高阻儀測(cè)定聚合物的電阻

、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獬咦栉㈦娏饔?jì)的使用方法和實(shí)驗(yàn)原理。測(cè)出高聚物樣品的體積電阻率及表面電阻率，分析這些數(shù)據(jù)與聚合物分子結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系。二、實(shí)驗(yàn)原理測(cè)試：絕緣體的電阻測(cè)量基本上與導(dǎo)體的電阻測(cè)量相同，其電阻一般都用電壓與電流之比得到?，F(xiàn)有的方法可分為三大類：直接法，比較法，時(shí)間常數(shù)法。這里介紹直接法中的直流放大法，也稱高阻計(jì)法。該方法采用直流放大器，對(duì)通過(guò)試樣的微弱電流經(jīng)過(guò)放大后，推動(dòng)指示儀表，測(cè)量出絕緣電阻，基本原理見(jiàn)下圖。ZC36型1017Q超高電阻測(cè)試儀測(cè)試原理圖。U—測(cè)試電壓(V)；R0—輸入電阻(Q)；Rx—被測(cè)試試樣的絕緣電阻(Q)當(dāng)R0《Rx時(shí)，則Rx=(U/U0).R0 '式中：Rx——試樣電阻，(Q)，U——試驗(yàn)電壓，(V)，U0——標(biāo)準(zhǔn)電阻R0兩端電壓，(V)，R0 標(biāo)準(zhǔn)電阻，(Q)。測(cè)量?jī)x器中有數(shù)個(gè)不同數(shù)量級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻，以適應(yīng)測(cè)不同數(shù)量級(jí)Rx的需要，被測(cè)電阻可以直接讀出。高阻計(jì)法一般可測(cè)1017Q以下的絕緣電阻。 '從Rx的計(jì)算公式看到Rx的測(cè)量誤差決定于測(cè)量電壓U、標(biāo)準(zhǔn)電阻R0以及標(biāo)準(zhǔn)電阻兩端的電壓U0的誤差。 X數(shù)據(jù)處理：1)體積電阻率pvpv=Rv(A/h) A=(n/4)?d22=(n/4)(d1+2g)2式中，pV——體積電阻率(Q?m)，R——測(cè)得的試樣體積電阻(Q)，A——測(cè)量電極的有效面積(m2)，d1——測(cè)量電極直徑(m)，h一絕緣材料試樣的厚度(m)，g——測(cè)量電極與保護(hù)電極間隙寬度(m),表面電阻率psPs=Rs(2n)/ln(d2/d1)式中，ps 表面電阻率(Q),Rs 試樣的表面電阻(Q),d；——保護(hù)電極的內(nèi)徑(m),d1——測(cè)量電極直徑(m)。需要的數(shù)據(jù)d1=5cmd2=5.4cmh=0.2cmg=0.2cm三、儀器與試樣儀器：本實(shí)驗(yàn)選用ZC36型起高阻微電流計(jì)。該儀器工作原理屬于進(jìn)接法中的直流放大法，測(cè)量范圍106?1017Q,誤差＜10%oZC36高阻計(jì)外形圖三電極電阻測(cè)量系統(tǒng)為準(zhǔn)確測(cè)量體積電阻和表面電阻，一般采用三電極系統(tǒng)，圓板狀三電極系統(tǒng)見(jiàn)上圖。測(cè)量體積電阻Rv時(shí)，保護(hù)電極的作用是使表面電流不通過(guò)測(cè)量?jī)x表，并使測(cè)量電極下的電場(chǎng)分布均勻。此時(shí)保護(hù)電極的正確接法見(jiàn)下圖。測(cè)量表面電阻Rs時(shí)，保護(hù)電極的作用是使體積電流減少到不影響表面電阻的測(cè)量。 S職碩 戒普試肝 用典柢測(cè)量此. th）割量R,體積電阻Rv和表面電阻Rs測(cè)量示意圖試樣及其預(yù)處理 ' S1） 試樣PMMA與PVC樣片?100圓板，厚2±0.2mm）各一片2） 預(yù)處理試樣應(yīng)平整、均勻、無(wú)裂紋和機(jī)械雜質(zhì)等缺陷。