电阻值与电阻率的测量(下)详解

1. 对试样和电极的要求
1.3.三电极系统（测量装置，绝缘）
应用三电极系统测量时，测量装置通常是一个有 二个绝缘出线端的金属匣，样品放在其中。 匣子本身与保护电极相连。 如果线路上的保护电极接地，则匣接地。测量电 极和高压电极均应用屏蔽线接入测量电路。 当测量线路要求高压电极接地时，则金属匣必须 对地绝缘，并且为了消除感应电压的影响，应把 它放在接地屏内。对于测量电路，此时测量电极 的引线必须有双重屏蔽。

平 板 电 极
1 测量电极 2 保护电极 3 待测样品 4 高压电极

管形电极
1. 对试样和电极的要求
1.4.对电极材料的要求
电极与样品表面有良好的接触，其间没有空气 间隙、气泡、空气夹层，否则构成双层介质。 电极与材料在试验条件下不起变化（如蒸发、 氧化等），而且不影响被测介质的性能，更 不能与介质起化学反应。 电极与试样有良好的导电性； 制作容易、安装方便、工作安全。
高绝缘电阻测试时抑制漏电流的措施

保护技术的原理： 只有通过检流计的漏电流才能影 响测量结果。
将产生漏电流I1的所有高压部分的 元件放在具有金属夹层的双层绝缘体上， 金属夹层接地。
绝缘电阻测试时抑制漏电流的措施
在绝缘电阻测试中，必须检查有无漏电流存在。 检查方法： 断开试样测量端与分流器的连线，加上电源，合上 所有开关，逐步增大检流计灵敏度，视指示器有无 偏置； 如有偏转，说明有漏电流通过指示仪器，必须找出 原因并加以消除； 检流计无偏转时才能进行正式测量。
2.1.气候条件的影响和确定 条件处理
条件处理，为了考核材料能够耐受温度、湿
度等各种因素影响的程度，或者测定材料在 特定条件下的某种性能和变化规律，在试验 前，将试样置于规定温度和湿度的大气中或 完全浸泡在水（或其它液体）中，放置规定 时间的处理。 我国规定的常态实验：温度为20±5℃ ，相 对湿度为65± 5%

绝缘材料绝缘电阻的测量方法


标准的演变：
GB 1410-2006 （ 2006-06-01 ——至今） 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法 GB 1410-1989 （1990-01-01 ——2006-06-01 ） 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法 GB 1410-78 （更早） 固体电工绝缘材料绝缘电阻、体积电阻系数和表面电阻系数 试验方法
2.3. 环境条件 电解电势
在潮湿环境下或试样表面不清洁场合下，由
于直流电场电解作用将在测量电极和保护电 极之间产生，它可能达到较大的数值。 对策：使试样表面保持清洁，并置于干燥大 气中来减弱这种影响。
2.3. 环境条件 漏电流
测量线路的漏电流主要是各元件、开关、电
极支架和检流计接线的绝缘电阻不高而形成 分路作用，这些漏电流流经检流计将造成测 量误差。

试验电压
对于完整的理想绝缘介质材料，试验电压的
大小与其绝缘电阻值无关。
实际材料总不可避免的存在杂质和缺陷，使
所测得的绝缘电阻值随所加电压的增加而降 低。
所以，对于每种材料都要规定测试电压的大
小。
残余电荷与静电
由于电解质的极化特性，在直流电场中介质
与电极的分界面上将积聚有极化电荷，而在 电极上相应地增加了自由电荷。 当外电场去除后，极化电荷逐渐消失，电极 上的电荷随极化电荷的消失而缓慢减少。 实例：若试样先测体积电阻后立刻测表面电 阻时，由于极化电荷的影响，可能使测得的 表面电阻偏大，甚至高阻计指针反偏。
如果不是按照国标严格制备的样品，那么一
般的制备原则是：试样尺寸应选择的大一些， 以便安装电极，同时克服材料不均匀性的影 响。
1. 对试样和电极的要求 1.2.二电极系统
测量总电流，无法区分IV和IS，故而测到的是总电阻。 特点：简单，方便，用于要求不高的场合。 考虑到试样的不均匀性，为了使测得的数值真正反 映材料的实际特性，电极的面积应大一些。
2.3. 环境条件 接触电势和热电势
接触电势
产生在元件连接处以及不同金属 接触处（如测量端的短路开关），由于逸出 功不同而产生接触电势。 热电势 在温度很高时，由于热的不均匀性， 在检流计、分流器等低阻回路中，将产生热 电势（或温差电势）造成检流计零点漂移。 通常热电势很小，接触电势可以通过改善接 头来消除。

