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絕緣材料體積電阻率測試儀有哪些不確認度
電阻率是表征絕緣材料阻止電流流通能力的參數，是絕緣特性的基本參數之一。隨著絕緣材料生產和應用的不斷發展，人們對電阻率的測量水平要求日益提高。測量不確定度是表征合理地賦予被測量值的分散性、與測量結果相聯系的參數，是定量說明測量結果質量的一個參數。測量不確定度的表示方式有2種：一種是標準不確定度，即用標準(偏)差表示的測量不確定度；另一種是擴展不確定度，它是測量結果取值區間的半寬度，合理賦予被測量值分布的大部分可望包含于此區間，通常用合成標準不確定度的倍數或者說明了置信水準的測量結果取值區間的半寬度表示。文中按照GB/T1410—2016中絕緣材料體積電阻率的測量原理和過程，通過分析其測量系統中的主要不確定度因素，建立測量結果的數學模型和不確定度傳播定律，進行測量不確定度的評定計算，得到相對擴展不確定度報告。
1測量原理和過程：
體積電阻率ρV是單位體積內的體積電阻，體積電阻是絕緣電阻的一個組成部分，另外一個是表面電阻。由于表面電阻率在很大程度上決定于材料表面附著的半導電雜質和水分，而且在測量表面電流時，很難全避免把部分體積電流也測量在內，所以，通常以體積電阻率作為衡量絕緣材料的電性能參數。
體積電阻率的計算公式為：
其中，RV是測得的體積電阻；A是被保護電極的有效面積，即被測量物內部體積電流流過的面積；h是試樣的平均厚度。
文中的試驗樣品為一種平板型聚氨酯墊片，將其試樣的上下兩面涂抹上適量凡士林，粘貼于所接觸電極的大小形狀相同的鋁箔后，放入屏蔽箱內的電極之間，接通高阻計，對測試樣品施加合適的直流電壓和電阻量程，電化1min后讀數，測得體積電阻RV=讀數×106×電阻倍率值KR×電壓倍率值KU。用測厚儀或者卡尺測得試樣厚度h。有效面積A用高精度卡尺測量電極尺寸后計算得到。最后由式(1)計算得試樣的體積電阻率ρV。高阻計測量體積電阻的方法屬于直流放大法，基本線路如圖1所示。
2試驗條件
測試環境：(24.0±0.5)℃，(50±)5%R.H.。高阻計：ZST-121型超高電阻微電流測試儀，由北京中航時代儀器設備有限公司生產。電阻測量范圍為0~1×1017Ω，測試電壓可選10、100、250、500和1000V。電極：置于電極屏蔽箱中的三電極體系，中心圓柱(被保護)電極的直徑為50mm，外套圓環
(保護)電極的外徑為74mm。卡尺：日本MAX–CAL電子數字式卡尺。
3不確定度來源及評定方法
導致測量不確定度的因素大體可分為隨機效應和系統效應，就絕緣材料體積電阻率的測量結果而言，可包括檢測人員的讀數誤差、實驗環境條件偏差、樣品的電性能均勻程度等，以及高阻計自身的誤差、測試電壓的變化等。通常情況下，固體絕緣材料的電阻率隨溫度升高、濕度增加而減小。濕度增大時,絕緣體因毛細管的作用，將吸收較多的水分，使電導率增加，降低了絕緣電阻的數值，尤其對表面泄漏電流的影響更大。而體積電阻對溫度改變比較敏感，已有的研究表明，許多高分子材料的體積電阻率隨溫度的上升呈指數規律下降。由于文中的實驗室環境相對濕度處于40%~55%范圍內，一般在此區間內試樣的體積電阻阻值變化很小；另外，測量過程中測試電壓均恒定在1000V，故認為可忽略測試電壓和濕度這2個不確定因素。
4測量結果的不確定度評定
4.1體積電阻RV引入的標準不確定度u(RV)
4.1.1由測量重復性引起的標準不確定度u1(RV)
根據貝塞爾法，輸入量Xi的最佳估計值xi為ni次測量結果的算術平均值，即
估計值xi的標準不確定度
測量的試樣為4塊表面平整、直徑在80mm左右的圓片。保持實驗室環境穩定，對每一塊試樣的體積電阻分別進行了10次獨立測量，每次測量都按操作規程重新調零和調滿度。對測試結果按上述公式進行統計分析，結果見表1。取相對不確定度u1r(RV)=1.0029%，自由度v=9。
表1體積電阻的重復性測量結果及其不確定度計算結果
4.1.2高阻計自身誤差所引起的不確定度u2(RV)
高阻計屬于多量程儀表，不同量程允許有不同的準確度等級。實驗中使用的ZST-121型絕緣材料體積表面電阻率測試儀，在穩定的實驗室環境和工作條件下，對于同一樣品，電壓倍率值KU和電阻倍率值KR一般保持不變。在樣品所在的KR=104的量程下，儀器的準確度等級為5，對應的極限相對誤差為±5%，并服從均勻分布。由儀器示值誤差所引起的相對標準不確定度可用B類方法來評定。
4.1.3樣品電性能不均勻引入的不確定度u(δρS)
將A、B、C、D這4塊試樣的體積電阻RV以及厚度h各自10次測量結果的平均值，代入式(1)計算體積電阻率，按照前述取電極有效面積A=21.5cm2。計算得到的4個結果與樣品測試結果(平均值)的比例值即δρS，可以反映樣品均勻性。同前述RV的計算方法對其進行標準不確定度評定，結果見表3。則相對標準不確定度即標準不確定度u(δρS)=0.0882%，自由度v=3。
5結論
測量不確定度報告：聚氨酯絕緣墊片體積電阻率測定的相對擴展不確定度為Urel=6.040%(Urel由相對合成標準不確定度ucrel=3.077%，及基于自由度veff=796、置信水準p=95%的t分布臨界值所得的包含因子k=1.963而得)。
綜上所述，影響體積電阻率總不確定度的最大因素有2個：首先是高阻計的測量精度引起的不確定度u2(RV)，其次是體積電阻RV測量不重復帶來的不確定度u1(RV)。另外由樣品電性能不均勻性引起的不確定度u(δρS)也相對較大。所以要減小體積電阻率的測量不確定度，最重要的是提高高阻計的測量精度。而對于由環境條件引入的不確定度，經文中粗略計算的結果顯示其值相對較小。