CN1851485A - 一种高温电阻率的测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温电阻率的测试装置及其测试方法，属于材料测试设备领域。本发明的测试装置包括测试夹具(1)，温控加热炉(2)，高阻计(3)，屏蔽机构(4)，电源(5)，其中电源(5)分别连接高阻计(3)和温控加热炉2，高阻计(3)连接电极测试台(1)检测电阻，屏蔽机构(4)罩于测试夹具(1)内部和外部。本发明的测试方法包括准备电阻的检测装置；测试夹具的校准；待测样品的准备；屏蔽装置接地；高阻计的测量和计算电阻率等步骤。本发明的测量装置和测试方法能对室温电阻率较高(＞10¹²Ω·cm)的材料进行高温(RT～800℃)电阻率测量，结构简单，使用方便，具有较高的可靠性和稳定性。

Description

一种高温电阻率的测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种高温电阻率的测试装置及其测试方法，属于材料测试设备领域。

背景技术

电阻率是评价电介质材料特别是铁电陶瓷材料高低温绝缘性能的一个极其重要的指标，它对相关器件的可靠性起着决定性的作用；测试夹具的好坏与否是高低温电阻参数测试准确的关键。按现行标准要求，部分瓷介电容器(GJB1522-92、GJB1313-91等)要求测量高温绝缘电阻；按实际应用要求，高温压电陶瓷要求测量高温电阻率。因此，根据测试要求，在夹具设计时要求在测试温度范围内其空载绝缘电阻＞1×10¹⁴Ω。但是，由于测试夹具本身漏电和内外干扰信号的影响，在测量室温电阻率较高的电介质材料的电阻时很容易产生较大的误差。所以，在测量高绝缘电阻材料时为了提高测量的准确度，除了提高测试夹具的空载绝缘电阻外，还必须消除或减小内外干扰信号的影响。目前的测量设备或装置在测量电介质材料在室温附近的电阻率尚能满足测试要求；但是在测量高温电阻率时由于测试夹具的空载绝缘电阻随着温度的升高而下降，且消除处于高温环境下的样品的干扰信号也存在一定的问题，所以目前的测试装置还无法实现较高温度(＞200℃)，特别是高温(～800℃)电阻率的测量。因此为满足实际应用的要求，迫切需要一种具有更高可靠性和稳定性的高温(RT～800℃)电阻率的测试装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温电阻率的测试装置及其测试方法，它能对室温电阻率较高(＞10¹²Ω·cm)的电介质材料进行高温(RT～800℃)电阻率测量。

本发明的高温电阻率测量装置，其特征包括：

测试夹具(1)，温控加热炉(2)，高阻计(3)，屏蔽机构(4)，电源(5)。其中：

101为公共电极，102为测量电极，103为固定片，104为调节弹簧，105为样品，106为载物台；

201为温度控制器，202为电阻丝加热炉；

401为内屏蔽装置，402为外屏蔽装置。

电源(5)分别连接高阻计(3)和温控加热炉2，高阻计(3)连接电极测试台(1)检测电阻，屏蔽机构(4)罩于测试夹具(1)内部和外部。

公共电极(101)和测量电极(102)分别通过导线与高阻计(3)相连接；样品(105)通过弹簧(104)固紧在均匀涂覆有铂电极层的Al₂O₃载物台(106)上形成回路；炉膛内屏蔽装置(401)和外屏蔽装置(402)接地；样品(105)通过温度控制器(201)在电阻丝加热炉(202)中进行加热。

所述的公共电极(101)为在Al₂O₃载物台(106)上均匀涂覆的一层铂电极；

所述的测量电极(102)为铂金电极，测量电极的数目可根据需要而增，以实现一次测量多个样品，提高效率。

电介质的高温电阻率测量装置，测试夹具的主要部分均在炉外即处于常温环境中，使公共电极和测量电极的空载绝缘电阻基本不随样品的温度变化而变化，保证了高温电阻测量的可靠性和稳定性；温度控制装置的控温精度为±0.1℃；炉膛内屏蔽装置和外屏蔽装置可有效地减小或消除内部和外部的干扰信号，从而减小了测量误差，提高了电阻率测量的准确性。

