TA—901型多功能炭素材料试样电阻率测试仪的研制.pdf

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1、 炭 索 技 术 T A一9 o 1 型多功能炭素材料试样 一 1 9 9 6 车 5 电阻率测试仪 的研制 下 仅，。7 ，：主 曹 海芳 (上 海 碳 未厂 上 母2 0 0 2 4 )(上 海 电动 工 具研 究所)摘要TA _9。1 型多功能嶷素材料试样 电阻率翊 J 试仪，是在原s w一 1 型 数 字授欧计的基础上作了较大的技术改进而制成。仪器设计了电谎诃节，能直接显 示 出被副试样的电阻率数值a可测量 同规格试样及料来电阻率。仪器也可以直接作 舳 翟 桨 蠢 材 忡，关 键 词 遮 拦 鬯 皿体 积 修 正 系 数 标 准 列 试 桨 皋 1呐 r l 卜 ，1 前 言 炭素材

2、料试样 电阻率的 测量，过去一直 是 沿用 电流 表、电压 表测量 的，由于这种方 法受 到电流表和电压表本身结构，主要是仪表的内 阻的 限制，测量过程中难 以克服线路中的接触 电阻，引 线 电阻带来 的影 响，测量 结 果 误 差 大、精度低。因此这种方 法被 逐渐地 淘汰 了。国家标准 G B 6 7 1 7 8 6 炭素材料 电阻率 测 定方 法 中，对 于炭素材 料试样 电 阻 率 的 测 定，推荐采用s W一1 型数字微欧计。由于数字 微欧计采用了恒流源，电流稳定采用了数字 电压 表，输入阻抗大，所 以能克服测量线路中 的接触 电路和目 线 电阻的影响，测量结果误差 小，精 度高。多

3、年 来，我们 在使用 数字 微欧 计测量 炭素 材料试样电阻率时，常常会遇到测量结果的计 算问题和测量夹具有不规范问题，为了解决这 两个 问题，上 海 电动工具研 究所和 上海碳 索厂 合 作开发研 制了T A9 0 1型多功 能炭 素材 料试 样电阻率仪。它是根据G B 6 7 1 7-8 6 炭素材料 电阻率测定方法 的规定而设计的。仪器配有 多 功能 标准 测试架，测量 结果 可 以直 接显 示被 测 试样的 电阻率值，不 需要 再进行 测量 结果的 计算了 配台粉末测试架，还能测最粉末试样 电阻率。测试仪 自1 9 9 4 年以来，经过成 都 化 工 炭 素总厂，上海碳 素厂等 一些单

4、位的 试用 和投 运行，都得 到满 意的结果。2测 量 原理 2 1 电阻 测 量 根据“电流一 电压降 测量 方 法，仪器 电 气部分主要由高精度恒流源和高灵敏度数字 电 压 表两大部 分组 成。由仪器 输 出直 流 恒 定 电 流，在被测 试样上产生微弱 的 电压降，再 由仪 器的 输入端 子将 电压信号馈 入仪 器，经 内部 电 路放大，数字显示测量 结果，即 2 2 电阻 率的测 量 将试 样放 入 卧 标准 测试架 h，在试 样的 两个端面上，由仪器输入恒定直流电流，再 由 夹具的 电位端取出该电流的电压降，如图 l所 维普资讯 http:/ 1 5 9 6 年 t s 嶷 素 技

5、米 电阻牢。图 1测 量原 理 图 RTV 酒 不 同 电流 值侧 量试 样 宅眶值 臣(当 i A c m 时)图 3 TA 9 0 l 型 仪器 原理 方 框 图 示。根 据 目标 G B 6 7 1 7-8 6 规 定，测试 石 墨 制-!I 电流 密度 应低于 1 A c m。，以保 证因发 热 引 起 的 电阻变 化 率不超过：0 5 ，因此要 使 测 试准 确首先 应 控制测试 电流不可 过大。我 们通过 许多 实践 测量证明 当测 试电漉值 小 予以上规 定时，其 电阻值 不变。例如：测试 电流 以1 A，1 0 0 mA，1 O mA 种 电流进行测量，试样的 电阻值不变，如图

6、 2 所 示，因此我们可 以用 以下方法来 测量 试样的：(22)f I l i t 式 中：电位 电极上的 电压降；f 通过试 样上的 电流；s试样的截 面积；工 电位 电极 之间的距 离j l口 试样的直径。为了使仪器能直接显示试样的 电阻率值，我们 设 定。，=z D z (3)式中K为“体积修正系数。由查 表可得 出对应的 电位电极之 问的 距离L和试样的 直 径 的体积修正系数 值，因此 只要使式(2)中 ，=K时，则p=I，由 电压 表直接读 出米。2 5基本 电路 仪器的电原理方框图如图 3，其中恒流源 电流具有5 A、1 A、1 0 0 mA，1 0 mA、l ink五个 量程

