《GB/T31838.2-2019固體絕緣材料介電和電阻特性第2部分：電阻特性(DC方法)體積電阻和體積電阻率》實(shí)施指南一、指南概述1.1制定目的本指南依據(jù)《GB/T31838.2-2019固體絕緣材料介電和電阻特性第2部分：電阻特性(DC方法)體積電阻和體積電阻率》（以下簡(jiǎn)稱“本標(biāo)準(zhǔn)”）編制，旨在明確標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的具體要求、操作流程、關(guān)鍵控制點(diǎn)及注意事項(xiàng)，幫助相關(guān)技術(shù)人員準(zhǔn)確理解和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，確保體積電阻和體積電阻率測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性、重復(fù)性和再現(xiàn)性，為固體絕緣材料的質(zhì)量評(píng)價(jià)和應(yīng)用選型提供可靠技術(shù)支撐。1.2適用范圍本指南適用于本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的所有固體絕緣材料（如塑料、橡膠、陶瓷、絕緣漆、復(fù)合材料等）的體積電阻和體積電阻率測(cè)試工作，涵蓋實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)、生產(chǎn)過程質(zhì)量控制、產(chǎn)品型式試驗(yàn)等場(chǎng)景。不適用于液體絕緣材料、氣體絕緣材料及非固體狀態(tài)的絕緣材料測(cè)試，也不適用于交流方法測(cè)定的電阻特性測(cè)試。1.3標(biāo)準(zhǔn)核心意義體積電阻和體積電阻率是表征固體絕緣材料絕緣性能的關(guān)鍵指標(biāo)，直接反映材料阻止直流電流通過其內(nèi)部的能力。通過本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法測(cè)試，可有效評(píng)估材料在電場(chǎng)作用下的絕緣穩(wěn)定性、耐老化性能及適用環(huán)境適應(yīng)性，為電氣設(shè)備、電子元器件等產(chǎn)品的絕緣設(shè)計(jì)、材料篩選及使用壽命預(yù)測(cè)提供重要依據(jù)。本標(biāo)準(zhǔn)等同采用IEC62631-3-1:2016，確保了測(cè)試方法的國(guó)際一致性和結(jié)果的可比性。二、標(biāo)準(zhǔn)核心術(shù)語與定義2.1關(guān)鍵術(shù)語界定體積電阻（VolumeResistance）：在直流電壓作用下，電流通過固體絕緣材料內(nèi)部形成的電阻，單位為歐姆（Ω）。其大小與材料內(nèi)部的導(dǎo)電載流子濃度、遷移率及材料尺寸相關(guān)。體積電阻率（VolumeResistivity）：?jiǎn)挝缓穸?、單位面積的固體絕緣材料的體積電阻，即體積電阻與材料幾何尺寸相關(guān)參數(shù)的比值，單位為歐姆·米（Ω·m）。它是材料本身的固有屬性，不受試樣尺寸影響，是評(píng)價(jià)材料絕緣性能的核心參數(shù)。直流方法（DCMethod）：采用直流電壓作為激勵(lì)源，通過測(cè)量流經(jīng)試樣的直流電流計(jì)算電阻特性的測(cè)試方法，適用于評(píng)估固體絕緣材料的穩(wěn)態(tài)絕緣性能。電極系統(tǒng)（ElectrodeSystem）：用于施加電壓和測(cè)量電流的電極組合，通常包括主電極、保護(hù)電極和輔助電極，其結(jié)構(gòu)和尺寸需符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，確保電場(chǎng)均勻分布于試樣測(cè)試區(qū)域。極化電流（PolarizationCurrent）：直流電壓施加初期，由于材料內(nèi)部極化現(xiàn)象產(chǎn)生的瞬時(shí)電流，隨時(shí)間逐漸衰減；穩(wěn)定電流（Steady-StateCurrent）：極化過程結(jié)束后，流經(jīng)材料的恒定電流，體積電阻計(jì)算基于穩(wěn)定電流值。