用蘸有深劑（此溶劑應(yīng)不腐蝕試樣）的綢布擦試；把擦凈的試樣放在溫度23±2°C和相對(duì)濕度65±5%的條件下處理24小時(shí)。測(cè)量表面電阻時(shí)，一般不清洗及處理表面，也不要用手或其他任何東西觸及。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1） 使用前，面板上的各開(kāi)關(guān)位置應(yīng)如下：a）倍率開(kāi)關(guān)置于靈敏度最低檔位置。b）測(cè)試電壓開(kāi)關(guān)置于“10V”處c廣放電-測(cè)試”開(kāi)關(guān)置于“放電”位置。d）電源總開(kāi)關(guān)（POWER）置于“關(guān)”。e）輸入短路撳鍵置于“短路”。f）極性開(kāi)關(guān)置于“0”。2） 檢查測(cè)試環(huán)境的濕度是否在允許的范圍內(nèi)。尤其當(dāng)環(huán)境濕度高于80%以上時(shí)，對(duì)測(cè)量較高的絕緣電阻（大于1011Q及小于10-8A）時(shí)微電流可能會(huì)導(dǎo)致較大的誤差。3） 接通電源預(yù)熱30分鐘，將極性開(kāi)關(guān)置于“+”，此時(shí)可能發(fā)現(xiàn)指示儀表的指針會(huì)離開(kāi)“s”及“0”處，這時(shí)可慢慢調(diào)節(jié)“s”及“0”電位器，使指針置于“s”及“0”處。測(cè)試1） 將被測(cè)試樣用測(cè)量電纜線和導(dǎo)線分別與訊號(hào)輸入端和測(cè)試電壓輸出端連接。2） 將測(cè)試電壓選擇開(kāi)關(guān)置于所需要的測(cè)試電壓檔。3） 將“放電-測(cè)試”開(kāi)關(guān)置于“測(cè)試”檔，輸入短路開(kāi)關(guān)仍置于“短路”。對(duì)試樣經(jīng)一定時(shí)間的充電以后（一般為15秒），即可將輸入短路開(kāi)關(guān)撳至“測(cè)量”進(jìn)行讀數(shù)，若發(fā)現(xiàn)指針很快打出滿刻度，應(yīng)立即撳輸入短路開(kāi)關(guān)，使其置于'短路”，將“放電-測(cè)試”開(kāi)關(guān)置于“放電”檔，等查明原因并排除故障后再進(jìn)行測(cè)試。4） 當(dāng)輸入短路開(kāi)關(guān)置于測(cè)量后，如發(fā)現(xiàn)表頭無(wú)讀數(shù)，或指示很少，可將倍率開(kāi)關(guān)逐步升高，數(shù)字顯示依次為7、8、9、…直至讀數(shù)清晰為止（盡量取儀表上1?10的那段刻度）。通過(guò)旋轉(zhuǎn)倍率旋鈕，使示數(shù)處于半偏以內(nèi)的位置，便于讀數(shù)。測(cè)量時(shí)先將RV/RS轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于RV測(cè)量體積電阻，然后置于RS測(cè)量表面電阻。5） 在測(cè)試絕緣電阻時(shí)，如發(fā)現(xiàn)指針有不斷上升的現(xiàn)象，這是由于電介質(zhì)的吸收現(xiàn)象所致，若在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)未能穩(wěn)定，則一般情況下取接通測(cè)試開(kāi)關(guān)后一分鐘時(shí)的讀數(shù)作為試樣的絕緣電阻值。6） 讀數(shù)方法如下：用不同電壓進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其電阻系數(shù)不一樣，電阻系數(shù)標(biāo)在電壓值下方。