專利名稱:一種測量導電橡膠或導電塑料的電阻或電阻率的方法及其測試儀的制作方法
本發明屬電阻或電阻率測量方法及裝置。
本發明做出以前，國內外測量導電橡膠或導電塑料的電阻尚未有專用測量儀器，僅是國內外標準上規定一定的測量夾具規格，用毫伏表或類似儀表進行測量其電位差，再算出其具體電阻。
已檢索過，國際上用ISO1853標準(International Standard 1853)，國內用GB 2439-81標準。國內外標準中存在的最根本的共同問題是用固體金屬作測量電極，電極與導電橡膠或導電塑料試樣間存在整流接觸，使測量結果產生較大誤差。為此，國內外標準均用有壓法測量，對試樣施加65.7牛頓/米寬的壓力，以圖改善接觸問題。雖所加壓力一定，但因各種橡膠試樣模數不同，則在恒定負荷下變形就不一樣，因而不可避免地引起較大測量誤差。而且，試樣在測試前要進行70±1℃、2小時的加熱處理，試樣結構亦會發生變化，所以采用這些標準有壓法測量所得數據，只能作為相對衡量的數據，并不能測出試樣在室溫自由狀態下的電阻率的真實值。同時，國內外以往均不能測量導電橡膠或導電塑料成品的電阻值。
本發明的目的就是為了克服上述國內外標準有壓法測量的加熱、加壓的麻煩及由此引起的測量誤差大和無法測出室溫自由狀態下試樣的電阻率的真實值或成品的電阻值等各種缺點，從而能測量出導電橡膠或導電塑料半成品或成品的電阻或電阻率的真實值。
本發明的要點在于采用鎵-銦液態合金作接觸電極，以無壓接觸的方法測量通過導電橡膠或導電塑料的電壓降V和電流I，然后通過V/I-R轉換電路而測得其電阻或電阻率。鎵-銦液態合金電極所采用的鎵-銦液態合金是按重量比鎵占80～95%、銦占5～20%的比例，在真空度為1×10-5Torr的石英舟容器內加熱到500～600℃，保溫1～2小時配制而成。把這液態合金灌裝于如圖1所示設計的無壓接觸新型電極夾具中，便成為測量用的鎵-銦液態合金電極夾具。測量時，從圖1的1、2、3、4，各孔注入液態合金，通過底座連通槽，讓其從放置試樣的底座平臺小孔中自然滲出，把試樣按100×10×1～3mm的尺寸栽好后，放置于滲出的液態電極上面，便能與試樣良好接觸，無需加熱、加壓，便能準確測量試樣的電阻、電阻率值。
上述無壓法測試儀如圖2所示。其是采用半導體、集成電路設計制造的。其測量原理如下
對于矩形試樣體積大小與電阻及電阻率之間的關系為R＝ρ· (L)/(W·d) ……(1)式中L、W、d-分別為試樣的長、寬、厚(厘米)。
R-試樣電阻(歐姆)。
ρ-試樣電阻率(歐姆·厘米)。
沿L方向通以恒定電流I，則試樣兩端的電位為V＝IR……(2)以(2)式代入(1)式整理得ρ＝ (W·d)/(L) · (V)/(I) ……(3)若取L＝W，則(3)式可簡化為ρ＝d· (V)/(I) ＝d·R……(4)沿試樣L方向通以恒定電流I(毫安)，在電壓電極上測得電壓降V(毫伏)，本儀器將V/I轉換成R，從電阻指示表直接讀出R值，依(4)式可計算電阻率ρ之值。同理可測量成品的電阻或電阻率之值。
無壓法測試儀電路原理方框圖如圖3所示。其主要包括穩壓電源(11和14)、恒流源(12)、測量轉換電路(15)。
其電路圖如圖4所示。元件型號、規格、數值如附表1所示。其工作原理如D1～D4、DW1、T1～T3、C1～C2、R1～R4共同組成+15V穩壓電源(11)。
T4～T5、DW2、R5～R10、W1～W5共同組成恒流源電路(12)。轉換開關K2～C，可使電位器W5分別連接電阻R7～R10，便可分別得到10mA、1mA、100μA、10μA的恒定電流通過被測試樣RU(13)。
D5～D8、DW3、T6～T7、C3～C4、R11～R14共同組成+15V穩壓電源(14)。
D9～D12、DW4、T8～T9、C5～C6、R15～R18共同組成-15V穩壓電源(14)。
運算放大器8FC2、W6～W8、C7～C8、R19～R22組成測量放大轉換電路(15)。其把被測V/I轉換成R，以便在電阻指示表上直接讀出R值。
本儀器除能測量導電橡膠或導電塑料的半成品外，并設計出幾種測量其成品-如集成電路連接器班馬膠、計算器按鍵導電橡膠等的電阻值的專用測量電極夾具。其結構位置示意圖如圖5所示。其總裝配圖如圖6和圖7所示。這便使得測量各種成品時，非常方便、可靠。
