型號(hào)：ZST-121

一、表面電阻率實(shí)驗(yàn)設(shè)備/體積電阻儀器 概述

    本儀器既可測(cè)量高電阻，又可測(cè)微電流。采用了美國(guó)Intel公司的大規(guī)模集成電路,使儀器體積小、重量輕準(zhǔn)確度高。數(shù)字液晶直接顯示電阻值和電流。量限從1×104Ω ～1×1018 Ω，是目前國(guó)內(nèi)測(cè)量范圍寬，準(zhǔn)確度高的數(shù)字超高阻測(cè)量?jī)x。電流測(cè)量范圍為2×10-4 ～1×10-16Ａ。機(jī)內(nèi)測(cè)試電壓10V/50V/100V/250V/500V/1000V任意可調(diào)。本儀器具有精度高、顯示迅速、性好穩(wěn)定、讀數(shù)方便.     適用于橡膠、塑料、薄膜、地毯、織物及粉體、液體、及固體和膏體形狀的各種絕緣材料體積和表面電阻值的測(cè)定。

二、表面電阻率實(shí)驗(yàn)設(shè)備/體積電阻儀器 主要特點(diǎn)

電阻測(cè)量范圍寬 1×104Ω ～1×1018Ω

電流測(cè)量范圍為 2×10-4Ａ ～1×10-16Ａ

體積小、重量輕、準(zhǔn)確度高

電阻、電流雙顯示

性能好穩(wěn)定、讀數(shù)方便

所有測(cè)試電壓(10V/50V/100/250/500/1000V) 測(cè)試時(shí)電阻結(jié)果直讀，免去老式高阻計(jì)在不同測(cè)試電壓下或不同量程時(shí)要乘以系數(shù)等使用不便的麻煩，使測(cè)量超高電阻就如用萬(wàn)用表測(cè)量普通電阻樣簡(jiǎn)便。既能測(cè)超高電阻又能測(cè)微電流

三、表面電阻率實(shí)驗(yàn)設(shè)備/體積電阻儀器 技術(shù)指標(biāo)

1、電阻測(cè)量范圍： 0.01×104Ω ～1×1018Ω。

2、電流測(cè)量范圍為： 2×10-4A～1×10-16A

3、顯 示 方 式：數(shù)字液晶顯示

4、內(nèi)置測(cè)試電壓： 10V 、50V、100V、250、500、1000V

5、基本準(zhǔn)確度：1% (*注)

6、使用環(huán)境： 溫度：0℃～40℃，相對(duì)濕度<80%

7、機(jī)內(nèi)測(cè)試電壓： 10V/50V/100/250/500/1000V 任意切換

8、供電形式： AC 220V，50HZ，功耗約5W

9、儀器尺寸： 285ｍｍ× 245ｍｍ× 120 mm

10、質(zhì)量： 約5KG

四、表面電阻率實(shí)驗(yàn)設(shè)備/體積電阻儀器 工作原理

    根據(jù)歐姆定律，被測(cè)電阻Rx等于施加電壓V除以通過(guò)的電流I。傳統(tǒng)的高阻計(jì)的工作原理是測(cè)量電壓V固定，通過(guò)測(cè)量流過(guò)取樣電阻的電流I來(lái)得到電阻值。從歐姆定律可以看出，由于電流I是與電阻成反比，而不是成正比，所以電阻的顯示值是非線性的，即電阻無(wú)窮大時(shí)，電流為零，即表頭的零位處是∞，其附近的刻度非常密，分辨率很低。整個(gè)刻度是非線性的。又由于測(cè)量不同的電阻時(shí)，其電壓V也會(huì)有些變化，所以普通的高阻計(jì)是精度差、分辨率低。

    本儀器是同時(shí)測(cè)出電阻兩端的電壓V和流過(guò)電阻的電流I，通過(guò)內(nèi)部的大規(guī)模集成電路完成電壓除以電流的計(jì)算，然后把所得到的結(jié)果經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后以數(shù)字顯示出電阻值，即便是電阻兩端的電壓V和流過(guò)電阻的電流I是同時(shí)變化，其顯示的電阻值不象普通高阻計(jì)那樣因被測(cè)電壓V的變化或電流Ｉ的變而變，所以，即使測(cè)量電壓、被測(cè)量電阻、電源電壓等發(fā)生變化對(duì)其結(jié)果影響不大，其測(cè)量精度很高(0)，從理論上講其誤差可以做到零，而實(shí)際誤差可以做到千分之幾或萬(wàn)分之幾。

