體積表面電阻率測試儀操作介紹

一、概述 

LST-121體積表面電阻率測試儀器既可測量超高電阻，又可測微弱電流。采用了大規(guī)模集成電路以及的技 術(shù)，使儀器體積小、重量輕、準(zhǔn)確度高。以數(shù)字液晶顯示電阻并同時(shí)直接顯示流過被測電阻的電流。電阻量程從1×10⁴Ω ～1×10¹⁸Ω， 電流測量范圍 為2 ×10^-4A ～1 ×10^-16A。機(jī)內(nèi)測試電壓為DC10V、50V、100V、250V、500V、1000V。

LST-121體積表面電阻率測試儀器具有精度高、顯示迅速、穩(wěn)定性好、讀數(shù)方便, 適用于防靜電產(chǎn)品 如防靜電鞋、防靜電塑料橡膠制品、計(jì)算機(jī)房防靜電活動(dòng)地板等電阻值的檢驗(yàn)以及絕緣材料和電子電器產(chǎn)品的絕緣電阻測量。本儀器除能測電阻外，還能直接測量電流如電子器件暗電流等。

二、主要特點(diǎn)

電阻測量范圍 1×10⁴Ω ～1×10¹⁸ Ω；

電流測量范圍 2×10^-4Ａ ～1×10^-16Ａ；

體積小、重量輕、準(zhǔn)確度高；

特的被測電阻、和流過電阻的電流雙顯示，使操作測量更加方便；

性能穩(wěn)定、讀數(shù)方便；

既能測電阻又能測電流；

測試電壓有六種選擇DC10V、50V、100V、250V、500V、1000V；

使用操作簡便，在任何電阻量程和測試電壓下均直接讀顯示數(shù)字結(jié)果，免去要乘以一個(gè)系數(shù)的麻煩，使測量超高電阻就如用萬用表測量普通電阻樣簡便。

三、主要應(yīng)用范圍

材料高阻測試測量如防靜電產(chǎn)品（防靜電鞋、防靜電塑料橡膠制品、計(jì)算機(jī)房防靜電活動(dòng)地板等）電阻值的檢測；

材料體電阻(率)和表面電阻(率)測量；

電化學(xué)和材料測試,以及物理,光學(xué)和材料研究;

微弱電流測量如光電效應(yīng)和器件暗電流測量。     

四、技術(shù)指標(biāo) 

1.電阻測量范圍： 1×104Ω ～1×1018Ω，分為十個(gè)量程。

2.電流測量范圍為2×10-4A ～1×10-16A

3.全數(shù)字液晶屏顯示。

4.準(zhǔn)確度: 準(zhǔn)確度優(yōu)于下表

量程 有效顯示范圍 20～30℃ RH<80%

10⁴0.01~19.99 5%

10⁵0.01～19.99 5%

10⁶0.01～19.99 5%

10⁷0.01～19.99 5%

10⁸0.01～19.99 5%

10⁹0.01～19.99 5%

10¹⁰0.01～19.99 5%+2字

10¹¹0.01～19.99 5%+2字

10¹²0.01～19.99 5%+5字

10¹³0.01～19.99 10%+5字

10¹⁴0.01～19.99 10%+5字

10¹⁴以上0.01～19.99 10-15%+5字

超出有效顯示范圍時(shí)誤差有可能增加，測試電流準(zhǔn)確度與電阻相同，測試電壓準(zhǔn)確度為 10%

5. 使用環(huán)境: 溫度 -10℃～50℃ 相對濕度<90%。

6. 測試電壓: DC10V、50V、100V、250V、500V、1000V。±10%

7. 供電形式: AC220V，50HZ，功耗約10W。

8. 儀器尺寸: 300ｍｍ× 280ｍｍ× 150 mm。

9. 質(zhì)量: 約3.0KG。

五、工作原理  

根據(jù)歐姆定律，被測電阻R等于施加電壓V除以通過的電流I。即   

V

R= ---

I

傳統(tǒng)的儀器的工作原理是測量電壓V固定，通過測量流過被測物體的電流I以標(biāo)定電阻的刻度來讀出電阻值。從上式可以看出，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。又由于測量不同的電阻時(shí)，其電壓V也會有些變化，所以普通的高阻計(jì)的精度是很難提高的。

LST-121體積、表面電阻率測定儀是同時(shí)測出電阻兩端的電壓V和流過電阻的電流I，通過內(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)那樣因被測電壓V的變化或電流Ｉ的變化而變，所以, 即使測量電壓、被測量電阻、電源電壓等發(fā)生變化對其結(jié)果影響不大，其測量精度很高。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分之幾。