用本發明的鎵-銦液態合金電極無壓接觸測量方法測量，完全克服了國內外標準有壓法測量所存在的問題和缺點，試樣與鎵-銦液態合金電極接觸良好、穩定，能測量出半成品或成品在室溫自由狀態下的電阻、電阻率的真實值。測量方便、可靠，準確度高(在5%以下)，精確度也高，101～103歐姆檔為1%以下，104歐姆檔為4%以下，105歐姆檔為5%以下。測試儀結構緊湊，造價低廉，用途廣泛，對導電橡膠或導電塑料的生產監控，成品質檢提供了方便、可靠的測試手段。本發明提出的液態合金與導電橡膠接觸良好、穩定的新理論對高分子材料電學性能的研究提供了新途徑。
發明人曾做了一個實例，現參照如下圖1是測量導電橡膠或導電塑料的半成品的電阻、電阻率的液態合金電極裝置。其材料為有機玻璃、尺寸如圖中所示A-A、B-B剖面中各孔應相通;基座中間兩小孔(φ0.8)位置(間距)必須十分精確;使用本電極裝置時，從1、2、3、4各孔注入液態合金。
圖2是無壓法測試儀及各種電極夾具示意圖。其中(5)是測量班馬膠電阻專用電極夾具;(6)是測量計算器按鍵導電橡膠專用電極夾具;(7)是測量導電橡膠半成品專用電極夾具;(8)是調節旋扭面板;(9)是定位電流表;(10)是電阻值讀數表。
圖3是電路原理方框圖。其中+15V穩壓電源(11)提供恒流源電路及被測試樣Rub的電源;±15V穩壓電源(14)供給測量轉換電路(15)的電源。
圖4是無壓法測試儀電路圖。其中(4-1)是測量班馬膠電阻專用電極夾具接線圖;(4-2)是測量計算器按鍵導電橡膠電阻專用電極夾具接線圖;
圖5是電極夾具結構位置示意圖。其中(16)為有機玻璃底座，底座的前上部有鎵-銦液態合金電極(17)，在底座的后上部裝有支架(18)。
圖6是測量班馬膠電阻專用電極夾具總裝圖。其中(19)為有機玻璃底座;(20)為扭子開關;以轉換測量與校準;(21)為復銅板電極板;(22)為黃銅支架;(23)為黃銅螺栓;(24)為旋扭;(25)為黃銅滑塊;(26)和(29)為黃銅螺母;(27)為發光二極管，以指示試樣接觸良好程度;(28)為螺釘。
當(22)、(23)、(24)、(25)裝配后，螺栓(23)應能自由轉動。(26)和(23)的M2尾端最后用焊錫焊牢，以免螺母松動脫落。
圖7是測量計算器按鍵導電橡膠電阻專用電極夾具總裝圖。其中(30)為有機玻璃底座;(31)為復銅板測試電極;(32)為有機玻璃支架;(33)為普通鋼按盤壓塊;(34)為黃銅螺釘;(35)為開關，以轉換測量與校正。
本發明的實施，只要按圖4所示電路進行制板、安裝、簡單調試和按圖1、圖6、圖7所示來裝配各種專用電極夾具，便可生產出無壓法測試儀。
按所提供的配制方法便可配制出室溫(25℃以上)呈液態的鎵-銦液態合金。
權利要求
1.一種測量導電橡膠或導電塑料的電阻或電阻率的方法，它是將測試件放在測試裝置的電極中測量，其特征是用鎵-銦液態合金電極以無壓接觸的方法測量出通過被測試樣的電壓降V和電流I，然后通過測試儀中的V/I-R轉換電路，測得試樣的電阻或電阻率。
2.一種專用于權項1所述測量方法的無壓測試儀，其由電極夾具(5～7)、調節旋扭面板(8)、定位電流表(9)、電阻值讀數表(10)及電路板組成，其特征在于電極夾具是鎵-銦液態合金電極夾具，電路板帶有測量放大轉換電路(15)。
3.權項2所述的無壓測試儀，其特征在于它的鎵-銦液態合金電極夾具，是具有有機玻璃底座(16)，底座前上部附有鎵-銦液態合金測試電極(17)，底座后上部安裝支架(18)。
4.權項2或3的無壓測試儀，其特征在于它的測量放大轉換電路是由運算放大器8FC2、電位器W6～W8、電阻R19～R22、電容C7～C8共同連接成能把所測試樣電壓V和恒定電流I轉換成電阻R讀數的測量放大轉換電路(15)。
5.權項2至3所述的無壓測試儀，其特征在于它的電極夾具中的鎵-銦液態合金，是按重量比為鎵占80～95%和銦占5～20%，在真空度為1×10-5Torr的石英舟容器內加熱到500～600℃保溫1～2小時配制而成。
專利摘要
一種測量導電橡膠或導電塑料的電阻或電阻率的方法及測試儀。本發明屬電阻、電阻率測量方法及裝置。本發明的要點在于使用鎵-銦液態合金電極從而實現了無壓測量，完全克服了國內外標準有壓法測量的加熱、加壓的麻煩及由此引起測量誤差大和無法測出試樣在室溫自由狀態下的電阻、電阻率真實值等各種缺點，具有使用方便、精度較高、造價低、用途廣，對有關產品的生產監控或質檢提供了方便可靠的手段。
文檔編號G01R27/14GK85105240SQ85105240
公開日1986年10月1日 申請日期1985年7月5日
發明者曾憲富, 霍玉云, 李回昌, 陳其鼎, 符史琚 申請人:華南工學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan