绝缘材料表面电阻率测试仪

1绝缘电阻—绝缘材料表面电阻率测试仪

绝缘物在规定条件下的直流电阻。 绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。对于低压电气装置的交接试验，常温下电动机、配电设备和配电线路的绝缘电阻不应低于5MΩ(对于运行中的设备和线路，绝缘电阻不应低于1MΩ/kV)。低压电器及其连接电缆和二次回路的绝缘电阻一般不应低于1MΩ；在比较潮湿的环境不应低于0.5MΩ；二次回路小母线的绝缘电阻不应低于10MΩ。I类手持电动工具的绝缘电阻不应低于2MΩ。 绝缘电阻：加直流电压于电介质，经过一定时间极化过程结束后，流过电介质的泄漏电流对应的电阻称绝缘电阻。绝缘电阻影响因素1、环境温湿度一般材料的绝缘电阻值随环境温湿度的升高而减小。相对而言，表面电阻(率)对环境湿度比较敏感，而体电阻(率)则对温度较为敏感。湿度增加，表面泄漏增大，导体电导电流也会增加。温度升高，载流子的运动速率加快，介质材料的吸收电流和电导电流会相应增加，据有关资料报道，一般介质在70℃时的电阻值仅有20℃时的10%。因此，测量绝缘电阻时，必须指明试样与环境达到平衡的温湿度。 2、测试时间用一定的直流电压对被测材料加压时，被测材料上的电流不是瞬时达到稳定值的，而是有一衰减过程。在加压的同时，流过较大的充电电流，接着是比较长时间缓慢减小的吸收电流，最后达到比较平稳的电导电流。被测电阻值越高，达到平衡的时间则越长。因此，测量时为了正确读取被测电阻值，应在稳定后读取数值。在通信电缆绝缘电阻测试方法中规定，在充电1分钟后读数，即为电缆的绝缘实测值。但是在实际上，此方法有些不妥，因为直流电压对被测材料加压时，被测材料上的电流是电容电流，既然是电容电流，就与电缆的电容大小有关，电容大需要充电的时间就长，特别是油膏填充电缆，就需要的时间要长一些。所以同一类型的电缆，由于长度不一样，及电容大小不一样，充电时间为一分钟时读数显然是不科学，还需进一步研究和探讨。 3、电缆自身因素当电缆受热和受潮时，绝缘材料便老化。其绝缘电阻便降低。 4、测试仪器的准确使用测试仪器很多厂家普通用高阻计，在工作时，仪器自身产生高电压，而测量对象又是电气设备，所以必须正确使用，否则就会造成人身或设备事故。 使用前，首先要做好以下各种准备： （1）测量前必须将被测设备电源切断，并对地短路放电，决不允许设备带电进行测量，以保证人身和设备的安全。 （2）对可能感应出高压电的设备，必须消除这种可能性后，才能进行测量。 （3）被测物表面要清洁，减少接触电阻，确保测量结果的正确性。（4）仪器应放在平稳、牢固的地方，且远离大的外电流导体和外磁场。做好上述准备工作后就可以进行测量了，在测量时，还要注意正确接线，否则将引起不必要的误差甚至错误。绝缘电阻测试机1.绝缘电阻：绝缘电阻是指在衔接器的绝缘局部施加电压，然后使绝缘局部的外表内或外表上发生漏电流而出现出的电阻值。它首要受绝缘资料，温度，湿度，污损等要素的影响。衔接器样本上供应的绝缘电阻值普通都是在规范大气前提下的目标值，在某些情况前提下，绝缘电阻值会有不必水平的下降。别的要留意绝缘电阻的实验电压值。依据绝缘电阻=加在绝缘体上的电压，走漏电流施加分歧的电压，就有不必的后果。在衔接器的实验中，施加的电压普通有10V，100V，500V三档。 线材测试机不仅可以测试绝缘电阻,还可以测试线材的其它数据,比如电压，电容，导通，断短路等！

