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ZST-121型體積表面電阻率測試儀

一、概述 

ZST-121體積表面電阻率測試儀器既可測量超高電阻，又可測極微弱電流。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、準確度高。以數(shù)字液晶顯示電阻并同時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。機內(nèi)測試電壓為DC10V、50V、100V、250V、500V、1000V。

ZST-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、計算機房防靜電活動地板等電阻值的檢驗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

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、準確度高；

*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、計算機房防靜電活動地板等）電阻值的檢測；

材料體電阻(率)和表面電阻(率)測量；

電化學和材料測試,以及物理,光學和材料研究;

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 

1.電阻測量范圍： 1×104Ω ～1×1018Ω，分為十個量程。

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.準確度: 準確度優(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誤差有可能增加，測試電流準確度與電阻相同，測試電壓準確度為 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，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。整個刻度是非線性的。又由于測量不同的電阻時，其電壓V也會有些變化，所以普通的高阻計的精度是很難提高的。

ZST-121體積、表面電阻率測定儀是同時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是同時變化，其顯示的電阻值不象普通高阻計那樣因被測電壓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。

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。

6.4連接線路 

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

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， 當被測電阻大于儀器測量量程時，電阻表顯示“1”，此時應(yīng)繼續(xù)將儀器撥到量程更高的位置，當測量儀器有顯示值時應(yīng)停下，當前的數(shù)字乘以檔次即是被測電阻值。當有顯示數(shù)字時不要再往更高次檔撥，否測儀器會過量程，機內(nèi)保護電路開始工作，儀器測量準確度會下降。

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或測量端短路時而損壞儀器。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，使用屏蔽箱在進行體積電阻和表面電阻轉(zhuǎn)換時，必須把電源關(guān)閉后進行檔位轉(zhuǎn)換，否則會導致電壓沖擊到主機無法顯示或損壞。

七、使用注意事項

高阻測量一定要嚴格按使用方法步聚進行，否則有可能造成儀器損壞或電人。

7.1 應(yīng)在“Rx”兩端開路時調(diào)零（主機開機）

如接在電阻箱或被測量物體上時調(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測量電壓，

隨意改動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，當有顯示值時應(yīng)停下，記錄當前的數(shù)字即是被測電阻值。若顯示“1”時，表示欠量程應(yīng)往高次檔拔。直到有顯示數(shù)字時為止。當有顯示數(shù)字時不能再往高次檔撥，否則有可能損壞儀器(機內(nèi)有過電流保護電路)。除104 Ω檔之外，當顯示低于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電機理復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。在使用時要注意高壓線，開機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，應(yīng)采用屏蔽盒將被測物體屏蔽.

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

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

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

八、典型應(yīng)用

8.1 測量防靜電鞋、導電鞋的電阻值

按照國家標準GB4386-84《防靜電膠底鞋（靴）、導電膠底鞋（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)，導電鞋的電阻值必須不大于1.5X105歐姆.不僅制造廠在出廠時必須按這一標準檢驗，合格后才能出廠，在工廠使用過程中也必須按這一標準進行定期檢驗，合格后才能穿用。    

制造廠測量新鞋的電阻值時，應(yīng)將硫化后有新鞋放置24小時以上，然后在測量所要求的溫度、濕度環(huán)境中放置2小時以后才能進行測量。使用單位在定期檢測時應(yīng)將鞋洗干凈，其溫濕度的要求及放置時間同上。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)標準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)，其測量電極可采用三電極或二電極，其具體測量方法可參照有關(guān)的標準或有關(guān)資料。

8.3. 測量計算機房用活動地板的系統(tǒng)電阻值 

按照國家標準ＧＢ6650-86《計算機房用活動地板技術(shù)條件》。采用該標準的電極（也可用三電極中的主電極）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。測量時可采用三電極。具體方法可參照國家標準GB1410。

8.5. 測量電流及1014Ω以上超高電阻的測量

當測量超過1014Ω以上的超高電阻時,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用不同的電阻量程有不同的讀數(shù)？ 