六、使用方法

6.1接好電源線 

確保電源為220VAC/50Hz

6.2接通電源 

將電流電阻量程置于 104 檔,電壓量程置于10V，然后開機(jī)。

6.3調(diào)零 

在“Rx”兩端開路的情況下,調(diào)零使電流表的顯示為0000 .注意：在“Rx”兩端不開路，如接在電阻箱或被測量物體上時(shí)調(diào)零后測量會產(chǎn)生很大的誤差。一般一次調(diào)零后在測試過程中不需再調(diào)零。 完畢后關(guān)機(jī)。

6.4連接線路 

接好測試線，將測試線將主機(jī)與屏蔽箱連接好，測體積電阻時(shí)測試按鈕撥到Rv邊，測表面電阻時(shí)測試按鈕撥到Rs邊。然后開機(jī)。

6.5選擇合適的測量電壓 

電壓選擇開關(guān)在后面板，注意，在測試過程中不要隨意改動(dòng)測量電壓，可能因電壓的過高或電流過大損壞被測試器件或測試儀器;

6.6測試 

測量時(shí)從低檔位逐漸拔往，每撥一次稍停留1～2秒以使觀察顯示數(shù)字， 當(dāng)被測電阻大于儀器測量量程時(shí)，電阻表顯示“1”，此時(shí)應(yīng)繼續(xù)將儀器撥到量程更高的位置，當(dāng)測量儀器有顯示值時(shí)應(yīng)停下，當(dāng)前的數(shù)字乘以檔次即是被測電阻值。當(dāng)有顯示數(shù)字時(shí)不要再往更高次檔撥，否測儀器會過量程，機(jī)內(nèi)保護(hù)電路開始工作，儀器測量準(zhǔn)確度會下降。

6.7 測試完畢將電阻電流量程拔至“104 ”檔，電壓量程調(diào)至10V后關(guān)閉電源

每測量一次均應(yīng)將量程開關(guān)撥回到104“調(diào)零”檔的量程位置以免開機(jī)或測量端短路時(shí)而損壞儀器。6.8 測量電流及1015Ω以上超高電阻的測量應(yīng)用測量電流后用歐姆定律以電壓除以電流計(jì)算電阻的方法，詳見8.5節(jié)內(nèi)容。

6.8體積電阻和表面電阻轉(zhuǎn)換

在測試過程中，使用屏蔽箱在進(jìn)行體積電阻和表面電阻轉(zhuǎn)換時(shí)，必須把電源關(guān)閉后進(jìn)行檔位轉(zhuǎn)換，否則會導(dǎo)致電壓沖擊到主機(jī)無法顯示或損壞。

七、使用注意事項(xiàng)

高阻測量一定要嚴(yán)格按使用方法步聚進(jìn)行，否則有可能造成儀器損壞或電人。

7.1 應(yīng)在“Rx”兩端開路時(shí)調(diào)零（主機(jī)開機(jī)）

如接在電阻箱或被測量物體上時(shí)調(diào)零后測量會產(chǎn)生很大的誤差。一般一次調(diào)零后在測試過程中不需再調(diào)零，但改變測量電壓后可能要重新調(diào)零。

7.2 禁止將“Rx”兩端短路，以免微電流放大器受大電流沖擊

7.3 在測試過程中不要隨意改動(dòng)測量電壓，

隨意改動(dòng)測量電壓可能因電壓的過高或電流過大損壞被測試器件或測試儀器，而且有的材料是非線性的，即電壓與電流是不符合歐姆定律，有改變電壓時(shí)由于電流不是線性變化，所以測量的電阻也會變化。

7.4 測量時(shí)從低次檔逐漸拔往高次檔

每撥一次稍停留1～2秒以便觀察顯示數(shù)字，當(dāng)有顯示值時(shí)應(yīng)停下，記錄當(dāng)前的數(shù)字即是被測電阻值。若顯示“1”時(shí)，表示欠量程應(yīng)往高次檔拔。直到有顯示數(shù)字時(shí)為止。當(dāng)有顯示數(shù)字時(shí)不能再往高次檔撥，否則有可能損壞儀器(機(jī)內(nèi)有過電流保護(hù)電路)。除104 Ω檔之外，當(dāng)顯示低于1.99，表示過量程應(yīng)換低檔!