2.2術(shù)語理解要點(diǎn)需注意區(qū)分體積電阻與表面電阻：體積電阻反映電流通過材料內(nèi)部的阻力，而表面電阻反映電流通過材料表面的阻力，本標(biāo)準(zhǔn)僅針對(duì)體積電阻和體積電阻率測(cè)試；體積電阻率為歸一化參數(shù)，需通過試樣的實(shí)際尺寸（厚度、面積）換算得出，測(cè)試過程中必須準(zhǔn)確測(cè)量試樣尺寸。三、實(shí)施前期準(zhǔn)備3.1人員要求測(cè)試人員需熟悉本標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)操作流程，具備電工基礎(chǔ)、材料測(cè)試等專業(yè)知識(shí)，經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)考核合格后上崗。操作人員需掌握測(cè)試儀器的工作原理、操作方法及維護(hù)保養(yǎng)要求，能準(zhǔn)確識(shí)別和處理測(cè)試過程中的異常情況。3.2設(shè)備與器具準(zhǔn)備3.2.1核心測(cè)試設(shè)備直流高壓電源：輸出電壓范圍需滿足測(cè)試要求（通常為100V~10000V），電壓穩(wěn)定性誤差不超過±1%，具備過載保護(hù)功能。高阻計(jì)（或絕緣電阻測(cè)試儀）：測(cè)量范圍需覆蓋10^6Ω~10^18Ω，測(cè)量精度不低于±5%，具備電流-電阻換算功能，可直接讀取體積電阻值。電極系統(tǒng)：根據(jù)試樣形狀和尺寸選擇合適的電極類型，常用平板電極系統(tǒng)（含主電極、保護(hù)電極、輔助電極），電極材質(zhì)選用銅、鋁或不銹鋼，表面需平整、光滑，無氧化銹蝕。電極尺寸需符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，例如主電極直徑可為50mm，保護(hù)電極內(nèi)徑可為55mm、外徑可為80mm（具體按標(biāo)準(zhǔn)附錄要求）。3.2.2輔助器具測(cè)量工具：游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)（精度不低于0.01mm），用于測(cè)量試樣的厚度和面積；卷尺、直尺等用于輔助定位。環(huán)境控制設(shè)備：恒溫恒濕箱（溫度控制精度±1℃，濕度控制精度±5%RH），用于模擬標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試環(huán)境；除濕機(jī)、加濕器等用于調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參數(shù)。試樣處理工具：裁刀、砂紙、清潔劑等，用于試樣的裁剪、表面打磨及清潔。其他：絕緣支架、導(dǎo)線（絕緣性能良好）、接地裝置等，確保測(cè)試系統(tǒng)的絕緣可靠性和安全性。3.2.3設(shè)備校準(zhǔn)要求測(cè)試前需對(duì)直流高壓電源、高阻計(jì)、測(cè)量工具、恒溫恒濕箱等設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)周期不超過1年，校準(zhǔn)證書需在有效期內(nèi)。電極系統(tǒng)需定期檢查，確保電極表面平整、電極間絕緣良好，無短路或漏電現(xiàn)象。3.3試樣準(zhǔn)備3.3.1試樣要求試樣材質(zhì)需均勻、無缺陷（如氣泡、裂紋、雜質(zhì)等），表面平整、干燥，無油污、灰塵等污染物。試樣尺寸：形狀優(yōu)先選用圓形或方形，厚度需均勻（厚度偏差不超過±5%），推薦厚度為1mm~5mm；主電極覆蓋區(qū)域內(nèi)的試樣面積需大于主電極面積，確保主電極完全覆蓋測(cè)試區(qū)域。具體尺寸可根據(jù)電極系統(tǒng)和材料特性調(diào)整，但需在測(cè)試報(bào)告中注明。試樣數(shù)量：每組測(cè)試至少制備3個(gè)平行試樣，以確保測(cè)試結(jié)果的重復(fù)性。3.3.2試樣預(yù)處理表面清潔：用無絨布蘸取無水乙醇或丙酮輕輕擦拭試樣表面，去除油污和灰塵，然后自然晾干或在低于材料玻璃化溫度的環(huán)境下烘干（避免高溫?fù)p壞材料）。