2 实验

2.1 仪器与试剂

2.1.1 仪器和材料

（1）普通白玻璃。

（2）市售常见直流电阻测试仪；晶格四探针测试仪。

2.1.2 试剂 市售 HJT 电池用银浆，工业级。

2.2 测试方法

2.2.1 导电样品的制备

将银浆用刮刀或刮条均匀涂抹在玻璃板上，使用 3M 隐形胶带进行涂层厚度的控制。注意涂抹过程的连 续性和均匀性，保证膜层的平整性

2.2.2 四探针测试法

采用四探针测试样品的方阻，再根据公式：ρ=R□*d 计算出 导电样品的体积电阻率。

2.2.3 直流电阻法

样品的制备与四探针法没有差异，只是测试时，电阻测试 距离选择为 L=50mm。同样采用公式：ρ=（R*w*d）/L 计算出体 积电阻率。

3 结果分析

3.1 四探针法和直流电阻法测试结果

从图 2中可以看出，由于测试方法的差异，所测试出来的电导率的绝对值存在一定的差异。

这其实与四探针的测试计算模型是相关的。通常在四探针测试中，由于样品形状的差异，会引入一个所谓的修正系数。

对于三维尺寸都远大于探针间距的半无穷大试样，其电阻率为 ρ。导体的电阻率计算公式为：

对于非规则的试样或不满足无穷大的试样来说，则由如下公式计算其电阻率：

其中，W 为试样的宽度，H 为样品的厚度，S 探针间距。

同时对于本研究中所制备的样品来说，由于样品宽度仅为 5mm，四探针并不wan全落在在样品宽度的中央区，因此，在测试时会受到一定边缘效应的影响。

另外，对于直流电阻法来说，原理即为运算放大器反向输 入测试样品电阻。此方法也是目前在 HJT 浆料制备文献和利中运用最为广泛的方法。但对于未采用丝网印刷制备的电极， 由于此方法测试为点到点的电阻测试，依据公式 ρ=（R*w*d）/L 所计算出的电阻率存在由于厚度的不均匀会导致的偏差。

3.2 四探针测试时采用正向电流和反向电流的测试结果

在四探针测试中，除了边缘效应以外，还需要考虑在测试时所由于不同材料引线接触造成的热电势。探针用的材料与测量是无关的，但是由于各探针接触的地方的温度可能又所不同，会引入热电势，那么不同的材料接触产生的热电势就不同。 比如室温下Cu与CuO 的热电势是 1000uV/K，Cu 与 Pb/sn 是 1-3uV/K。由于 1K 温度的变化就会使得在电压测量端就会产生很大变化．写成公式是：

正向电流时：（V 总＋测量）＝V 热电热＋（I+）*（R 样品）

反向电流时：（V 总－测量）＝V 热电热＋（I-）*（R 样品）

对于测试样品来说，并不是每个测试区域都存在正向和反向相差很大的情况，造成这种情况主要有以下几种原因：

（1）如果样品电阻本身电阻就大，样品自然在加电流后会发热，这样样品本身的可能也会形成温差。

（2）电极与样品是有接触电阻的（特别指电流的引线端），他们可能在通电流时发热，也会使得样品形成温差。一旦有温差的存在，如果样品本身又是热电材料，那么会产生很大的温差热电势，这样也会使得观察到正反向相差很大的情况。那么此时相差大时可能就是代表探针接触的地方温度相差大了。

对比两个测试结果可以看出，在考虑样品的热效应之后所测试出来的体积电阻率与只施加正向电流测试出来的体积电阻率结果是存在偏差的。因此，在采用四探针法进行体积电阻率测试时，应当考虑样品的温度热效应，对电阻值进行适当的修正。

4 结论

4.1 四探针测试方阻法和直流电阻测试电阻法两种方法均可用于测试样品的体积电阻率：四探针法在样品制备上需要注意尺寸大小，过小的样品宽度需要考虑到其边缘效应的影响， 同时在绝对值的计算时可能需要引入一定的边缘效应及样品形状的修正系数，但对于样品之间相对值的比较，可以暂时不用考虑。

4.2 采用四探针测试方阻时，还需要考虑在测试时由于不同材料引线接触造成的热电势，需对样品分别施加正向电流和反向电流，综合计算样品的方阻值，以消除热电势对测试结果 的影响。