7、 恒 流输 出。电压 电路 由高灵敏度，低 噪 膏 前置放大器和双积分数字电压表组成。具有 2 mV、2 0 mV、2 0 0 mV、2 V四个 量程档。在2 r a V 量 程时，仪器 分辨 率为0 2 V。此 外，仪器还设置 了变 频 电源 电路，即为 了 将外界2 2 0 V交 流 电源 通过 电 源 变 压 器 降 压，整流、稳压 后，再 由 中频变换 器将直 流电 爵 c 变成 中频交 流 电源，经过 输出变 压器再分别 整 流稳压成数字 电压表所需各种 电 源。这 样 的 褒1 电阻、奄漉、电压量疆选坪 电压 5A 1 A 1 0 0 mA。1 0 A I r a A 2 mV 0

8、 4 mQ：mO 2 c m0 2 0 0 mO 2 Q 2 0 m 4 mQ 2 0 n l Q 2 0 0 n l g 2 2 Q 2 0 0 2 0 0 m Y 4 0 mQ 2 0 C mQ 2 0 2 0 0 2 O 2 V 0 40 2 0 2 00 2 00 0 2 KQ 措 施，提高了 电源 的绝缘 性能，降低 了 电路 内分 布电容，提高了敷字电压表的抗干扰性能，极 一 一 一 一 一 一 一 l 一 一 一 一 维普资讯 http:/ 5 6 一：大地提高 了 测试的准确度。炭 寨 技 术 仪器的 电流输 出和 电压测量 配台，自动组 成 电阻测 试的各量程 如 表 1所

9、示。5仪 器设 计 思想 及 特 点 1)扩 大仪器的 测量 范围，提高 分辨率。在铡试 4 5 试样时，由于电阻值很 小，达到几 十微 欧，如果 采用 s w 1型数 字微欧计来 测 量，它的 电阻分辨率 为1 Q，几 十微 欧值 只能 作二 位数 字显 示，灵 敏度达 不 到，测 试 精 度 无法保证，本 仪 器设计 了 5 A恒 流 电流，使 仪 器的 电阻分辨率 达到0 2 Q。在 4 5试 样时，能有 三 位数字显 示保证测量 精度，并提高 了测 量 的稳 定性。2)直 流恒 流源 电流输 出性 能的 提高。为 了满 足仪器直 接显 示 出蜡量 试样的 电阻率值，恒流源 电路作了较大

10、的改进，将定值电流输出 改进为在每个景程 电流都能从零至满度值进行 无级调节(印 O1 0 O O 进行调 节)，这就是 我 们所称的“试样体积修正系数”的调节。并且 在电路设计上使仪器能达到一旦在某量程 电流 调节到某个系数值时，而其他四个 电流量程的 输 出电流也跟随着这个系数进行调节，重台性 非常好，保证了电流按系数比侧输出的精度。这样，一旦在某个电流量程调好某试样的体积 1 9 9 8 年 5 系 数时，在 j 样的 试样和怵积系数 下，当在采 用其他不 同的 电流量擢进行 冽最时，就 不必重 新调 节了。3)为 了克 服在 测试时的 接触 电阻带 来的 接 触 电势对仪器 测量 的影

11、 响，在 电压 测量 方 向 设置 了 电压调零装置(包括粗调 和细 调)，在 恒流 源 电流输 出方面设置 了 电流 转换开 关，确 保 了仪器 澍量 的准确 性。4)仪器设计 了 电流和 电压量程 相对 应的 全面 自校 装置，机 内设置 了 精密标准 电阻，使 之能 够对四个 电流量 程和四个 电压量 程进行全 面的 校正，及 时了解仪 器的 性能和准确性。5)测量精 度的提 高。仪器 的测量 精度 取 决于夹具定位的 精度，数字 电压表的精度 和恒 流源电流输出的精度。在设计中，我们使夹具 中 电压 触头制成 固定位置，保证 取样距离的 精 度优于 0 1 ，数字 电压 表精度 达 到

12、 0 0 5 一 0 1 (满 度时)，恒 流 源电流 输出精度 达 到 0 0 5 0 1(满度时)。根据实 际澍量，仪 器电气性能精度忧于0 1 5 ，夹具电位电极定 位精度 达 到0 1 保证 了整个仪 器的测量 精 度 优 于 0 5 。4标准 测试 架结 构设 计 及 特点 4 1 TA 一 9 O 1 A型 测 试 架 匿 4 TAg 0 炭蒙利辑 电匪辛诅 试婪值图|一一拄静盒：2 一一底板：3 一一 程耳柄；4 一一左塞韭；5 一一左探头；6一一触头架 7 竹-崧赛试样；8 一一V 彤架；，一一右捍头；l c 一一右耋座；l l-：T-维普资讯 http:/ 1 9 9 6 年

13、 5 炭 素 技 来 阁 5 r A一9 O 1 B炭素材料 电沮牢渊试架简图 1 一控制盘；2 一 一麝氍：3 7一嵌素试样；8一右探头 一左基座：4 一一左探头；5 一拉手柄；6 一一触头测试 絷 9 一一右基座：1 0 一 测试架的 结构如图 4所 示。它适 用于直径 为1 0 ram、2 0 ram，长 发为1 2 0 ram、1 6 0 ram的试 样 电阻率的 耐量。可 自动进行 0。和1 8 0。双方 位 检 测电位，电极之间 距 离 为 6 0 1 3a 13a、8 0 ra m 两 种。为 了保证测试的 可靠 性，其左右基座 探头 的同 心度 在0 0 5 ram范围 出，籍

