本发明专利技术涉及一种矿物及固体绝缘材料电阻率测量的小型电极实验装置，采用绝缘基座对测量电极、保护电极和高压电极所组成的三电极系统进行支撑和精确定位，能够与通用高阻计配套使用，将试样直径由标准电极的１００ｍｍ减小到１８ｍｍ，试样面积减少３０．８６倍，其制造方法是：第１是电极和导体螺杆材料选择，第２是绝缘基座材料选择，第３是加工测量电极、保护电极和高压电极，第４是加工导体螺杆，第６是加工固定螺栓，第７是将以上零部件按图示结构进行组装，即获得一种矿物及固体绝缘材料电阻率测量的小型电极实验装置。效果明显，结构新颖，成本低廉，推广应用容易，社会经济效益显著，适用于直径Ф＝１８ｍｍ矿物及固体绝缘材料平板试样体积电阻率和表面电阻率的测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种矿物及固体绝缘材料电阻率测量的小型电极实验装置，能够与通 用高阻计配套使用，采用绝缘基座对高压电极、测量电极和保护电极所组成的三电极系统 进行支撑和精确定位，以实现装置结构的精准性和测量结果的可靠性，将试样直径由标准 电极的IOOmm减小到18mm，样品面积减少了 30. 86倍，适用于直径Φ = 18mm矿物及固体绝 缘材料体积电阻率和表面电阻率的测量。
技术介绍
绝缘材料又称电介质，它在直流电压的作用下，只有极微小的电流通过，其电阻率 大于108Ω μπ^。近年来，非金属矿物因其优良的电气性能和低廉的价格被越来越多的应 用于绝缘材料中。2005年，我国的矿物填料在塑料和橡胶中的用量已分别达到375X 104t 和120X 104t，成为我国矿物材料产业的重要组成部分[2]。电阻率，包括体积电阻率P ν和表面电阻率P S，是表征材料绝缘性能的常用 参数[3]。目前，对于致密块状固体绝缘材料电阻率的测量，已有相应的国家标准GB/ T1410-2006(与国标IEC60093-1980等效)M。其方法是将样品加工成直径为Φ = IOOmm 左右、厚h = 1 3mm的标准尺寸，然后利用高阻计进行测量。但是，由于样品加工困难，目 前还没有对一些矿物电阻率进行有效测试的方法，其主要原因是许多矿物的解理发育，或 本身存在裂纹与缺陷，在加工过程中容易开裂，难以获得如此大的标准尺寸样品。另外，对 于其它固体绝缘材料，在一些情况下要加工或获取标准尺寸的样品也是非常困难的。因此， 研究一种适用于矿物及固体绝缘材料小块样品电阻率测量的装置和方法，对于矿物材料开 发利用，以及新型绝缘材料研究与应用都具有十分重要的意义。本专利技术的目的是，根据国家标准GB/T1410-2006和数字高阻计特点，研制一种能 够与通用高阻计配套使用，适用于矿物及固体绝缘材料小块样品体积电阻率和表面电阻率 测量的小型电极实验装置，为新型矿物材料和绝缘材料电性能研究与应用提供一种新的技 术支撑。主要参考文献[1]李正吾.新电工手册[M].合肥安徽科技出版社，2000，2772pp.[2]袁继祖.非金属矿物填料与加工技术[M].北京化学工业出版社，2007， 351pp.[3]刘其昶.电气绝缘结构设计原理_中册-绝缘结构总论[M].北京机械工业 出版社，1988，189pp.[4]GB/T 1410-2006，固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法[s].[5]伍洪标.无机非金属材料实验[M].北京化学工业出版社，2002，399pp.[6]矿产资源综合利用编委会.矿产资源综合利用手册[M].北京科学出版社， 2000,835pp.[7]赵燕玲.微晶白云母在绝缘灌注胶功能复合材料中的应用基础研究[D].成都成都理工大学，2007.[8].氏 _ 团· PVC 电 1 月交胃· http//www. shushi. com. cn/ProductDisplay. asp ？ ID = 123技术方案3. 1固体绝缘材料电阻率测量原理根据国家标准GB/T1410-2006，固体绝缘材料体积电阻和表面电阻率采用高阻计 进行测量。高阻计由数据测量系统、三电极系统和金属屏蔽箱组成。试样直径大小由测量 电极、保护电极和高压电极所组成的三电极系统尺寸大小共同决定。图1是适用于直径Φ =IOOmm固体绝缘材料电阻率测量的三电极系统工作原理示意图，为了消除外来电磁干扰 所生产的影响，三电极系统应放置于金属屏蔽箱中，其测量原理如下测量体积电阻时(图la)，测量电极1_1#通过导线1_2#与高阻计的测量端相连， 高压电极3-1#通过导线3-2#与高阻计的高压端相连，保护电极2-1#则通过导线2-2#与高 阻计的接地端相连，电流按图Ia箭头所示方向穿过测试样品，被测样品0#的体积电阻(Rv) 由高阻计可直接读取。根据体积电阻(Rv)测试结果和国家标准GB/T1410-2006计算公式(1)，可得到被测样品的体积电阻率(P V)。 AePv=Rv--(1)η式中ρ ν为体积电阻率(Ω · cm) ；h为样品厚度(cm) ;RV为体积电阻(Ω)，由高 阻计直接测试得到；Ae为被保护电极的有效面积，由电极尺寸决定，其计算公式为ΓπΛπ (d, + g)2η、Ae =-!~—(2)4式中吨为测量电极(图1，1-1#)直径(cm)，g为测量电极与保护电极的间隙 (cm), π = 3. 1416。