CN85105240A - 一种测量导电橡胶或导电塑料的电阻或电阻率的方法及其测试仪 - Google Patents

Abstract

一种测量导电橡胶或导电塑料的电阻或电阻率的方法及测试仪。本发明属电阻、电阻率测量方法及装置。本发明的要点在于使用镓-铟液态合金电极从而实现了无压测量，完全克服了国内外标准有压法测量的加热、加压的麻烦及由此引起测量误差大和无法测出试样在室温自由状态下的电阻、电阻率真实值等各种缺点，具有使用方便、精度较高、造价低、用途广，对有关产品的生产监控或质检提供了方便可靠的手段。

Description

本发明属电阻或电阻率测量方法及装置。

本发明做出以前，国内外测量导电橡胶或导电塑料的电阻尚未有专用测量仪器，仅是国内外标准上规定一定的测量夹具规格，用毫伏表或类似仪表进行测量其电位差，再算出其具体电阻。

已检索过，国际上用ISO1853标准（International    Standard    1853），国内用GB    2439-81标准。国内外标准中存在的最根本的共同问题是用固体金属作测量电极，电极与导电橡胶或导电塑料试样间存在整流接触，使测量结果产生较大误差。为此，国内外标准均用有压法测量，对试样施加65.7牛顿/米宽的压力，以图改善接触问题。虽所加压力一定，但因各种橡胶试样模数不同，则在恒定负荷下变形就不一样，因而不可避免地引起较大测量误差。而且，试样在测试前要进行70±1℃、2小时的加热处理，试样结构亦会发生变化，所以采用这些标准有压法测量所得数据，只能作为相对衡量的数据，并不能测出试样在室温自由状态下的电阻率的真实值。同时，国内外以往均不能测量导电橡胶或导电塑料成品的电阻值。

本发明的目的就是为了克服上述国内外标准有压法测量的加热、加压的麻烦及由此引起的测量误差大和无法测出室温自由状态下试样的电阻率的真实值或成品的电阻值等各种缺点，从而能测量出导电橡胶或导电塑料半成品或成品的电阻或电阻率的真实值。

本发明的要点在于采用镓-铟液态合金作接触电极，以无压接触的方法测量通过导电橡胶或导电塑料的电压降V和电流I，然后通过V/I-R转换电路而测得其电阻或电阻率。镓-铟液态合金电极所采用的镓-铟液态合金是按重量比镓占80～95%、铟占5～20%的比例，在真空度为1×10^-5Torr的石英舟容器内加热到500～600℃，保温1～2小时配制而成。把这液态合金灌装于如图1所示设计的无压接触新型电极夹具中，便成为测量用的镓-铟液态合金电极夹具。测量时，从图1的1、2、3、4，各孔注入液态合金，通过底座连通槽，让其从放置试样的底座平台小孔中自然渗出，把试样按100×10×1～3mm的尺寸栽好后，放置于渗出的液态电极上面，便能与试样良好接触，无需加热、加压，便能准确测量试样的电阻、电阻率值。

上述无压法测试仪如图2所示。其是采用半导体、集成电路设计制造的。其测量原理如下：

对于矩形试样体积大小与电阻及电阻率之间的关系为：

R＝ρ· (L)/(W·d) ……（1）

式中：L、W、d-分别为试样的长、宽、厚（厘米）。

R-试样电阻（欧姆）。

ρ-试样电阻率（欧姆·厘米）。

沿L方向通以恒定电流I，则试样两端的电位为：

V＝IR……（2）

以（2）式代入（1）式整理得：

ρ＝ (W·d)/(L) · (V)/(I) ……（3）

若取L＝W，则（3）式可简化为：

ρ＝d· (V)/(I) ＝d·R……（4）

沿试样L方向通以恒定电流I（毫安），在电压电极上测得电压降V（毫伏），本仪器将V/I转换成R，从电阻指示表直接读出R值，依（4）式可计算电阻率ρ之值。同理可测量成品的电阻或电阻率之值。

无压法测试仪电路原理方框图如图3所示。其主要包括稳压电源（11和14）、恒流源（12）、测量转换电路（15）。

其电路图如图4所示。元件型号、规格、数值如附表1所示。其工作原理如：

D₁～D₄、DW₁、T₁～T₃、C₁～C₂、R₁～R₄共同组成+15V稳压电源（11）。

T₄～T₅、DW₂、R₅～R₁₀、W₁～W₅共同组成恒流源电路（12）。转换开关K_2～C，可使电位器W₅分别连接电阻R₇～R₁₀，便可分别得到10mA、1mA、100μA、10μA的恒定电流通过被测试样RU（13）。

