换取试品，重复步骤2～7。
9.试验结束，关闭电源，用绸布盖住设备，北京检测仪器保持清洁。

注意事项

1.使用前务必详阅北京检测仪器说明书，并遵照指示步骤，依次操作。

2.设备必须在环境温度0～40℃，湿度不大于70%的环境下进行。

3.机壳必须可靠接地。

4.开机后必须预热不少于10分钟。

5.试品尺寸必须大于不保护电极面积。

6.试品必须放在屏蔽箱内并关上门进行测试。

7.同一个试品需要测量表面电阻和体积电阻时，北京检测仪器一定要先测表面

电阻后测体积电阻。

8.同一试品采用不同电压测试时，应先用低电压测试，再用高电压测试。反之

会使测试结果出现较大误差。

9.绝缘电阻越大，电化时间需要越长才能够趋于稳定，一般取值60s，也可根

据实际情况自行设定。

10.针对同一试品两次以上的测试，务必要确保两次测试时的环境条件（如：温

度、湿度等）及测试条件（如：充放电时间）一致，且有足够长的时间间

11.测试电压取1000V时，北京检测仪器测试电阻值1×107Ω～1×1016Ω，电

压取100V时，测试电阻值1×106Ω～1×1015Ω，电压取10V时，测试电阻值

1×105Ω～1×1014Ω。

使用注意事项：

★高阻测量一定要严格按使用方法步聚进行，否则有可能造成仪器*损坏或电人。 
7.1 应在“Rx"两端开路时调零（主机开机）
如接在电阻箱或被测量物体上时调零后测量会产生很大的误差。一般一次调零后在测试过程中不需再调零，但改变测量电压后可能要重新调零。 
7.2 禁止将“Rx"两端短路，以免微电流放大器受大电流冲击
7.3 在测试过程中不要随意改动测量电压， 
★随意改动测量电压可能因电压的过高或电流过大损坏被测试器件或测试仪器，而且有的材料是非线性的，即电压与电流是不符合欧姆定律，有改变电压时由于电流不是线性变化，所以测量的电阻也会变化。 
7.4 测量时从低次档逐渐拔往高次档 
★每拨一次稍停留1～2秒以便观察显示数字，当有显示值时应停下，记录当前的数字即是被测电阻值。若显示“1"时，表示欠量程应往高次档拔。直到有显示数字时为止。当有显示数字时不能再往高次档拨，否则有可能损坏仪器(机内有过电流保护电路)。除104 Ω档之外，当显示低于1.99，表示过量程应换低档! 
7.5 大部分绝缘材料，特别是防静电材料的电阻值在加电压后会有一定变化而引起数字变化 
★由于本仪器的分辩率很高，因而会引起显示值的末尾几位数也变化，这不是仪器本身的问题，而是被测量对象的导电机理复杂而使得阻值有些变化。在这种情况下往往取2位有效数就够了。 
7.6 接通电源后，手指不能触及高压线的金属部分 
★本仪表有二连根线:高压线(红)和微电流测试线。在使用时要注意高压线，开机后人不能触及高压线，以免电人或麻手。 
7.7 测试过程中不能触摸微电流测试端 
★微电流测试端zui怕受到大电流或人体感应电压及静电的冲击。所以在开机后和测试过程中不能与微电流测试端接触，以免损坏仪表。 
7.8 在测量高阻时，应采用屏蔽盒将被测物体屏蔽. 
★在测量大于1010 Ω以上时，为防止外界干扰面而引起读数不稳。 
7.9 每次测量完时应将量程开关拨回“104 "档再进行下次测试
在测量时应逐渐将量程开关拨到高阻档，测量完时应将电流电阻量程、电压量程开关拨回低档。以 确保下次开机时量程开关处在低阻量程档。