对于直径Φ = IOOmm的标准电极，Ae = 21. 237cm2 ；对于直径Φ = 18mm自制小型电极，Ae = 1. 863cm2。测量表面电阻率时(图lb)，测量电极1_1#通过导线1_2#与高阻计的测量端相 连，保护电极2-1#通过导线2-2#与高阻计的高压端相连，高压电极3-1#则通过导线3-2# 与高阻计的接地端相连，电流按图Ib箭头所示方向从测试样品表面通过，被测样品0#的表 面电阻率(P s)由高阻计根据表面电阻(Rs)测量数据，经公式(3)自动换算得到[5]。Ps=Rs.与(3)s S ^d1d,式中=Rs为表面电阻(Ω) 为测量电极直径(cm) ;d2为保护电极内径(cm)。3. 2小型电极实验装置的制造技术图2是一种适用于直径Φ = 18mm矿物及固体绝缘材料电阻率测量的小型电极实 验装置结构图，其测量原理与标准电极系统(图1)完全相同。由于该装置的三电极尺寸较 小，其制造的关键是三电极尺寸大小等重要技术参数确定及其精确定位。3. 2. 1小型电极系统的关键技术参数三电极系统是整个装置的核心，如图2所示，其技术关键是保护电极的内外径、测 量电极的直径以及保护电极与测量电极之间的间隙尺寸大小等关键技术参数的确定。4(1)保护电极的内外径尺寸样品直径的大小直接决定三电极的尺寸大小。样品 直径过小，三电极尺寸将相应减小，并导致保护电极与测量电极之间的间隙尺寸g过小，从 而影响整个装置的使用安全性；相反，若样品尺寸过大，又使得实验装置失去其小型化意 义。经过多次试验，最终确定样品直径Φ = 18mm，其面积为254. 34mm2。而Φ = IOOmm的 标准样品，其面积为7850mm2，与之相比，小型电极样品面积减少了 30. 86倍，使矿物及固体 绝缘材料小块样品电阻率测量成为可能。在绝缘电阻测量时，为了抵消表面或体积效应引起的误差，样品0#直径Cltl不得小 于保护电极2-1#外径d2和高压电极3-1#直径d3，因此，保护电极2-1#外径d2和高压电极 3-1#直径d3应与样品0#的直径dQ相同，即d2 = d3 = dQ = 18mm。另夕卜，由于电极尺寸较 小，如果保护电极2-1#厚度过大，将导致与高压电极3-1#之间隙尺寸过小而降低系统的安 全性，并将大大增大加工难度。因此，综合各方面因素，保护电极2-1#的最小厚度为1mm，则 保护电极2-1#内径为16mm。(2)测量电极直径尺寸由公式⑶可知，Cl2Al1为定值，表面电阻率与Cl2Al1比值d 54cm有关，而与试样大小无关，因此，可由高阻计直接读取。由于标准电极f一=1·08，此d, 50cm常数不可更改，那么小型电极Cl2M1也应等于1. 08。由于小型电极的保护电极2-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种矿物及固体绝缘材料电阻率测量的小型电极实验装置，采用绝缘基座对测量电极、保护电极和高压电极所组成的三电极系统进行支撑和精确定位，能够与通用高阻计配套使用，将试样直径由标准电极的１００ｍｍ减小到１８ｍｍ，试样面积减少３０．８６倍，其特征是： Ａ、选用导电性能和加工性能优异的固体金属材料作为测量电极１－１＃、保护电极２－１＃和高压电极３－１＃，以及导体螺杆１－２＃、３－２＃的材料，包括：紫铜，或者银铜，或者不锈钢； Ｂ、选用体积电阻率ρ↓［ｖ］＞１０↑［１７］Ω.ｃｍ和加工性能优异的聚合物材料作为上绝缘基座５－１＃和下绝缘基座５－２＃的材料，包括：聚四氟乙烯（Ｆ－４），或者四氟乙烯和乙烯共聚物（Ｆ－４０），或者聚三氟氯乙烯（Ｆ－３）； Ｃ、加工测量电极１－１＃，高压电极３－１＃和保护电极２－１＃； Ｄ、加工导体螺杆１－２＃，３－２＃； Ｅ、加工上绝缘基座５－１＃和下绝缘基座５－２＃； Ｆ、不加工锈钢固定螺栓６－１＃； Ｇ、将加工的以上零部件按图示结构进行组装，即获得一种矿物及固体绝缘材料电阻率测量的小型电极实验装置。
【技术特征摘要】
一种矿物及固体绝缘材料电阻率测量的小型电极实验装置，采用绝缘基座对测量电极、保护电极和高压电极所组成的三电极系统进行支撑和精确定位，能够与通用高阻计配套使用，将试样直径由标准电极的100mm减小到18mm，试样面积减少30.86倍，其特征是A、选用导电性能和加工性能优异的固体金属材料作为测量电极1 1#、保护电极2 1#和高压电极3 1#，以及导体螺杆1 2#、3 2#的材料，包括紫铜，或者银铜，或者不锈钢；B、选用体积电阻率ρv＞1017Ω·cm和加工性能优异的聚合物材料作为上绝缘基座5 1#和下绝缘基座5 2#的材料，包括聚四氟乙烯(F 4)，或者四氟乙烯和乙烯共聚物(F 40)，或者聚三氟氯乙烯(F 3)；C、加工测量电极1 1#，高压电极3 1#和保护电极2 1#；D、加工导体螺杆1 2#，3 2#；E、加工上绝缘基座5 1#和下绝缘基座5 2#；F、不加工锈...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪灵，罗柯，李自强，关淞云，葛伟，张俊源，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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