環(huán)境預(yù)處理：將清潔后的試樣放入恒溫恒濕箱中，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試環(huán)境條件下預(yù)處理至少24h（若材料吸水性能較強(qiáng)，可延長(zhǎng)預(yù)處理時(shí)間），確保試樣內(nèi)部濕度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。3.4環(huán)境條件準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境需滿足以下要求，若有特殊要求（如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的特定環(huán)境），可在該基礎(chǔ)上調(diào)整，但需在測(cè)試報(bào)告中注明：溫度：23℃±2℃或27℃±2℃（優(yōu)先選用23℃±2℃）；相對(duì)濕度：45%~55%；測(cè)試區(qū)域需無強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)干擾，無振動(dòng)、無氣流直接吹拂試樣；實(shí)驗(yàn)室地面需接地良好，測(cè)試設(shè)備外殼需可靠接地，避免靜電干擾。四、測(cè)試實(shí)施流程4.1測(cè)試流程總覽試樣預(yù)處理→環(huán)境條件確認(rèn)→電極安裝→儀器調(diào)試→電壓施加與電流測(cè)量→穩(wěn)定狀態(tài)判斷→體積電阻計(jì)算→體積電阻率換算→平行試樣測(cè)試→數(shù)據(jù)記錄與整理4.2具體操作步驟4.2.1環(huán)境條件確認(rèn)開啟恒溫恒濕箱，待箱內(nèi)溫度和相對(duì)濕度穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍后，記錄環(huán)境參數(shù)；同時(shí)檢查實(shí)驗(yàn)室其他環(huán)境條件（如無干擾、接地良好等），確保符合要求。4.2.2電極安裝將預(yù)處理后的試樣平穩(wěn)放置在絕緣支架上，確保試樣表面與電極接觸良好，無氣泡或間隙。按照電極系統(tǒng)要求安裝主電極、保護(hù)電極和輔助電極：主電極位于試樣上表面中心區(qū)域，保護(hù)電極環(huán)繞在主電極外側(cè)，輔助電極位于試樣下表面（或與主電極相對(duì)的另一側(cè)）。電極與試樣接觸處可根據(jù)需要涂抹少量導(dǎo)電膏（導(dǎo)電膏需不影響材料絕緣性能），確保電極與試樣的歐姆接觸。連接電極與測(cè)試儀器：主電極連接直流高壓電源正極和高阻計(jì)電流測(cè)量端，輔助電極連接直流高壓電源負(fù)極和地，保護(hù)電極連接高阻計(jì)保護(hù)端（或接地），確保線路連接正確、牢固，無短路或接觸不良現(xiàn)象。4.2.3儀器調(diào)試開啟直流高壓電源和高阻計(jì)，預(yù)熱30min（按儀器說明書要求），確保儀器工作穩(wěn)定。根據(jù)試樣特性和測(cè)試要求設(shè)定測(cè)試電壓：對(duì)于大多數(shù)固體絕緣材料，推薦測(cè)試電壓為100V、500V或1000V（優(yōu)先選用500V）；若材料厚度較大或絕緣性能極強(qiáng)，可適當(dāng)提高測(cè)試電壓，但需避免電壓過高導(dǎo)致材料擊穿。測(cè)試電壓需在材料的額定絕緣電壓范圍內(nèi)，且不超過材料的擊穿電壓。校準(zhǔn)儀器零點(diǎn)：在未施加電壓的情況下，調(diào)節(jié)高阻計(jì)零點(diǎn)，確保測(cè)量基線穩(wěn)定。4.2.4電壓施加與電流測(cè)量緩慢施加設(shè)定的直流電壓，避免電壓沖擊損壞試樣或儀器。施加電壓后，立即開始記錄電流隨時(shí)間的變化曲線（或定期記錄電流值）。測(cè)量時(shí)間：根據(jù)材料極化特性確定，通常需測(cè)量至電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于極化現(xiàn)象較弱的材料（如陶瓷、玻璃），穩(wěn)定時(shí)間可能為1min~10min；對(duì)于極化現(xiàn)象較強(qiáng)的材料（如塑料、橡膠），穩(wěn)定時(shí)間可能需要30min以上，甚至1h。