表面電阻率實(shí)驗(yàn)設(shè)備/體積電阻儀器 典型應(yīng)用

1、測(cè)量絕緣材料電阻(率)

2、測(cè)量防靜電材料的電阻及電阻率

3、測(cè)量計(jì)算機(jī)房用活動(dòng)地板的系統(tǒng)電阻值

4、測(cè)量防靜電鞋、導(dǎo)電鞋的電阻值

5、光電二極管暗電流測(cè)量

6、物理,光學(xué)和材料研究

表面電阻率實(shí)驗(yàn)設(shè)備/體積電阻儀器 標(biāo)準(zhǔn)配置：

1、測(cè)試儀器：1臺(tái)

2、電源線：1條

3、測(cè)量線：3根（屏蔽線、測(cè)試接線、接地線）

4、使用說(shuō)明書(shū)：1份

表面電阻率實(shí)驗(yàn)設(shè)備/體積電阻儀器 其它說(shuō)明：

電介質(zhì)具有很小的電阻率，電導(dǎo)率大小由載流子濃度、載流子電荷、載流子遷移率決定，即 γ=nqμ

一般來(lái)說(shuō)，在低電場(chǎng)，高溫下離子電導(dǎo)占主要部分，特別是在高溫下離子電導(dǎo)顯著增加，因?yàn)殡x子遷移率與溫度有指數(shù)規(guī)律，所以，高溫下電介質(zhì)電導(dǎo)按指數(shù)規(guī)律增加。這一規(guī)律，對(duì)于許多絕緣材料，在很寬的溫度范圍內(nèi)被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

1、自己設(shè)計(jì)測(cè)量線路，設(shè)計(jì)測(cè)量電極系統(tǒng)，本實(shí)驗(yàn)給出二電極和三電極兩種類(lèi)型

2、掌握絕緣體積電阻率的溫度變化規(guī)律，且能夠由實(shí)驗(yàn)曲線計(jì)算出電介質(zhì)的電導(dǎo)活化能

二、實(shí)驗(yàn)用儀器

本實(shí)驗(yàn)使用的主要儀器是ZST-121型體積表面電阻率測(cè)試儀，整套儀器由直流放大器、高壓直流電源及電極夾具組成，其簡(jiǎn)化線路如下圖所示。

1、直流高壓電源經(jīng)整流后得到的直流高壓，經(jīng)分壓器分為10，100，250，500，1000伏五檔，根據(jù)被試物選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試電壓，對(duì)于薄膜介質(zhì)，注意不致在測(cè)試電壓下發(fā)生擊穿；

2、開(kāi)關(guān)K₁有兩個(gè)可調(diào)位置，即“放電”和“測(cè)量”的兩個(gè)位置，K₁置于“測(cè)量”位置時(shí)，試樣與整個(gè)線路接通，處于測(cè)量狀態(tài)，測(cè)試完畢后應(yīng)將K₁置于“放電”位置，將充電電荷放掉。

3、R₀、R₁、R₂,…等是一組標(biāo)準(zhǔn)電阻，在儀器面板上是用倍率開(kāi)關(guān)K₃調(diào)節(jié)，其中R₀是用來(lái)調(diào)節(jié)儀器的“滿度”的，調(diào)節(jié)時(shí)K₁置于“放電”位置，K₃置于“滿度”位置(即R₀)，若此時(shí)指示儀表不偏轉(zhuǎn)到滿刻度則調(diào)節(jié)滿度旋鈕使其指示滿刻度(即調(diào)節(jié)Rp)，其它標(biāo)準(zhǔn)電阻都是用來(lái)改變測(cè)量電阻量程的，使用應(yīng)由小到大依次調(diào)節(jié)，使之得到準(zhǔn)確讀數(shù)。

其它有關(guān)部分在試驗(yàn)方法中加以介紹。

三、測(cè)試原理

由體積表面電阻率測(cè)試儀原理接線圖可以看出，當(dāng)在試樣上施加直流電壓U時(shí)，試樣中的電流Ix在標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs(R₁或R₂，…)兩端產(chǎn)生電壓e_g經(jīng)直流放大器放大后，由微安表A測(cè)出輸出電流Ip，則