D₅～D₈、DW₃、T₆～T₇、C₃～C₄、R₁₁～R₁₄共同组成+15V稳压电源（14）。

D₉～D₁₂、DW₄、T₈～T₉、C₅～C₆、R₁₅～R₁₈共同组成-15V稳压电源（14）。

运算放大器8FC2、W₆～W₈、C₇～C₈、R₁₉～R₂₂组成测量放大转换电路（15）。其把被测V/I转换成R，以便在电阻指示表上直接读出R值。

本仪器除能测量导电橡胶或导电塑料的半成品外，并设计出几种测量其成品-如集成电路连接器班马胶、计算器按键导电橡胶等的电阻值的专用测量电极夹具。其结构位置示意图如图5所示。其总装配图如图6和图7所示。这便使得测量各种成品时，非常方便、可靠。

用本发明的镓-铟液态合金电极无压接触测量方法测量，完全克服了国内外标准有压法测量所存在的问题和缺点，试样与镓-铟液态合金电极接触良好、稳定，能测量出半成品或成品在室温自由状态下的电阻、电阻率的真实值。测量方便、可靠，准确度高（在5%以下），精确度也高，10¹～10³欧姆档为1%以下，10⁴欧姆档为4%以下，10⁵欧姆档为5%以下。测试仪结构紧凑，造价低廉，用途广泛，对导电橡胶或导电塑料的生产监控，成品质检提供了方便、可靠的测试手段。本发明提出的液态合金与导电橡胶接触良好、稳定的新理论对高分子材料电学性能的研究提供了新途径。

发明人曾做了一个实例，现参照附图说明如下：

图1是测量导电橡胶或导电塑料的半成品的电阻、电阻率的液态合金电极装置。其材料为有机玻璃、尺寸如图中所示：A-A、B-B剖面中各孔应相通;基座中间两小孔（φ0.8）位置（间距）必须十分精确;使用本电极装置时，从1、2、3、4各孔注入液态合金。

图2是无压法测试仪及各种电极夹具示意图。其中：（5）是测量班马胶电阻专用电极夹具;（6）是测量计算器按键导电橡胶专用电极夹具;（7）是测量导电橡胶半成品专用电极夹具;（8）是调节旋扭面板;（9）是定位电流表;（10）是电阻值读数表。

图3是电路原理方框图。其中+15V稳压电源（11）提供恒流源电路及被测试样Rub的电源;±15V稳压电源（14）供给测量转换电路（15）的电源。

图4是无压法测试仪电路图。其中：（4-1）是测量班马胶电阻专用电极夹具接线图;（4-2）是测量计算器按键导电橡胶电阻专用电极夹具接线图;

图5是电极夹具结构位置示意图。其中：（16）为有机玻璃底座，底座的前上部有镓-铟液态合金电极（17），在底座的后上部装有支架（18）。

图6是测量班马胶电阻专用电极夹具总装图。其中：（19）为有机玻璃底座;（20）为扭子开关;以转换测量与校准;（21）为复铜板电极板;（22）为黄铜支架;（23）为黄铜螺栓;（24）为旋扭;（25）为黄铜滑块;（26）和（29）为黄铜螺母;（27）为发光二极管，以指示试样接触良好程度;（28）为螺钉。

当（22）、（23）、（24）、（25）装配后，螺栓（23）应能自由转动。（26）和（23）的M₂尾端最后用焊锡焊牢，以免螺母松动脱落。

图7是测量计算器按键导电橡胶电阻专用电极夹具总装图。其中：（30）为有机玻璃底座;（31）为复铜板测试电极;（32）为有机玻璃支架;（33）为普通钢按盘压块;（34）为黄铜螺钉;（35）为开关，以转换测量与校正。

本发明的实施，只要按图4所示电路进行制板、安装、简单调试和按图1、图6、图7所示来装配各种专用电极夹具，便可生产出无压法测试仪。

按所提供的配制方法便可配制出室温（25℃以上）呈液态的镓-铟液态合金。

Claims (5)

1、一种测量导电橡胶或导电塑料的电阻或电阻率的方法，它是将测试件放在测试装置的电极中测量，其特征是用镓-铟液态合金电极以无压接触的方法测量出通过被测试样的电压降V和电流I，然后通过测试仪中的V/I-R转换电路，测得试样的电阻或电阻率。

2、一种专用于权项1所述测量方法的无压测试仪，其由电极夹具（5～7）、调节旋扭面板（8）、定位电流表（9）、电阻值读数表（10）及电路板组成，其特征在于电极夹具是镓-铟液态合金电极夹具，电路板带有测量放大转换电路（15）。

3、权项2所述的无压测试仪，其特征在于它的镓-铟液态合金电极夹具，是具有有机玻璃底座（16），底座前上部附有镓-铟液态合金测试电极（17），底座后上部安装支架（18）。

4、权项2或3的无压测试仪，其特征在于它的测量放大转换电路是由运算放大器8FC2、电位器W₆～W₈、电阻R₁₉～R₂₂、电容C₇～C₈共同连接成能把所测试样电压V和恒定电流I转换成电阻R读数的测量放大转换电路（15）。

5、权项2至3所述的无压测试仪，其特征在于它的电极夹具中的镓-铟液态合金，是按重量比为镓占80～95%和铟占5～20%，在真空度为1×10^-5Torr的石英舟容器内加热到500～600℃保温1～2小时配制而成。

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