判斷穩(wěn)定狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)：在連續(xù)10min內(nèi)，電流變化率不超過5%。若在測(cè)量過程中出現(xiàn)電流急劇增大（超過儀器量程或達(dá)到材料擊穿電流），應(yīng)立即停止施加電壓，記錄擊穿電壓值，該試樣測(cè)試無效。4.2.5體積電阻與體積電阻率計(jì)算4.2.5.1體積電阻計(jì)算當(dāng)電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，讀取穩(wěn)定電流值（I），根據(jù)歐姆定律計(jì)算體積電阻（Rv）：Rv=U/I，其中U為施加的直流電壓（V），I為穩(wěn)定電流（A）。4.2.5.2體積電阻率換算根據(jù)試樣的幾何尺寸換算體積電阻率（ρv），公式如下：對(duì)于圓形試樣：ρv=Rv×(π×d2)/(4×t)對(duì)于方形試樣：ρv=Rv×(a×b)/t式中：d為圓形試樣主電極直徑（m）；a、b分別為方形試樣主電極的長(zhǎng)度和寬度（m）；t為試樣厚度（m）。計(jì)算過程中需確保單位統(tǒng)一（所有尺寸單位換算為米，電阻單位為歐姆），最終體積電阻率單位為Ω·m。4.2.6平行試樣測(cè)試按照上述步驟完成3個(gè)平行試樣的測(cè)試，分別計(jì)算每個(gè)試樣的體積電阻和體積電阻率。4.2.7數(shù)據(jù)記錄與整理詳細(xì)記錄以下信息：試樣名稱、型號(hào)、生產(chǎn)廠家、試樣尺寸（厚度、面積）、預(yù)處理?xiàng)l件、測(cè)試環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度）、測(cè)試電壓、施加電壓時(shí)間、穩(wěn)定電流值、體積電阻值、體積電阻率值、平行試樣測(cè)試結(jié)果、是否出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象等。對(duì)平行試樣測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，作為最終測(cè)試結(jié)果。五、關(guān)鍵控制點(diǎn)與注意事項(xiàng)5.1電極系統(tǒng)控制電極尺寸和位置必須準(zhǔn)確，主電極與保護(hù)電極之間的間隙需均勻，避免電場(chǎng)畸變影響測(cè)試結(jié)果。電極表面需保持清潔、平整，定期打磨去除氧化層，確保與試樣的良好接觸。若使用導(dǎo)電膏，需控制涂抹量，避免導(dǎo)電膏溢出主電極區(qū)域，導(dǎo)致表面電流與體積電流混淆。5.2環(huán)境條件控制溫度和相對(duì)濕度對(duì)測(cè)試結(jié)果影響顯著，必須嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍，測(cè)試過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)，如有波動(dòng)需及時(shí)調(diào)整。避免測(cè)試區(qū)域存在氣流、振動(dòng)、強(qiáng)電磁干擾，這些因素可能導(dǎo)致電流測(cè)量不穩(wěn)定，影響結(jié)果準(zhǔn)確性。5.3試樣處理控制試樣表面清潔必須徹底，油污、灰塵會(huì)降低表面電阻，可能導(dǎo)致測(cè)試電流偏大，影響體積電阻測(cè)量結(jié)果（需區(qū)分體積電流與表面電流，通過保護(hù)電極抑制表面電流）。試樣預(yù)處理時(shí)間需足夠，確保試樣內(nèi)部濕度穩(wěn)定，避免因濕度差異導(dǎo)致平行試樣測(cè)試結(jié)果離散性過大。試樣厚度需均勻，測(cè)量厚度時(shí)應(yīng)在主電極覆蓋區(qū)域內(nèi)選取多個(gè)點(diǎn)測(cè)量（至少3個(gè)點(diǎn)），取平均值作為試樣厚度，避免因厚度不均導(dǎo)致電場(chǎng)分布不均。5.4測(cè)試過程控制施加電壓時(shí)需緩慢平穩(wěn)，避免電壓沖擊產(chǎn)生瞬時(shí)大電流，損壞儀器或誤導(dǎo)穩(wěn)定狀態(tài)判斷。