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    油罐车尾的铁链消失不见,如何量化材料的电阻率?

    2021年08月13日 11:37 ? 次阅读

    作者:泰克科技

    如果你仔细观察过油罐车,你会发现油罐车车尾通常都安装了一条铁链,可是你有没有想过它的存在有何意义呢?难道这根铁链和洒水车经过时播放的音乐一样,只是为了提醒我们油罐车来了吗?

    pYYBAGEV6YKAP5cvAAH7quAsZR0994.png

    其实不然,作为运输石油衍生品的专属用车,在它金属制作的车身里,装着诸如汽油、煤油等很多类型的燃油。尽管工作人员已经从控制车内氧气含量等各个方面,来降低燃油燃烧的可能性,然而在整个运输过程中,一旦遇到不平的地势或者拥挤的交通,势必会造成速度上的改变,进而造成燃油的晃动,导致燃油和车壁的不断摩擦和碰撞,这样就会使油槽充满或正或负的电荷??墒瞧档穆痔ゲ闹适窍鸾鹤龅?,橡胶本身是一种不良导体,具有过大的电阻率,当对橡胶施加电压时,其内部的电子无法顺利移动,因而无法使电荷及时导出,电荷的不断聚集会产生静电,而当达到一定静电电位时,就会引起电荷的放电,也就是我们常说的电火花,这对于燃油这种易燃的东西来说是非常危险的,即便是零星的火花,也可以将油罐车引燃并产生爆炸,造成无法预估的损失和伤亡事故。

    铁链在安全上的重要性为什么没了?

    所以也正是为了防止这样的风险产生,人们便在汽车后面绑上一根铁链,就像“接地线”一样。这条铁链的作用是:

    • 将油罐感应的静电导走,避免与外界物质发生跳火;
    • 使油罐车和整个装卸油设备保持等电位,防止出现电位差;
    • 对油料中电荷有加快泄露的作用。

    这就体现出了油罐车后面拖着一根铁链的重要性了!那为什么现在我们在路上见到的油罐车后面都没有铁链的拖尾了呢?

    其实是由于,现在的轮胎橡胶中都掺杂了一定浓度的碳黑。碳黑在塑胶工业的一个重要应用就是导电性能,通过控制碳黑的添加量能得到不同导电率的聚合物。再掺用一定量的碳黑后,可使这些材料的电阻率降低至100Ω*cm以下,使高电阻的高分子材料变成具有半导电性能或抗静电屏蔽性能的材料,可用于生产高压电缆的导电屏蔽材料,油罐车的轮胎橡胶和制作高精度电子产品的防静电包装材料。

    如何量化材料的电阻率?

    那么我们应该用什么方式方法来量化材料的电阻率呢?电阻率测定有两种基本方法:体积和表面电阻率。

    体积电阻率测量

    体积电阻率测量一般采用下图1所示的测试夹具完成,将电压源V-Source施加到上电极,测试流经测试样品的小电流I,随后体积电阻率ρv用公式ρv=kvτR计算得出。其中,ρv=体积电阻率,kv=电极接触的有效面积,τ=样品厚度,R=V/I(施加的V-Source和测试的电流值的电阻比值)。

    pYYBAGEV6bOAEz-9AABcdJUJ5HE766.png

    图1 测试夹具

    表面电阻率测试

    表面电阻率测量一般采用下图2所示的电极配置,将电压源V-Source施加到环状电极上,再测试样品表面上的电流从?;さ缂飨蛑鞯缂牡缌?,即表面电流I。随后表面电阻率ρs用公式ρs=ksR计算得出。其中,ρs=表面电阻率,R=V/I(施加的V-Source和测试的电流值的电阻比值),ks=P∕g,P=?;さ缂挠行е艹ぃ╩m),g=?;さ缂牖沸蔚缂渚啵╩m)。

    pYYBAGEV6b-AOuQBAABlFlbC6Ts687.png

    图2 电极配置

    复杂聚合物材料和超高电阻测试

    当我们测的材料并非一种均质材料,而是像上面所述的是一种橡胶掺杂了碳黑的聚合物的时候,又会出现什么测试测量问题呢?