14、被测 试样 两 端 产生 偏差，周左 右探 头 内配有 镀 银的 磷青铜 弹 性片与试样两端接触夹紧时，可进行置位。触 头测试架的触点采用台金材料 制 成，硬 度 为 R 5 0。，其弹簧压强为 2 k g，能有效的保证接触 的 可靠 性。4 2 TA一 9 0 1 B型 测 试 架 钡 i 试架 的结构如 图 5所 球，它适用 于直径 为4 5 tur n，长发 为4 0 mm试样 电阻率的测量。可 自动进 行 0。，9 0。，1 8 0。，2 7 0。，3 6 0：，四 个 方位的谴测，电位、电极之间的距离 为 2 0 ram。为 了保 证测试 的可靠 性，其左 右 基 座 探 头的同心度

15、在 0 0 5 r a m范围内，若被测试样两 端面产生偏差，因在探头内配有镀银的磷青铜 弹 性片与试样 两端 接触 夹 紧时，可进 行置 位。触头 测试 架的触 点采用 台金 材料制成，硬度 为 R C 5 0 ，其弹 性压强为2 k g，能 有 效 保 证 8点 触头 的 可靠 接触。4 5 TA 9 O 1 C型粉采材 料 测试椠 测试架 由粉 术试 掸容器和 测定 位架 组成 图 6粉末测 试 架 瞄 1 一 手摇加压手橱；2一压力传动机构；3 一压力 传 感 器；一柑末容器：5 一 斟东试样高度数字显示 器：6 一 测 试架底座：7 一压力数字显示器：8 一 电源开关：9 一压 力

16、酒霉旋钮 图 6，包括粉 末试 样容 器，加压手 轮，底 座 和 压 力监 示，高度 显示 等。采朋 手动操 作，保 证加 压 平稳。5 结束 语 T A一9 O 1 型多功能炭素材料试祥电阻率测 试仪，主要用于炭素行业实验室作试样电阻率 测量 使用。也可 以直 接作为数字 电压麦和 恒定 直 流输 出。仪器在作城 素材料 试样 电阻率 测试时，由 维普资讯 http:/ 爰 寨 技 来 于精度高、稳定 性好，特 别是 采用 了 电流调节 与“体 电阻修正系数”，能直 接显 示被 测试样 的 电阻率值，无需 再进 行繁琐的计算 了。仪 器配有 多功 能标准测 试架，可 自动进行 0。和 1 8

17、 0。双方 位 和 0。、9 0。、1 8 0。、2 7 0。、四 个方 位测量，排除手 工操 作带来的 测量 误差。仪 器配 上专用的 粉末测 试架，还能进行粉 1 9 9 8 单 5 术材料电阻率的测量。T A9 0 1 型多功能材料 试 样电阻率测试仪，是 目前炭索 行业 测量炭 崇 材料 电阻率的 较先进的 专用 设备。参 考 文 献 1 GB 6 7 1 7-8 6 嶷素村料皂融率铡定方法 2 GB 3 D 7 4 1-8 2 石墨电极抗折强度剐定方法 TH E DEVELOPM ENT OF TH E TA一 9 O 1 M ULT I I I J NCTI ON I NS TRU

18、M ENT F0R M EAS URI NG THE RESI S TI V I TY 0F M ATERAL S AM PLES 日 D e I i n (Sh a n g fi a i Co r 6 o n W O r h s Sh a n oh a l 2 0 0 2 4 1)Zh a n g Co n g a n d C a o H a i f a n g S h a n#h a i EL e c t r i c a l T o o l s Re s e a r c I n s t i t u t e)Ab s t r ae t Ba s e d c a SW一 1 D i g i t

19、 a l M i c r o hm M e t e r，t h e TA一 9 0 1 M u l t i r u n et i o n I ns t r u me nt o r M e a s ur l n g l he R e s l s t i vi t y o f c a r b c n ma t e r i a l s ha s b e e n ma de a f t e r s o me s i g n i f i c a n t t e c h n i c a l i mp r o v e me n t s Wi t h t he n e w d e s i g n o f c

20、g r r e n t a d j u s t me n t t h e va l u e e l t h e a mpl e r e s t s t i vi t y c a n b e r e a d d i r c c f l y The r e s l s t i vi t y o f d i f f e r e nt t y pe o f s a mp 1 e s a n d po wd e r c a n b e me a s ur e d Th e i n S L r u me nt c a n be a l s o u s e d a s a hi g h l y p r e c i s e vo l t a g e me t e r o r a l l 0 ut p u t o f hi g h c o lls t a nt-r a t e DC p owe t Ke y wo r d s r e s t s t i vi t y o f s a mp l c，c o r r e ct f a ct o t f o r vo l ume。s t a nd a r d me a s ur i n g r ac k 维普资讯 http:/