7.5 大部分絕緣材料，特別是防靜電材料的電阻值在加電壓后會有一定變化而引起數(shù)字變化

由于本儀器的分辯率很高，因而會引起顯示值的末尾幾位數(shù)也變化，這不是儀器本身的問題，而是被測量對象的導(dǎo)電機(jī)理復(fù)雜而使得阻值有些變化。在這種情況下往往取2位有效數(shù)就夠了。

7.6 接通電源后，手指不能觸及高壓線的金屬部分 

本儀表有二連根線:高壓線(紅)和微電流測試線。在使用時(shí)要注意高壓線，開機(jī)后人不能觸及高壓線，以免電人或麻手。

7.7 測試過程中不能觸摸微電流測試端 

微電流測試端怕受到大電流或人體感應(yīng)電壓及靜電的沖擊。所以在開機(jī)后和測試過程中不能與微電流測試端接觸，以免損壞儀表。

7.8 在測量高阻時(shí)，應(yīng)采用屏蔽盒將被測物體屏蔽.

在測量大于1010 Ω以上時(shí)，為防止外界干擾面而引起讀數(shù)不穩(wěn)。

7.9 每次測量完時(shí)應(yīng)將量程開關(guān)撥回“104 ”檔再進(jìn)行下次測試

在測量時(shí)應(yīng)逐漸將量程開關(guān)撥到高阻檔，測量完時(shí)應(yīng)將電流電阻量程、電壓量程開關(guān)撥回低檔。以 確保下次開機(jī)時(shí)量程開關(guān)處在低阻量程檔。

八、典型應(yīng)用

8.1 測量防靜電鞋、導(dǎo)電鞋的電阻值

按照標(biāo)準(zhǔn)GB4386-84《防靜電膠底鞋（靴）、導(dǎo)電膠底鞋（靴）電阻值測量方法》防靜電鞋的電阻值必須為0.5.×105Ω1.0×108Ω范圍內(nèi)，導(dǎo)電鞋的電阻值必須不大于1.5X105歐姆.不僅制造廠在出廠時(shí)必須按這一標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，合格后才能出廠，在工廠使用過程中也必須按這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定期檢驗(yàn)，合格后才能穿用。    

制造廠測量新鞋的電阻值時(shí)，應(yīng)將硫化后有新鞋放置24小時(shí)以上，然后在測量所要求的溫度、濕度環(huán)境中放置2小時(shí)以后才能進(jìn)行測量。使用單位在定期檢測時(shí)應(yīng)將鞋洗干凈，其溫濕度的要求及放置時(shí)間同上。測量環(huán)境要求為：溫度：10℃ ～ 40℃相對濕度為40% ～ 70%。 由于HEST121型數(shù)字表面、體積電阻率測定儀是內(nèi)部同時(shí)測量電壓和電流，且直接顯示出電阻值，所以不必另外使用電壓表和電流表以及計(jì)算電阻值。

通常測試防靜電鞋只用106、107、108Ω檔，測試完畢將開關(guān)撥回104檔。 根據(jù)上述測試的結(jié)果，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來確定被測鞋是否合格或能否穿用。     

8.2. 測量防靜電材料的電阻及電阻率

一般防靜電材料的電阻值在105 Ω～1010 Ω左右的范圍內(nèi)，其測量電可采用三電或二電，其具體測量方法可參照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)資料。

8.3. 測量計(jì)算機(jī)房用活動(dòng)地板的系統(tǒng)電阻值 

按照標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ6650-86《計(jì)算機(jī)房用活動(dòng)地板技術(shù)條件》。采用該標(biāo)準(zhǔn)的電（也可用三電中的主電）測量。

8.4. 測量絕緣材料電阻(率) 

絕緣材料如塑料（聚乙稀，聚氯乙稀，尼龍等）橡膠等的電阻率很高，測量時(shí)應(yīng)采取屏蔽措施，以免讀數(shù)不穩(wěn)甚至無法測量。測量時(shí)可采用三電。具體方法可參照標(biāo)準(zhǔn)GB1410。