1. 对试样和电极的要求 1.3.三电极系统（电极尺寸）
电极尺寸的选择，应使得测量电极间的电场
尽可能均匀。 对于平板试样，应使保护电极与测量电极间 的间隙均匀，且尽可能的小，使测量电极边 缘的电场不均匀性减小。 保护电极的宽度至少应两倍于样品的厚度。 测量电极的尺寸要远大于样品的厚度。 高压电极应比保护电极内半径大2h 。 可参见相关的国家标准。
用交流方法。
测量方法
交流电桥法（以电桥替代法为例）
数字式交流测量法（是自动平衡式交流电阻
测量仪的基本机理）
示波器观察法（以绕线电阻为例）
电桥替代法

电桥平衡条件
R1 R3 R2 R4 1 2 4 3
电桥法测试步骤

步骤一，将开关K置于位置1， R2是与被测电阻差不多相等 且时间常数为已知的标准电 阻（R2、τ2），调节R3、C4 使电桥平衡，
残余电荷与静电
绝缘介质材料在制造、加工和测试等过程中
还可能产生静电，影响测量的准确性。
因此，在测量时为消除极化电荷和静电的影
响，试样要彻底放电。
2. 影响测量准确度的因素和提高测量准确度的途 径 2.3. 环境条件—漏电流及外来干扰电势
外来电势按来源和性质可分为：外界强电场
的干扰、接触电势、热电势、电解电势。
2.2.工作条件—电压、时间的影响和确定
稳定电流

加电压后，试样中存在传导电流、充电电流（干 扰） 、吸收电流（干扰） 。 充电电流在闭合电源后的很短时间就降为零。 吸收电流与待测绝缘介质材料特性有关，且随时间 逐渐减小，最后接近于零。


稳定电流
作电流时间曲线，在电 流稳定后再测量。 实际中，一般材料在加 电1分钟左右，电流趋 于稳定。 通常规定，加电压1分 钟后，再进行测量。
在超高阻测量时的影响比较显著。
原理：通过杂散电磁耦合或者静电感应方式，
在测量回路中产生附加杂散电流，影响测量 准确度。 例子：比如用“高阻计法”测电阻，本来电 流就很小，再经放大，附加电流的影响就很 大了。 对策：在测量回路对外电场感应敏感的地方， 如测量电极引线、分流器及检流计等都应有
测量技术的考虑和提高测量准 确度的途径
——针对绝缘材料等高阻样品
提纲
1. 对试样和电极的要求 1.1. 对试样的要求 1.2. 二电极系统 1.3. 三电极系统 1.4. 对电极材料的要求 2. 影响测量准确度的因素和提高测量准确度的途 径 2.1. 气候条件的影响和确定 2.2. 工作条件—电压、时间的影响和确定 2.3. 环境条件—漏电流及外来干扰电势的影响

步骤二，将开关K置于位置2， 被测电阻接入电桥，调节R3、 C4使电桥重新平衡，此时R3、 C4的读数为R’3、C’4，
电桥法测试
，因此 3 3 因为R2 Rx , 则R3 R3
C4 ) x 2 R4 (C4
电桥法测试
交流电桥法选用电阻的要
求：应为时间常数很小的 感性电阻器，且并联补偿 电容以使时间常数接近于 零，呈现纯阻抗。
漏电流



I1表示通过测量回路处于高压端各 元件到测量端的漏电流；I2表示从 测量端到接地端的漏电流。 漏电流I1存在，将使测得试样的电 阻值偏小；而I2存在，将使得测量 电阻值偏大。 要减小I1，则必须提高R1，即提高 高压端各绝缘支撑的绝缘电阻。但 是，这受到限制，特别是测量高绝 缘电阻的试样很难满足。

1. 对试样和电极的要求 1.1. 对试样的要求
GB1410-78规定了试样尺寸，
圆形平板试样，直径为φ100mm或φ50mm， 方形平板试样为100×100mm2或50×50mm2， 管状试样为长100mm或50mm， 试样一般不小于3个。