將儀表上的讀數(shù)（單位為兆歐）乘以倍率開(kāi)關(guān)所指示的倍率及測(cè)試電壓開(kāi)關(guān)所指的系數(shù)（10V為0.01；100V為0.1；250V為0.25；500V為0.5；1000V為1）即為被測(cè)試樣的絕緣電阻值。例如：讀數(shù)為3.5J06W倍率開(kāi)關(guān)所指系數(shù)為108,測(cè)量電壓為100V，則被測(cè)電阻值為：3.5X106X108X0.1=3.5X1013。。7） 一個(gè)試樣測(cè)試完畢，即將輸入短路撳鍵置于“短路”，測(cè)試電壓控制開(kāi)關(guān)置于“關(guān)”后，將方式選擇開(kāi)關(guān)撥向放電位置，幾分鐘后方可取出試樣，以免受測(cè)試系統(tǒng)電容中殘余電荷的電擊。若要重復(fù)測(cè)試時(shí)，應(yīng)將試樣上的殘留電荷全部放掉方能進(jìn)行。8） 儀器使用完畢，應(yīng)先切斷電源，將面板上各開(kāi)關(guān)恢復(fù)到測(cè)試前的位置，拆除所有接線，將儀器安放保管好。五、數(shù)據(jù)記錄與處理PVC樣品：\測(cè)試測(cè)試電壓（V）倍率表頭指示讀數(shù)（M。）電阻值（。）平均電阻值（。）體積電阻率Pv或表面電阻率—Ps_第一次100X1052.202.20X1010Rv第二次100X1052.302.30X10102.23X10102.55X1010地—*第二次100X1052.182.18X1010

Rs第一次100X1035.805.80X1086.03X1084.93X1010第二次100X1036.206.20X108地—*第二次100X1036.106.10X108PMMA樣品:\項(xiàng)目測(cè)試\測(cè)試電壓（V）倍率表頭指示讀數(shù)（M。）電阻值（。）平均電阻值（0）體積電阻率Pv或表面電阻率—Ps_Rv第一次100X1075.505.50X10125.03X10125.76X1012第二次100X1074.704.70X1012地—*第二次100X1074.904.90X1012Rs第一次100X1041.291.29X1091.53X1091.25X1011第二次100X1041.601.60X109地—*第二次100X1041.701.70X109PVC樣品:項(xiàng)測(cè)試X測(cè)試電壓（V）倍率倍率系數(shù)表頭指示讀數(shù)（M。）電阻值（0）rv110X1050.016.206.20X1092100X1050.12.302.30X10103250X1050.251.864.65X10104500X1040.510.05.00X101051000X10416.206.20X1010六、思考題為什么測(cè)試電性能時(shí)對(duì)試樣要進(jìn)行預(yù)處理？對(duì)環(huán)境條件有何要求？答：因?yàn)轶w積電阻率常常用來(lái)檢查絕緣材料是否均勻，測(cè)得的表面電阻率是一個(gè)有關(guān)材料表面污染特性的參數(shù)。要求：環(huán)境濕度低于80%，無(wú)污染。對(duì)同一塊試樣，采用不同的電壓測(cè)量。測(cè)試電壓升高時(shí)，測(cè)得的電阻值將如何變化？答：由數(shù)據(jù)可知，測(cè)試電壓升高時(shí)，測(cè)得的電阻值將增大。通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明為什么在工程技術(shù)領(lǐng)域中，用體積電阻率來(lái)表示介電材料的絕緣性質(zhì)，而不用絕緣電阻或表面電阻率來(lái)表示？答：體積電阻率可作為選擇絕緣材料的一個(gè)參數(shù)，電阻率隨溫度和濕度的變化而顯著變化。體積電阻率的測(cè)量常常用來(lái)檢查絕緣材料是否均勻，或者用來(lái)檢測(cè)那些能影響材料質(zhì)量而又