8.5. 測量電流及1014Ω以上超高電阻的測量

當(dāng)測量超過1014Ω以上的超高電阻時(shí),可以通過測量電流的方法,然后用歐姆

定律求出超高電阻值。測量電流與測量電阻的方法基本相同，  

例如：電流表頭顯示讀數(shù)為1.234，量程位置處在10－8，則電流為 I=1.234×10-8  A

利用歐姆定律

V

R= ---

I

可以計(jì)算出電阻值。利用測量電流的方法可測量超過1014Ω以上的超高電阻1015～1018Ω。

九、儀器測量常見問題

9.1 為什么在測量同一物體時(shí)用不同的電阻量程有不同的讀數(shù)？ 

這是因?yàn)闇y量電阻時(shí)為防止過電壓損壞儀器，如果出現(xiàn)過量程時(shí)儀器內(nèi)保護(hù)電路開始工作，將測試電壓降下來以保護(hù)機(jī)內(nèi)放大器。在不同的電壓下測量同一物體會有不同的結(jié)果。而且當(dāng)測量電阻時(shí)若讀數(shù)小于199，既只為三位數(shù)且位數(shù)為1 時(shí)，其準(zhǔn)確度要下降。所以在測量電阻時(shí)當(dāng)次讀數(shù)從1 變?yōu)槟骋蛔x數(shù)時(shí)，不應(yīng)再往更高的量程扭開關(guān)以防對儀器造成過大的電流沖擊。在實(shí)際使用時(shí)，即讀數(shù)位數(shù)多的比讀數(shù)位數(shù)少的準(zhǔn)確度高。

9.2為什么測量一些物體的電流時(shí)用不同的量程也會出現(xiàn)測出結(jié)果相差較大？ 

這是因?yàn)橐话阄矬w輸出的電流不是恒定流，而儀器有一定內(nèi)阻，若在儀器上所選量程的內(nèi)阻過大以至于在儀器上的電壓降影響被測物體的輸出電流時(shí)會造成測量誤差。一般電流越小的量程內(nèi)阻越高，所以在測量電流時(shí)應(yīng)選用電流大的量程。在實(shí)際使用時(shí)即只要電流表有讀數(shù)時(shí)，讀數(shù)位數(shù)少的小的比讀數(shù)位數(shù)多的準(zhǔn)確度高。

9.3為什么測量時(shí)儀器的讀數(shù)總是不穩(wěn)？

一般的材料其導(dǎo)電性不是嚴(yán)格像標(biāo)準(zhǔn)電阻樣在一定的電壓下有很穩(wěn)定的電流，有很多材料特別是防靜電材料其導(dǎo)電性不符合歐姆定律，所以在測量時(shí)其讀數(shù)不穩(wěn)。

這不是儀器的問題，而是被測量物體的性能決定的。有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以測量1分鐘時(shí)間的讀數(shù)為準(zhǔn)。通常在測量高電阻或微電流時(shí)測量準(zhǔn)確度因重復(fù)性不好，對測量讀數(shù)只要求2位或3位。另外在測量大電阻時(shí)如果屏蔽不好也會因外界的電磁信號對儀器測量結(jié)果造成讀數(shù)不穩(wěn)。

9.4為什么測量完畢時(shí)一定要將量程開關(guān)再撥到104檔后才能關(guān)電源？

這是因?yàn)樵跍y量時(shí)被測物體及儀器輸入端都有一定的電容，這個(gè)電容在測量時(shí)已被充電到測量電時(shí)的電壓值，如果儀器不撥到104擋后關(guān)電源這個(gè)充電后的電容器會對儀器內(nèi)的放大器放電而造成儀器損壞。當(dāng)被測量物體電容越大，測試電壓越高時(shí)，電容器所儲藏的電能越大，更容易損壞儀器，特別是在電阻的高量程或電流的低量程時(shí)因儀器非常靈敏，儀器過載而損壞的可能性更大。所以一定要將量程開關(guān)再撥到104擋后才能關(guān)電源。

9.5 為什么在測量電阻過程中不要改變對被測物的測試電壓？

在測量電阻過程中如果改變對被測物的測試電壓，無論電壓變高或變低時(shí)都將會產(chǎn)生大脈沖電流，這個(gè)大的電流很有可能使儀器過量程甚至更損壞儀器。另一方面如果電壓突然變化也會通過被測量物體的（分布）電容放電或反向放電對測量儀器造成沖擊而損壞儀器。有的物體的耐壓較低，當(dāng)您改變測量電壓時(shí)有右能擊穿而產(chǎn)生大電流損壞儀器。如果要改變測量電壓，在確保被測量物體不會因電壓過高擊穿時(shí)，要先將量程開關(guān)撥到104檔后關(guān)閉電源，再從儀器后面板調(diào)整到所要求的電壓。有的材料是非線性的，即電壓與電流是不符合歐姆定律，有改變電壓時(shí)由于電流不是線性變化，所以測量的電阻也會變化。