本发明的测试方法包括下述步骤：

1)、准备电阻的检测装置：公共电极(101)和测量电极(102)分别通过导线与高阻计(3)相连接；

2)、测试夹具的校准：通过调节弹簧(104)形成开路，测量公共电极和测量电极的空载绝缘电阻，要求空载绝缘电阻＞1×10¹⁴Ω；

3)、待测样品的准备：样品(105)的几何尺寸为Φ6～20×0.3～10mm，上下两表面均匀涂覆电极，通过弹簧(104)固紧在Al₂O₃载物台(106)上并形成回路；

4)、将炉膛内屏蔽装置(401)和外屏蔽装置(402)接地；

5)、将样品(105)通过温度控制器(201)在电阻丝加热炉(202)中进行加热，温度范围为RT～800℃；并记录相应温度下高阻计(3)的测量值；

6)、电阻率的计算：

电阻率ρ(单位为Ω·cm)的计算公式为：

$\mathrm{\ρ}=R\frac{A}{d}---\left(1\right)$

其中，R为高阻计的测量值，单位为Ω；A为测量样品的表面积，单位为cm²；d为测量样品的厚度，单位为cm。

本发明的方法能对室温电阻率较高(＞10¹²Ω·cm)的电介质材料的高温(RT～800℃)电阻率进行测量，本发明结构简单，使用方便，具有较高的可靠性和稳定性。

附图说明

图1是本发明的电阻率测量装置示意图。1为测试夹具，2为温控加热炉，3为高阻计，4为屏蔽机构，5为电源。其中：

101为公共电极，102为测量电极，103为固定片，104为调节弹簧，105为样品，106为载物台；

201为温度控制器，202为电阻丝加热炉；

401为内屏蔽装置，402为外屏蔽装置。

图2是Bi₃TiNbO₉(BTN)压电陶瓷样品的电阻率～温度曲线关系图。

具体实施方式

本发明利用上述的测量装置和方法，对BTN压电陶瓷的高温电阻率进行测量。温度范围为110℃～700℃，每隔25℃取一个温度点测量相对应的电阻R；样品的面积A＝1.10cm²，厚度d＝0.10cm；将数据代入公式(1)中计算即得到相应的电阻率，图2为其电阻率～温度曲线关系图。

Claims (5)

1、一种高温电阻率的测试装置，包括测试夹具(1)，温控加热炉(2)，高阻计(3)，屏蔽机构(4)，电源(5)，其特征在于：

电源(5)分别连接高阻计(3)和温控加热炉2，高阻计(3)连接电极测试台(1)检测电阻，屏蔽机构(4)罩于测试夹具(1)内部和外部。

2、按权利要求1所述的一种高温电阻率的测试装置，其特征在于：

所述的测试夹具(1)包括公共电极(101)，测量电极(102)，固定片(103)，调节弹簧(104)，样品(105)，载物台(106)；

所述温控加热炉(2)包括温度控制器(201)，电阻丝加热炉(202)；

公共电极(101)和测量电极(102)分别通过导线与高阻计(3)相连接；样品(105)通过弹簧(104)固紧在均匀涂覆有铂电极层的Al2O3载物台(106)上形成回路；炉膛内屏蔽装置(401)和外屏蔽装置(402)接地；样品(105)通过温度控制器(201)在电阻丝加热炉(202)中进行加热。

3、按权利要求1或2所述的一种高温电阻率的测试装置，其特征在于所述的公共电极(101)为铂电极。

4、、按权利要求1或2所述的一种高温电阻率的测试装置，其特征在于所述的测量电极(102)为铂金电极。

5、一种高温电阻率的测试方法，其特征在于包括下述步骤：

1)、准备电阻的检测装置：公共电极(101)和测量电极(102)分别通过导线与高阻计(3)相连接；

2)、测试夹具的校准：通过调节弹簧(104)形成开路，测量公共电极和测量电极的空载绝缘电阻，要求空载绝缘电阻＞1×10¹⁴Ω；

3)、待测样品的准备：样品(105)上下两表面均匀涂覆电极，通过弹簧(104)固紧在载物台(106)上并形成回路；

4)、将炉膛内屏蔽装置(401)和外屏蔽装置(402)接地；

5)、将样品(105)通过温度控制器(201)在电阻丝加热炉(202)中进行加热，温度范围为RT～800℃；并记录相应温度下高阻计(3)的测量值；

6)、计算电阻率。