國標GB/T 31838.2體積電阻率測試條件匯總

擊此處了解產品詳細信息

體積電阻率是表征固體絕緣材料絕緣性能的基礎參數。現行標準 GB/T 31838.2—2019《固體絕緣材料 介電和電阻特性 第2部分：電阻特性（DC方法） 體積電阻和體積電阻率》修改采用 IEC 62631-3-1:2016，給出了直流電壓下測定固體絕緣材料體積電阻和體積電阻率的試驗方法，替代了 GB/T 1410—2006 中的相應內容。本文以該標準為依據，把散落在各章節(jié)中的測試條件做一次集中梳理，供實驗室建立作業(yè)規(guī)程、比對數據時參考。

一、測量原理與穩(wěn)態(tài)判據

標準將體積電阻定義為施加在與絕緣介質相對表面接觸的兩個電極間的直流電壓與給定時間流過介質的電流之比；體積電阻率為電場強度與電流密度之比，單位為 Ω·m。

施加直流電壓后，電流因介質極化與載流子遷移而逐漸減小到一個穩(wěn)定值。對體積電阻率小于 101? Ω·m 的材料，電流通常在 1 min 內達到穩(wěn)定；更高電阻率材料的衰減過程可能持續(xù)幾分鐘、幾小時甚至數周，此時可采用較長的施加電壓時間。

二、試驗電壓與電源要求

常用試驗電壓檔位為 10 V、100 V、500 V、1 000 V 和 10 000 V，無特殊規(guī)定時推薦采用 100 V。電源應為穩(wěn)定的直流電源；電壓不穩(wěn)定引起的電流變化應足夠小，以 100 V 電源為例，紋波系數宜小于 5×10??。

起始電壓過高會引起局部放電并帶來測量誤差。在空氣中進行試驗時，試驗電壓低于 340 V 一般不會引起局部放電；

三、裝置精確度與保護技術

標準對測量裝置精確度的要求按電阻量級分檔：低于 101? Ω 時誤差不大于 ±10%；101?～101? Ω 之間不大于 ±20%；高于 101? Ω 時不大于 ±50%。

高阻測量必須使用保護技術：在關鍵絕緣部位插入保護導體，組成保護系統(tǒng)并與測量端構成三電極系統(tǒng)，把外來寄生電壓引起的雜散電流、絕緣不良引起的分路電流以及表面電流分流到測量回路之外。表面電阻可能比體積電阻低一個數量級，不設保護時體積分量會被直接淹沒。此外，連續(xù)兩次測量之間應保證足夠長的間隔以消除極化效應，對體積電阻不大于 101? Ω 的材料，1 h 的時間間隔即足夠。

四、電極材料的選擇

標準列舉了可供使用的典型電極材料：導電銀漆（疏松透氣、可隨試樣條件處理，適合研究電阻與濕氣效應）；蒸發(fā)或噴鍍金屬（確認材料不受離子轟擊、溫度應力或真空處理影響時使用）；液體電極（銀、錫等，不推薦水銀）；膠體石墨（與導電銀漆同條件使用）；導電橡膠（放置便捷、不妨礙試樣條件處理，絕緣電阻應小于 1 000 Ω，邵氏硬度 65～85，約 2 kPa 壓力下與試樣緊密接觸）；金屬箔（鋁箔、錫箔配合少量凡士林、硅脂粘貼，粘劑薄層宜減薄到 0.002 5 mm 或更薄，且盡量少用）。

需要注意，導電橡膠作為電極材料的測量結果比金屬電極的測量結果要高百分之幾到百分之幾百，不同電極形式所得數據不宜直接比較。

五、試樣要求與條件處理

試樣厚度應盡量與實際應用中的產品厚度相同。無其他規(guī)定時，推薦使用長和寬大于或等于 100 mm、厚度為 (1.0±0.5) mm 的平板試樣，彈性材料推薦 100 mm×100 mm×3 mm。無相關產品標準時，試樣數量應至少為 3 個。

條件處理方面，無相關產品標準時按 IEC 60212 標準環(huán)境條件 B 執(zhí)行，即在 23 ℃ 的室溫和相對濕度 50% 的條件下至少處理 4 天。裝電極前，應在至少 5 個不同的點上測量材料厚度，試樣厚度和電極尺寸的精度要求為 ±1%。

六、測試程序的關鍵時序

測量前應使試樣處于介電穩(wěn)定狀態(tài)：將試樣和電極聯接，逐步增加電流測量裝置的靈敏度，觀察短路電流的變化，直至達到恒定值。無其他規(guī)定時，應在施加電壓 1 min 后進行體積電阻測量。若不重復測量，試樣應在試驗環(huán)境下放置至少 24 h；需要重復測量時，必須確認試樣重新進入介電穩(wěn)定狀態(tài)，否則不允許重復測量。研究直流加壓時間對結果的影響時，在施加電壓后 1 min、2 min、5 min、10 min、50 min 和 100 min 讀數，若兩次測得同樣的結果，應結束試驗。

七、計算、報告與結果解讀

體積電阻率按 ρ = Rx·A/h 計算，其中 Rx 為測得的體積電阻，A 為電極有效面積，h 為試樣平均厚度。試驗報告應包括材料描述、試樣形狀和厚度、試驗電壓、儀器精度、固化條件或預處理、條件處理和環(huán)境、試樣數量，以及體積電阻和體積電阻率的個別值與中值等信息。

標準同時給出了合理預期的尺度：體積電阻和體積電阻率的測量受多方面影響，經驗表明再現性為 50% 以上（測量值），重復性在 20%～50% 之間。這意味著不同實驗室、不同時間的數據出現百分之幾十的偏差屬于正常范圍，比對數據時應關注量級與趨勢而非末位數字，并將溫度、濕度、加壓時間、電極形式等條件一并報告。

八、結語

GB/T 31838.2 把電壓檔位、裝置精度、保護方式、電極材料、試樣處理與讀數時序整合為統(tǒng)一口徑。對實驗室而言，把這些條件寫進作業(yè)規(guī)程并如實記錄，是讓體積電阻率數據具備可比性的前提；對數據使用者而言，了解這些條件的來龍去脈，才能正確解讀報告上的每一個數值。

表 1｜GB/T 31838.2 主要測試條件速查