9.6為什么測量完畢要將電壓量程開關(guān)再撥到10V檔后關(guān)閉電源？

這是因?yàn)闄C(jī)內(nèi)的電容器充有很高的電壓（電壓達(dá)1200V以上），這些電容器的所帶的電能保持較長的時(shí)間，如果將電壓量程開關(guān)再撥到10V檔后關(guān)閉電源，則會將機(jī)內(nèi)的高壓電容器很快放電，不會在測量的高壓端留有很危險(xiǎn)的電壓造成電擊。如果僅撥電源線而不是將電壓調(diào)至10V檔，雖然斷了電源，但機(jī)內(nèi)高壓電容器還有會因長時(shí)間保持很高的電壓，將會對人員或其它物體造成電擊或損壞。在儀器有問題時(shí)也不要隨便打開機(jī)箱因機(jī)內(nèi)高壓造成電擊，要將儀器找專業(yè)技術(shù)人員或寄回廠家修理。

十、體積電阻率于表面電阻率計(jì)算

10.1 體積電阻與表面電阻讀數(shù)取值

體積電阻：

按照標(biāo)準(zhǔn)GB1410標(biāo)準(zhǔn)中第11.1說明規(guī)定：在試樣表面加上規(guī)定的直流電壓后開始計(jì)時(shí)，并在如下每個(gè)電化時(shí)間做一次測量：1 min、2 min、5 min、10 min、50 min、100 min.如果兩次連續(xù)測量得出同樣的結(jié)果，則可以結(jié)束試驗(yàn)并用這個(gè)電流值來計(jì)算體積電阻。作為驗(yàn)收試驗(yàn)，按照有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，使用一個(gè)固定的電化時(shí)間如1MIN后的電流值來計(jì)算體積電阻率。

表面電阻：

按照GB1410標(biāo)準(zhǔn)11.2中規(guī)定：應(yīng)在1MIN的電化時(shí)間后測量電阻，即使在此時(shí)間內(nèi)電流還沒有達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。

10.2 體積電阻率計(jì)算：

體積電阻率計(jì)算公式如下：

式中：PV——體積電阻率，單位為歐姆厘米（Ω.cm）；

RX——按測得的體積電阻，單位為歐姆（Ω）；

A——是被保護(hù)電的有效面積，單位為平方米（m2）或（平方厘米（cm2））

h——試樣的平均厚度，單位為米(m)或厘米（cm）

備注：A=19.635（cm2）

10.3 表面電阻率計(jì)算：

表面電阻率計(jì)算公式如下：

式中：Ps——體積電阻率，單位為歐姆米（Ω.cm）；

RX——按測得的表電阻，單位為歐姆（Ω）；

P——是被保護(hù)電的有效周長，單位為米（m）或（厘米（cm））

g——兩電之間的距離，單位為米(m)或厘米（cm）

備注：P=15.708(cm) g=0.2(cm)

十一、三電接線說明

測量電阻可用二電，一個(gè)接高壓電，另一個(gè)接電流電就行了，儀器的地線用于屏蔽用，在測量高電阻時(shí)要與屏蔽箱的地相接以防干擾。測量低電阻時(shí) 可以不用。標(biāo)準(zhǔn) GB1410《 固體絕緣材料絕緣體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)方 法》中推薦一種三電測量方法：

它是由三個(gè)立的電組成:

1.中心為圓柱體,直徑為50mm, 標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定高度，但一般是40mm

2.圓柱體外為一圓環(huán),圓環(huán)內(nèi)徑為60mm,外徑為80mm, 標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定高度，但一般是40mm

3.底為一平板, 直徑為100mm的圓板. 標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定厚度，但一般為5mm

如果使用這種三電測量材料表面電阻或體積電阻，可以按下圖接線：

4.測表面電阻：（電流流過被測量物體表面時(shí)測得的電阻）

儀器高壓輸出（紅）接圓環(huán)電

儀器電流輸入端（芯線）接圓柱電

儀器地（黑，屏蔽線）接圓盤電

5.測體積電阻：（電流流過被測量物體體內(nèi)時(shí)測得的電阻）

儀器高壓輸出（紅）接圓盤電

儀器電流輸入端（芯線）接圓柱電

儀器地（黑，屏蔽線）接圓環(huán)電

請將被測量材料放在圓盤電上面，并且圓柱電放在圓環(huán)電的中間，先將屏蔽箱上的開關(guān)撥在中間0位置時(shí)，此時(shí)沒有高壓輸出，將屏蔽箱蓋好，然后再與儀器接線。

如果開關(guān)是在左邊的Rv位置時(shí)，測量的是體積電阻Rv，此時(shí)電壓加在底下的圓盤電上，電流從圓盤電經(jīng)被測量材料體內(nèi)流到柱電。

如果開關(guān)是在右邊的Rs位置時(shí)，測量的是表面電阻Rs，此時(shí)圓環(huán)電改變?yōu)殡妷海瑘A盤電為接線，電流從圓環(huán)電經(jīng)材料表面流到圓柱電。