這是因為測量電阻時為防止過電壓損壞儀器，如果出現(xiàn)過量程時儀器內(nèi)保護電路開始工作，將測試電壓降下來以保護機內(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。而且當測量電阻時若讀數(shù)小于199，既只為三位數(shù)且位數(shù)為1 時，其準確度要下降。所以在測量電阻時當次讀數(shù)從1 變?yōu)槟骋蛔x數(shù)時，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。在實際使用時，即讀數(shù)位數(shù)多的比讀數(shù)位數(shù)少的準確度高。

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

這是因為一般物體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，所以在測量電流時應(yīng)選用電流大的量程。在實際使用時即只要電流表有讀數(shù)時，讀數(shù)位數(shù)少的小的比讀數(shù)位數(shù)多的準確度高。

9.3為什么測量時儀器的讀數(shù)總是不穩(wěn)？

一般的材料其導電性不是嚴格像標準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電性不符合歐姆定律，所以在測量時其讀數(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。有的標準規(guī)定以測量1分鐘時間的讀數(shù)為準。通常在測量高電阻或微電流時測量準確度因重復性不好，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為什么測量完畢時一定要將量程開關(guān)再撥到104檔后才能關(guān)電源？

這是因為在測量時被測物體及儀器輸入端都有一定的電容，這個電容在測量時已被充電到測量電時的電壓值，如果儀器不撥到104擋后關(guān)電源這個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。當被測量物體電容越大，測試電壓越高時，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都將會產(chǎn)生大脈沖電流，這個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，當您改變測量電壓時有右能擊穿而產(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，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？

這是因為機內(nèi)的電容器充有很高的電壓（高電壓達1200V以上），這些電容器的所帶的電能保持較長的時間，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，但機內(nèi)高壓電容器還有會因長時間保持很高的電壓，將會對人員或其它物體造成電擊或損壞。在儀器有問題時也不要隨便打開機箱因機內(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算

10.1 體積電阻與表面電阻讀數(shù)取值

體積電阻：

按照國家標準GB1410標準中第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時，并在如下每個電化時間做一次測量：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)束試驗并用這個電流值來計算體積電阻。作為驗收試驗，按照有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，使用一個固定的電化時間如1MIN后的電流值來計算體積電阻率。

表面電阻：

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

10.2 體積電阻率計算：

體積電阻率計算公式如下：

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——是被保護電極的有效面積，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 表面電阻率計算：

表面電阻率計算公式如下：

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——是被保護電極的有效周長，單位為米（m）或（厘米（cm））

g——兩電極之間的距離，單位為米(m)或厘米（cm）

備注：P=15.708(cm) g=0.2(cm)

十一、三電極接線說明

測量電阻可用二電極，一個接高壓電極，另一個接電流電極就行了，儀器的地線用于屏蔽用，在測量高電阻時要與屏蔽箱的地相接以防干擾。測量低電阻時 可以不用。國家標準 GB1410《 固體絕緣材料絕緣體積電阻率和表面電阻率試驗方 法》中推薦一種三電極測量方法：

它是由三個獨立的電極組成:

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

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

如果使用這種三電極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測得的電阻）

儀器高壓輸出（紅）接圓環(huán)電極

儀器電流輸入端（芯線）接圓柱電極

儀器地（黑，屏蔽線）接圓盤電極

5.測體積電阻：（電流流過被測量物體體內(nèi)時測得的電阻）

儀器高壓輸出（紅）接圓盤電極

儀器電流輸入端（芯線）接圓柱電極

儀器地（黑，屏蔽線）接圓環(huán)電極

請將被測量材料放在圓盤電極上面，并且圓柱電極放在圓環(huán)電極的中間，先將屏蔽箱上的開關(guān)撥在中間0位置時，此時沒有高壓輸出，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，測量的是體積電阻Rv，此時電壓加在底下的圓盤電極上，電流從圓盤電極經(jīng)被測量材料體內(nèi)流到柱電極。

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