式中  Rg、Rp—分別為放大器和微安表內(nèi)阻

μ—放大器的電壓放大倍數(shù)

Sc—放大器的特征參數(shù)

由上式可以看出，對(duì)于一個(gè)固定的放大器，由微安表測(cè)出的輸出電流，在該表上可以直接做成Ix及Rx的刻度。因?yàn)镽x,Ix與U、Rx有關(guān)，所以Rx、Ix數(shù)值等于微安表讀數(shù)乘以倍率及選擇電壓對(duì)應(yīng)的系數(shù)，已知Rx后，便可根據(jù)電極尺寸求得電阻率或電導(dǎo)率。

四、實(shí)驗(yàn)原理

以高聚物或無(wú)機(jī)玻璃為試樣，電導(dǎo)率的表達(dá)式為

γ = γ₀ exp(-U′/KT)

對(duì)上式兩端取對(duì)數(shù)

lnγ = lnγ₀ – U′/KT

上式中溫度對(duì)γ的影響主要取決于指數(shù)項(xiàng)，γ₀隨溫度的變化相對(duì)于指數(shù)項(xiàng)是很小的，可以近似地看做常數(shù)，因此，lnγ與1/T成線性關(guān)系，通過(guò)試驗(yàn)，測(cè)出不同溫度時(shí)的γ值，在坐標(biāo)紙上畫(huà)出lnγ-1/T關(guān)系，由直線斜率可以求得離子電導(dǎo)的活化能。

五、試驗(yàn)方法

(一)在進(jìn)行試驗(yàn)之前體積表面電阻率測(cè)試儀各開(kāi)關(guān)的位置

1、極性開(kāi)關(guān)顯于“○”位；

2、“放電”—“測(cè)試”開(kāi)關(guān)置于“放電”位置；

3、“輸入短路”開(kāi)關(guān)置于短路位置；

4、電源開(kāi)關(guān)置于“斷”的位置；

5、倍率開(kāi)關(guān)置于低檔1×10²；

6、測(cè)試電壓置于10伏；

7、將試樣放入電極盒內(nèi)，防止電暈短路。接地端要牢固地接入地線，

(二)設(shè)備使用步驟：

1、合上電源開(kāi)關(guān)，此時(shí)出現(xiàn)蜂鳴聲，預(yù)熱30分鐘；

2、將極性開(kāi)關(guān)置于“+”，調(diào)節(jié)微安表指針準(zhǔn)確處于“0”(∞)位

3、將倍率開(kāi)關(guān)置于“滿度”位置，短路開(kāi)關(guān)打開(kāi)，調(diào)節(jié)滿度，調(diào)好之后，將短路開(kāi)關(guān)置于短路位置，倍率開(kāi)關(guān)置一個(gè)適當(dāng)位置；

4、選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試電壓，所施電壓應(yīng)不使試品擊穿；

5、把“放電”—“測(cè)試”開(kāi)關(guān)置于“測(cè)試”位置，同時(shí)計(jì)時(shí)，待十秒鐘將短路開(kāi)關(guān)打開(kāi)，到加電壓一分鐘讀數(shù)，

6、讀數(shù)后將短路開(kāi)關(guān)置于“短路”位置，“放電”—“測(cè)試”開(kāi)關(guān)置于“放電”位置，經(jīng)幾分鐘后殘余電荷放完，方可觸及試樣，并可進(jìn)行下一次測(cè)試；

7、室溫下測(cè)一點(diǎn)，每升高10℃測(cè)一次，測(cè)10點(diǎn)左右，測(cè)試完畢將儀器各開(kāi)關(guān)恢復(fù)至原始位置。

六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

1、計(jì)算出試樣離子電導(dǎo)的活化能，與相類(lèi)似介質(zhì)的活化能進(jìn)行比較，說(shuō)明活化能對(duì)電導(dǎo)率的影響；