1. 对试样和电极的要求 1.1. 对试样的要求
常用的电极材料
喷涂或真空蒸发金属电极 与银漆特性相似 导电橡皮电极 接触良好，适合潮湿环境测试，易氧化，不能用于高温 测量。 石墨电极 接触良好，制作方便，可用于高温测量，不能用于易吸 水或吸油的试样。 导电液体电极（水银电极） 接触良好，水银有毒，不能用于连续测量和高温测量场 合。

标准截图
标准截图
标准截图
标准截图
电阻器等效参数的测量
结构：
电阻器里的电阻线有一定的电感，螺旋圈与
圈之间又有电容，故实际的电阻器有电抗。 一些电阻是圆柱形的，上面镀有金属膜和碳 膜，刻上螺旋形槽，展开后就是一根线，也 有电抗。
电阻器等效参数的测量
频率不太高时（比如工频与音频）

1. 对试样和电极的要求 1.3.三电极系统
为了克服二电极系统无 法区分IV和IS的缺点， 需采用三电极测量系统。 在二电极系统上增加了 保护电极，各电极尺寸 也有国标。 1 测量电极 2 保护电极 3 待测样品 4 高压电极

在测量体电阻时，用测量 电极(1)和高压电极(4)， 保护电极(2)接地；在测 量面电阻时，用测量电极 (1)和保护电极(2)，高压 电极(4)接地。 由于有了保护电极，三电 极系统在测量体电阻率时， 消除了面电导的影响；而 测量面电阻率时又消除了 体电导的影响。
测量前应首先检查有无外来电势的影响。
检查有无外来电势的一般方法
观察试样在施加电压前以及去除电压后指示
器有无偏转来确定。 如有偏转，说明存在外来电势的影响。 当偏转不大，可改变施加电源电压极性（正、 反向），测量两次取平均值。 若外来干扰电势很大，须找出其原因，并设 法消除。
2.3. 环境条件 外界强电场的干扰
的等效参
数与测量方法；
高频时的等效参数与测量方法。
电路：

电阻器在交流工作情况下， 不再是一个纯电阻，而是一 个阻抗。
它由直流电阻Rwk.baidu.com电阻基本结 构的电感和引线电感L，以及 电阻器本身的电容C0构成。


这些参数实际上是分布参数。
1频率不太高时
电路：

当工作频率不高时，可以用电 阻的时间常数 来表示。 通常用电阻器的时间常数来表 征它在工频和音频（~20Hz20KHz）的交流特性。
2. 影响测量准确度的因素和提高测量准确度的途 径 2.1.气候条件的影响和确定
同样的材料在不同的温度、湿度下测得的结
果也是不相同的。 因此必须在规定的温度和湿度条件下进行测 试。 如果偏离此条件，必须进行校正。
2.1.气候条件的影响和确定 正常化处理（预处理）

定义：是为了消除试样在试验前条件与测试条件不 一致而造成性能的差异，而对试样进行预处理的过 程。


由图1-42可得总的阻抗，当频率不很高时，可简化为
当τ>0时，电阻器呈感性，称为感性电阻器； 当τ<0时，电阻器呈容性，称为容性电阻器；


一般来说，高阻值的电阻，C0贡献大，可认
为τ<0，可略去L；
低阻值的电阻，L贡献大，
τ>0，可略去C0。
测R和τ，相当于测阻抗的实部和虚部，只能
表1-4（共六种电桥）中 的电桥分为三类：

第一类，调R和C； 第二类，调两个R；
第三类，调两个C； 表1-4给出了电桥类型、 平衡条件、可调元件、 时间常数。
数字式交流测量法（自动平衡式交流 电阻测量仪）

利用变换器原理把被测电阻变换成电压，结合鉴相 原理，从而可通过测量电压来确定电阻，实现数字 式交流电阻测量方案。
1. 对试样和电极的要求
1.4.对电极材料的要求
常用电极有 块状金属电极 结构简单，使用方便，但是与试样接触不良。 金属箔电极 与实验接触良好，适于不吸油的试样。表面致密 无孔洞，无法对试样进行正常化处理。 银漆 多孔，试样内部的潮气容易扩散出去，适合研究 材料绝缘电阻与温（湿）度关系。
RX +jX X U in = ES RS +RX +jX X