校验方法

1电压校验

1.1将触控屏上“体积/表面"档位开关至“体积"档，中间黑色线接电压表的正极，屏蔽箱内部壳体接线柱接电压表负极。

1.2在触控屏设置界面设置所要校验的电压值（1000V/500V250V/100V）。

1.3按启动按钮，待电压稳定后读取电压表的数值并记录。

2 电阻校验

2.1将将触控屏上“体积/表面"档位开关至“体积"档，中间黑色线接标准电

阻的一端，右侧蓝色线接电阻的另一端，北京检测仪器左侧黑色线接电阻的屏

蔽端。

2.2按照标准电阻的额定电压值选择直流电压档位，按启动按钮，待电阻值稳

定后读取数据并记录。

可能影响测量结果的各种因数

1、 测量时间对测量结果的影响

在测量电线电缆、大型电机、变压器等大容量电器时，由于被测器件中存在较大的分布电容以及绝缘材料的介质吸收与极化现象，其充电时间常数可能高达数十分钟，在测量开始时，电容性电流占主导地位，电阻示值很小，随着电容电流逐渐衰减，仪表电阻示值呈缓慢上升，这是正常现象（如果电阻示值很快稳定，反而说明在测量开始时电导性泄漏电流就在在测量电流中占主导地位，北京检测仪器这是被测对象因受潮而导致绝缘不良的一个主要特征）。为了取得一个比较确定的测量结果，通常对被测器件规定一个特定的测量时间（如电线电缆规定为1分钟），可以通过设置仪器的定时器获得所需的定时时间。
2、重复测量对测量结果的影响
在测量电线电缆、大型电机、变压器等大容量电器的绝缘电阻时，如在短时间内进行重复测量，则二次测量示值将明显比第一次测量示值高，这是由于被测器件中存在第一次测量所施加的残余电荷的缘故。这些器件充电时间很长，同样，放电时间也很长，在没有充分放电的情况下重复测量，充电效果是叠加的，其等效作用是延长了后一次测量实际上的测量时间，电阻示值自然较高。因此，北京检测仪器测量结果应以第一次测量为准，如要进行第二次测量则必须对被测器件进行充分放电后（一般为数十分钟至数小时）才能进行。
3、测量电压对测量结果的影响
不同的测量电压可能会导致不同的测量结果，通常是测量电压越高，漏电流越大，电阻值越小，具体原因见 4.4.4节。
4、环境温度对测量结果的影响
电线电缆、电力器件、半导体元件等被测对象的绝缘电阻（或漏电流）有很大的温度系数，如硅二极管，环境温度每增加8-10 ℃，其反向漏电流就要增加一倍，绝缘电阻值降低一倍。为了取得一个比较确定的测量结果，通常对被测器件规定一个特定的测量环境温度，在其他温度下的测量结果，可以通过一定的公式换算到特定温度下的绝缘电阻。在超高阻及微电流测量中还必须
保证环境温度的稳定性，我厂在研发实践中发现，在变化的温度场中（ 如普通空调开启与停止之间有1-2℃的温度变化 ），北京检测仪器测试导线（聚乙烯介质的同轴电缆）会产生10-13A - 10-12A  数量级的干扰电流（由于材料的热释电效应引起），试验室建议采用连续送风的中央空调或变频式空调。
5、环境湿度对测量结果的影响
环境湿度对超高阻（>1013Ω）测量、绝缘材料表面电阻率测量、防静电工程表面电阻测量影响很大，这是由于绝缘材料表面吸湿效应所致。虽然3.1.1.2节中规定了仪表的正常工作条件为相对湿度不大于80%（无凝露），但这仅对仪表本身而言，在超高阻测量的情况下，被测对象（包括检定仪表用的高值标准电阻器）对环境湿度的敏感程度要远远高于仪表本身。因此在进行上述测量时环境湿度应不大于60% RH，进行高绝缘电阻试验的试验室通常应备有空气抽湿装置。
6、环境干扰对测量结果的影响
环境干扰对超高阻（>1012Ω）、微弱电流（<10-11A）测量结果的稳定性影响较大，用户应设法避免的环境干扰包括:
a)电磁场干扰：高压交流输电线，北京检测仪器大型电机、变压器、电磁铁、中频及高频加热装置以及产生电脉冲、电火花的干扰源包括手电钻、电吹风、电焊机、以及大功率电器的启动与停止，都可能造成测量结果不稳定。
b)机械振动：仪表及被测对象应保持静止，机械振动会在电路中产生压电效应、摩擦生电效应以及被测物与仪表之间分布电容的变化，影响测量结果的稳定性，尤其要保证被测对象及测量导线的绝对静止，在进行超高阻（>1013Ω）、极微弱电流（<10-12A）测量时，建议采用带有双重屏蔽层的低噪声电缆作测量导线，最好采用以空气为绝缘介质的金属硬管空气电缆。
c)人体感应：因为人体与仪表及被测对象存在分布电容，且不可避免带有电荷，操作人员的走动、肢体移动都会引起周围电场的变化，导致仪表读数上下跳动。
d)空气中正负离子的干扰：在测试现场，某些能造成空气电离的装置如正、负离子发生器，空气净化器等会对测量结果造成较大影响，实验表明，在进行超高阻（>1013Ω）、极微弱电流（<10-12A）测量时，由空调、去湿机的压缩机，或电风扇引起的空气流动、摩擦所产生的微弱电荷都会给测量结果带来明显影响。
使用北京检测仪器仪表中的滤波器可以在一定程度上提高仪表读数的稳定性，杜绝环境干扰的最好办法是将被测对象整体静置在金属屏蔽盒内，并保持与屏蔽盒绝缘良好，屏蔽盒与仪表的屏蔽端连接。

典型应用
1、测量绝缘材料电阻(率)
2、测量防静电材料的电阻及电阻率
3、测量计算机房用活动地板的系统电阻值
4、测量防静电鞋、导电鞋的电阻值
5、光电二极管暗电流测量
6、物理,光学和材料研究

典型用户：
广东腐蚀科学与技术创新研究院
华为技术有限公司
格力电器股份有限公司
大连理工大学
北京化工大学
上海东洋油墨有限公司
上海空间电源研究所
青岛中集新材料有限公司
瑞声科技控股有限公司
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