表面电阻率测定仪|高阻计（ZST-122）

表面电阻率测定仪|高阻计（ZST-122）

1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。此时有

注：S(L)表示在长度为L处的横截面积

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 。

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。

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 。

2原理

2.1  名词术语

1) 绝缘电阻：施加在与试样相接触的二电极之间的直流电压除以通过两电极的总电流所得的商。它取决于体积电阻和表面电阻。

2) 体积电阻：在试样的相对两表面上放置的两电极间所加直流电压与流过两个电极之间的稳态电流之商；该电流不包括沿材料表面的电流。在两电极间可能形成的极化忽略不计。

3) 体积电阻率：绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻。

4) 表面电阻：在试样的某一表面上两电极间所加电压与经过一定时间后流过两电极间的电流之商；该电流主要为流过试样表层的电流，也包括一部分流过试样体积的电流成分。在两电极间可能形成的极化忽略不计。

表面电阻率：在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商，即单位面积内的表面电阻。

2.2    测量原理

根据上述定义，绝缘体的电阻测量基本上与导体的电阻测量相同，其电阻一般都用电压与电流之比得到。现有的方法可分为三大类：直接法，比较法，时间常数法。

这里介绍直接法中的直流放大法，也称高阻计法。该方法采用直流放大器，对通过试样的微弱电流经过放大后，推动指示仪表，测量出绝缘电阻，

U—测试电压(V)；R0—输入电阻(Ω)；RX—被测试试样的绝缘电阻(Ω)

当R0《Rx时，则 Rx=(U/U0)·R0         (1)

式中：Rx——试样电阻，(Ω)，

U——试验电压，(V)，

U0——标准电阻R0两端电压，(V)，

R0——标准电阻，(Ω)。

测量仪器中有数个不同数量级的标准电阻，以适应测不同数量级Rx的需要，被测电阻可以直接读出。高阻计法一般可测1017Ω以下的绝缘电阻。

从Rx的计算公式看到Rx的测量误差决定于测量电压U、标准电阻R0以及标准电阻两端的电压U0的误差。

2.3   测量技术

通常，绝缘材料用于电气系统的各部件相互绝缘和对地绝缘，固体绝缘材料还起机械支撑作用。一般希望材料有尽可能高的绝缘电阻，并具有合适的机械、化学和耐热性能。

绝缘材料的电阻率一般都很高，也就是传导电流很小。如果不注意外界因素的干扰和漏电流的影响，测量结果就会发生很大的误差。同时绝缘材料本身的吸湿性和环境条件的变化对测量结果也有很大影响。

影响体积电阻率和表面电阻率测试的主要因素是温度和湿度、电场强度、充电时间及残余电荷等。体积电阻率可作为选择绝缘材料的一个参数，电阻率随温度和湿度的变化而显著变化。体积电阻率的测量常常用来检查绝缘材料是否均匀，或者用来检测那些能影响材料质量而又不能用其他方法检测到的导电杂质。

由于体积电阻总是要被或多或少地包括到表面电阻的测试中去，因此只能近似地测量表面电阻，测得的表面电阻值主要反映被测试样表面污染的程度。所以，表面电阻率不是表征材料本身特性的参数，而是一个有关材料表面污染特性的参数。当表面电阻较高时，它常随时间以不规则的方式变化。测量表面电阻通常都规定1min的电化时间。

（1）温度和湿度：固体绝缘材料的绝缘电阻率随温度和湿度的升高而降低，特别是体积电阻率随温度改变而变化非常大。因此，电瓷材料不但要测定常温下的体积电阻率，而且还要测定高温下的体积电阻率，以评定其绝缘性能的好坏。由于水的电导大，随着湿度增大，表面电阻率和有开口孔隙的电瓷材料的体积电阻率急剧下降。因此，测定时应严格地按照规定的试样处理要求和测试的环境条件下进行。

（2）电场强度：当电场强度比较高时，离子的迁移率随电场强度增高而增大，而且在接近击穿时还会出现大量的电子迁移，这时体积电阻率大大地降低。因此在测定时，施加的电压应不超过规定的值。

（3）残余电荷：试样在加工和测试等过程中，可能产生静电，电阻越高越容易产生静电，影响测量的准确性。因此，在测量时，试样要che底放电，即可将几个电极连在一起进行短路。

（4）杂散电势的消除：在绝缘电阻测量电路中，可能存在某些杂散电势，如热电势、电解电势、接触电势等，其中影响最大的为电解电势。用高阻计测量表面潮湿的试样的体积电阻时，测量极与保护极间可产生20mv的电势。试验前应检查有无杂散电势。可根据试样加压前后高阻计的二次指示是否相同来判断有无杂散电势。如相同，证明无杂散电势；否则应当寻找并排除产生杂散电势的根源，才能进行测量。

（5）防止漏电流的影响：对于高电阻材料，只有采取保护技术才能去除漏电流对测量的影响。保护技术就是在引起测量误差的漏电路径上安置保护导体，截住可能引起测量误差的杂散电流，使之不流经测量回路或仪表。保护导体连接在一起构成保护端，通常保护端接地。测量体积电阻时，三电极系统的保护极就是保护导体。此时要求保护电极和测量电极间的试样表面电阻高于与它并联元件的电阻10～100倍。线路接好后，应首先检查是否存在漏电。此时断开与试样连接的高压线，加上电压。如在测量灵敏度范围内，测量仪器指示的电阻值为无限大，则线路无漏电，可进行测量。

（6）条件处理和测试条件的规定:固体绝缘材料的电阻随温度、湿度的增加而下降。试样的预处理条件取决于被测材料，这些条件在材料规范中规定。推荐使用GB10580《固体绝缘材料在试验前和试验时采用的标准条件》中规定的预处理方法。可使用甘油—水溶液潮湿箱进行湿度预处理。测试条件应与预处理条件尽可能地一致，有些时候(如浸水处理)不能保持预处理条件和测试条件一致时，则应在从预处理环境中取出后在尽可能短时间内完成测试，一般不超过5分钟。

（7）电化时间的规定:当直流电压加到与试样接触的两电极间时，通过试样的电流会指数式地衰减到一个稳定值。电流随时间的减小可能是由于电介质极化和可动离子位移到电极所致。对于体积电阻率小于1010Ω·m的材料，其稳定状态通常在1分钟内达到。因此，要经过这个电化时间后测定电阻。对于电阻率较高的材料，电流减小的过程可能会持续几分钟、几小时、几天，因此需要用较长的电化时间。如果需要的话，可用体积电阻率与时间的关系来描述材料的特性。当表面电阻较高时，它常随时间以不规则的方式变化。测量表面电阻通常都规定1分钟的电化时间。

3、表面电阻率测定仪|高阻计（ZST-122）参数

型号：ZST-122

*电阻测量（Ω）：0—2×10¹⁹

电流测量（A）：  10^-16—2×10^-4

额定电压（V）：10，25，50，100，250，500，1000

显示：3 1/2位大屏带背光数字显示

*测量定时功能：1-7min自动读数锁定

*误操作报警功能：有

*防滤波干扰功能：有

*电 源：内置可充电电池

外形尺寸（mm）：320×290×115( l×b×h)

质量（重量）：3KG

使用环境：温度：0-40℃，相对湿度＜80%