2、從lnγ-1/T關(guān)系分析一下電導(dǎo)率隨溫度變化的速度與哪些因素有關(guān)，

3、影響試驗(yàn)準(zhǔn)確性的因素有哪些，試驗(yàn)中注意什么問(wèn)題。

固體介質(zhì)的擊穿

當(dāng)施加于電介質(zhì)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大到一定程度時(shí)，電介質(zhì)便由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，這一躍變現(xiàn)象稱(chēng)為擊穿。電介質(zhì)的擊穿是電介質(zhì)的基本電性能之一，它決定了電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，保持絕緣性能的極限能力。氣體介質(zhì)是應(yīng)用廣泛的絕緣材料，氣體介質(zhì)一般都處于不均勻電場(chǎng)中，所以通過(guò)試驗(yàn)來(lái)研究氣體介質(zhì)的特性是必要的。

電介質(zhì)的擊穿是發(fā)生在介質(zhì)內(nèi)部的一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，同一介質(zhì)的擊穿電壓數(shù)值分散性較大。通過(guò)試驗(yàn)找出在一定條件下的規(guī)律性，對(duì)于確定在電介質(zhì)的應(yīng)用范圍以及如何提高其擊穿場(chǎng)強(qiáng)是很重要的。

一、試驗(yàn)?zāi)康?/span>

1、在直流電壓作用下，以試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證棒-板電極的極性效應(yīng)、極間屏障的作用，及在交流電壓作用下，以實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證電場(chǎng)的不均勻程度對(duì)擊穿場(chǎng)強(qiáng)的影響；

2、了解變壓器油擊穿電壓的試驗(yàn)方法，水分及雜質(zhì)對(duì)擊穿電壓的影響；

3、浸油與不浸油電纜紙的擊穿電壓的比較，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確電纜紙只能在浸油下應(yīng)用的道理。

二、試驗(yàn)設(shè)備及線路

本試驗(yàn)主要設(shè)備是一套50KV工頻高壓試驗(yàn)變壓器，其中包括控制系統(tǒng)，如下圖所示。另外附有各種電極及試樣。

圖中T₁為調(diào)壓器，T₂為高壓試驗(yàn)變壓器，M₁是裝在安全門(mén)上的限位開(kāi)關(guān)，只有在試驗(yàn)人員裝接完畢試樣離開(kāi)高壓危險(xiǎn)區(qū)關(guān)上安全門(mén)時(shí)M₁才閉合。M₂是裝在調(diào)壓器底部的限位開(kāi)關(guān)，只有當(dāng)調(diào)壓器降到零時(shí)M₂才閉合。K2為接通控制回路的“合”開(kāi)關(guān)，K₁為切斷控制回路的分開(kāi)關(guān)。繼電器J帶動(dòng)四個(gè)常開(kāi)點(diǎn)和一個(gè)常閉點(diǎn)，其中J₁、J₂起自鎖作用，即當(dāng)線路接通，J₁、J₂閉合，這時(shí)即使K₂、M₂打開(kāi)，控制回路也不會(huì)被切斷。J₃、J₄閉合使調(diào)壓器接通電源，綠燈亮說(shuō)明電源有電，紅燈亮說(shuō)明調(diào)壓器接通電源，可以升壓進(jìn)行試驗(yàn)。一旦試樣發(fā)生擊穿，過(guò)電流繼電器PM動(dòng)作，J₃、J₄打開(kāi)，切斷調(diào)壓電源。

三、試驗(yàn)內(nèi)容及方法

1、在交流電下測(cè)量不同電極的空氣擊穿場(chǎng)強(qiáng)；在直流電作用下，測(cè)量針尖對(duì)平板電極中針尖極性分別為正極性與負(fù)極性及在電極間加入極間障的擊穿場(chǎng)強(qiáng)。

2、將標(biāo)準(zhǔn)試油杯接于線路，并調(diào)好間隙尺寸(2.5毫米)待油中明顯氣泡消失，以2KV/S的升壓速度升壓，直至擊穿；

3、將盛有較大距離的電極的燒杯接于線路，注入變壓器油，油面距電極最高點(diǎn)距離不少于22毫米，先滴入水、加電壓至擊穿；然后放入微量纖維絲，觀察纖維絲動(dòng)向，直至擊穿；

4、取100×100毫米電纜線若干張，測(cè)量未浸變壓器油及浸變壓器油電纜紙的擊穿電壓；。