绝缘材料电阻测量实验报告

绝缘材料电阻测量实验目的1、了解绝缘材料表面电阻率和体电阻率的测试方法；2、会计算表面电阻率和体电阻率；3、掌握绝缘材料电阻率的测试原理。实验原理电阻率的测量方法是测量电阻，然后再考虑几何因素将其变换成表面电阻率或体积电阻率。测量绝缘材料电阻的理想方法是向样品施加一个已知的电压，再使用静电计或皮安计测量产生的电流。为了考虑样品的几何因素，应当使用尺寸方便的电极，例如吉时利8009型电阻率测试盒。其电极满足ASTM标准D257“绝缘材料的直流电阻或电导”的要求。体电阻率的测量体电阻率是材料直接通过泄漏电流的能力的度量。体电阻率定义为边长1厘米的立方体绝缘材料的电阻，并表示为欧姆-厘米。测量体电阻率时，将样品放在两个电极之间，并在两个电极之间施加一个电位差。产生的电流将分布在测试样品的体内，并由皮安计或静电计来测量。电阻率则由电极的几何尺寸和样品的厚度计算出来：𝜌𝑣=𝐴𝑟𝑒𝑎𝑡𝑅𝑣其中：ρv=体电阻率（Ω/cm）Area=有效区域面积（cm2）t=样本厚度（cm）Rv=测量的体积电阻（Ω）ASTMD257标准的测量体电阻率的配置情况。在此电路中，安培计的HI端连在底部的电极上，电压源的HI端连在顶部的电极上。安培计的LO端和电压源的LO端连在一起。底部的外电极连到保护端（安培计的LO端）以避免电流。表面电阻率的测量表面电阻率定义为材料表面的电阻，并表示为欧姆（通常称为方块电阻）。其测量方法是将两个电极放在测试样品的表面，在电极之间施加一个电位差，并测量产生的电流。表面电阻率计算如下：𝜌𝑠=𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟𝐺𝑎𝑝𝑅𝑠其中：ρs=表面电阻率（欧姆）Perimeter=有效周长Gap=主电极和副电极之间的距离（cm）Rs=测得的表面电阻测试参数体电阻率和表面电阻率的测量决定于几个因素。首先，它们是所加电压的函数。有的时候，我们有意地改变电压，以确定绝缘体电阻率对电压的依赖关系。电阻率还随着充电时间的长度而变化。由于材料按指数形式不断充电，所以施加电压的时间越长，测量出的电流就变得越低。湿度对表面电阻率测量有重大的影响，对体电阻率的测量也有影响，只是其程度要小一些。湿度将使表面电阻率的测量结果比正常情况低一些。为了对特定的测试工作进行准确的比较，在一次测试和另一次测试之间，施加的电压、充电时间和环境条件都应当保持恒定。实验步骤1、开机预热为了能达到仪器所标称的精度和稳定性，开始测量前仪器需开机预热15分钟。2、系统校零前端放大器由于存在失调电压和失调电流引起的失调误差，如果不进行“调零”修正，所产生的偏置量就会叠加到输入信号上产生误差。偏置通常都按与时间或温度的函数来表示。在一定时间和一定温度范围内的零点偏置应在规定的指标之内。由温度跳变引起的偏置在其达到稳定之前可能超过规定的指标。典型的室温变化速率（1℃/15分钟）通常不会引起这种过冲。一般在仪器第一次开机或长时间测试后，由于环境发生较大变化时才需要进行系统校零操作。3、清除背景电流（面板清零）背景电流是测试过程中，由于保护器件、测试线等的漏电变化或测试环境的变化或电场变化等因数引起的偏流变化而导致的底数漂移。输入偏置电流叠加到被测电流上，所以仪表测量的是两个电流之和：IM=IS+IOFFSET。图1是产生背景电流的一些因数。在进行背景电流清除时，尽量使所有带电物体（包括人员）和导体远离测试电路的敏感区域，在测试区域附近避免运动和振动。4、连接被测物让被测物至于有静电频蔽的环境中（防止静电场干扰），让被测物和频蔽体处于高绝缘状态，如图2中绝缘支架RL，起的作用是防止被测电流被旁路，将测试夹夹好被测件。5、电压输出在测量界面上，按“电压设定”按钮，输入您要施加的测试电压。此时确保测试端的开路，按“充/放电”按钮，输出电压，此时高压输出端输出电压。6、测试开始在测试时，通常需要一段时间才能稳定，这是很正常的，这个时间和被测电阻杂散电容和被测物的材料特性有关，这个时间通常叫做建立时间（详见下节介绍）。在测试过程中，尽量使所有带电物体（包括人员）和导体远离测试电路的敏感区域，在测试区域附近避免运动和振动。建立时间到才能进行读数。7、测量结束按“充/放电”按钮，关闭电压输出，移除被测物。8、反复测试：为了能保证数据的可靠性。数据处理电压（V）Rv（GΩ）Rs(GΩ)ρv(GΩ/cm)ρs(GΩ)10021.2423.87922084.9023146.2458415020.4733.81872009.425143.9649920022.0324.25042162.4408160.2400825022.5634.57582214.5585172.5076630023.635.30892319.2845200.14553