必須等待電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后再計(jì)算體積電阻，若過早結(jié)束測(cè)量，會(huì)因極化電流未衰減完全導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏小（電阻值偏小，電阻率值偏?。?。測(cè)試過程中需密切關(guān)注儀器狀態(tài)和試樣變化，若出現(xiàn)異常（如儀器報(bào)警、試樣發(fā)熱、變形），應(yīng)立即停止測(cè)試，排查原因后重新測(cè)試。5.5安全操作注意事項(xiàng)測(cè)試過程中涉及高壓電源，操作人員需佩戴絕緣手套、絕緣鞋等防護(hù)用品，避免直接接觸高壓電極和導(dǎo)線，防止觸電事故。測(cè)試設(shè)備需可靠接地，高壓線路需規(guī)范布置，避免線路老化、破損導(dǎo)致漏電。若試樣發(fā)生擊穿，應(yīng)立即切斷電源，待電壓完全放電后再處理試樣，避免殘余電壓造成傷害。六、測(cè)試報(bào)告編制6.1報(bào)告核心內(nèi)容測(cè)試報(bào)告需完整、準(zhǔn)確、清晰，至少包含以下內(nèi)容：報(bào)告編號(hào)、測(cè)試日期、測(cè)試機(jī)構(gòu)名稱、測(cè)試人員簽名；試樣信息：試樣名稱、型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)廠家、取樣部位、試樣數(shù)量、試樣尺寸（厚度、面積）；測(cè)試依據(jù)：明確注明依據(jù)《GB/T31838.2-2019》標(biāo)準(zhǔn)；測(cè)試條件：預(yù)處理?xiàng)l件（溫度、濕度、時(shí)間）、測(cè)試環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度）、測(cè)試電壓、穩(wěn)定時(shí)間；測(cè)試設(shè)備：直流高壓電源型號(hào)、高阻計(jì)型號(hào)、電極系統(tǒng)類型、測(cè)量工具型號(hào)及校準(zhǔn)情況；測(cè)試結(jié)果：每個(gè)平行試樣的穩(wěn)定電流值、體積電阻值、體積電阻率值，平行試樣的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差；異常情況說明：若測(cè)試過程中出現(xiàn)試樣擊穿、儀器故障等異常情況，需詳細(xì)記錄；結(jié)論：明確試樣的體積電阻率測(cè)試結(jié)果是否符合相關(guān)要求（如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)要求）。6.2報(bào)告編制要求測(cè)試報(bào)告需采用規(guī)范的格式，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤，單位標(biāo)注清晰；相關(guān)原始記錄（如電流-時(shí)間曲線、環(huán)境參數(shù)記錄、儀器校準(zhǔn)證書）需妥善保存，以備核查；報(bào)告需經(jīng)審核人員審核簽字后生效。七、重復(fù)性與再現(xiàn)性要求7.1重復(fù)性要求同一實(shí)驗(yàn)室、同一操作人員、使用同一套設(shè)備，在相同測(cè)試條件下對(duì)同一批試樣進(jìn)行多次測(cè)試，平行試樣的體積電阻率測(cè)試結(jié)果相對(duì)偏差應(yīng)不超過10%。若偏差超過10%，需排查原因（如試樣不均勻、電極接觸不良、環(huán)境波動(dòng)等），重新測(cè)試。7.2再現(xiàn)性要求不同實(shí)驗(yàn)室、不同操作人員、使用不同設(shè)備，在相同測(cè)試條件下對(duì)同一批試樣進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果的相對(duì)偏差應(yīng)不超過20%。若偏差超過20%，需核對(duì)測(cè)試流程、設(shè)備校準(zhǔn)情況、環(huán)境條件等，確保測(cè)試過程符合標(biāo)準(zhǔn)要求。八、常見問題及解決方法8.1電流不穩(wěn)定，無法達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)可能原因：試