    我们会发现随着我们施加在样品上的+V持续一段施加后,聚合物中的碳黑颗粒,会渐渐的形成更利于电流流过的导电通路,导致测试电流慢慢变大,那这显然并不是我们想去真正表征的材料本身电阻率特性,这时候我们只需要将样品两端的+V反向成-V即可破坏掉已经建立的导点通路,再进行均值化测试测量了。(以体积电阻率测试举例,见下图示意)

    那在测试一些复杂聚合物材料或者超高电阻和电阻率的时候,为了提高测试结果的重复性,我们会用一种叫做交变极性测量法的方式来实现(alternaTIng polarity measurement method)。实际测试流程如下,施加一个正电压+V,等待指定的时间(下图选择等待15秒),然后进行电流测量;紧接着,施加一个同样大小的负电压-V,等待相同的时间(15秒),再进行一次电流测量。

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    图3 以体积电阻率测试举例

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    图4 交变极性测量法

    Keithley完整的高电阻率测量解决方案

    可以使用以下套件,采用标准 ASTM D-257 “绝缘材料的DC 电阻或电导”规定的方法执行高电阻率测量:6517B 静电计/高阻表 + 8009 夹具盒 + KickStart HRMA测试软件。

    pYYBAGEV6iCATwWUAANan49jR1s345.png

    Keithley 6517B 静电计 / 高阻表是全球科研实验室灵敏测量的标准。吉时利在弱电测量方面拥有 60 多年的专业经验,吉时利静电计能够可靠地测量最低 10 aA (10×10-18A) 电流、最低 1 fC 电荷,并支持最高 1018Ω 的电阻测量。6517B 还能够测量高达 200 V 的最大电压范围,输入阻抗超过 200 TΩ。所有这些性能都融合在一台仪器中,操作起来像数字万用表一样简便。

    8009 电阻率测试夹具满足美国测试材料协会 (ASTM) D257 标准规 定的绝缘材料 DC 电阻或电导标准测试方法。8009 与 6517B 相结 合,为进行优质安全的电阻率测量提供了完整的系统。8009 带有 6517B-ILC-3 安全互锁电缆、7078-TRX-3 三同轴到三同轴电缆及 8607 1 kV 源电压香蕉插口成套电缆。

    KickStart 高电阻率应用控制着执行所需测量的静电计和测试夹具,进行 ASTM- D-257 标准电阻率测量。它可以以高达1000V 电压测试材料,确定高达 1018 Ω-cm 的电阻率,分析电流随时间变化的阶跃响应图,确定测量要等多长时间被测材料才会稳定,分析多个读数图,确?;竦梦榷ㄒ恢碌牟饬?。KickStart 高阻应用采用交换电极技术,消除固有的背景电流,实现最准确的电阻率测量?;箍梢允褂谜飧鲇τ?,使用选配的热电偶和相对湿度探头,观测电阻率与温度和相对湿度的关联度。

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    近日,泰克科技公司推出两款全新产品--3系列MDO和4系列MSO,其“更快”,“更准”,“无忧”的特....
    发表于 2019-06-13 16:44? 2161次阅读
    泰克全新产品发布 开启工程师时代“新生态”

    科技生活「源」自泰克,为工程师验证新灵感

    吉时利SMU采用独特的四象限设计,在一、三象限作为源向负载提供功率,而在二、四象限作为负载吸收功率,....
    发表于 2019-05-20 16:19? 568次阅读
    科技生活「源」自泰克,为工程师验证新灵感

    泰克推出AWG70000B,可以更准确地仿真瞬息...

    波形内存翻了一番,采用全新流式波形ID,支持电子战争、无线通信、高级研究等应用。
    发表于 2019-02-19 12:19? 4343次阅读
    泰克推出AWG70000B,可以更准确地仿真瞬息...

    泰克科技任命公司新总裁Marc Tremblay

    全球领先的测量解决方案提供商泰克科技公司日前任命Marc Tremblay为公司新任总裁。Tremb....
    发表于 2019-01-23 10:42? 2857次阅读
    泰克科技任命公司新总裁Marc Tremblay

    2019深耕热点行业,泰克继续测试测量创新作为

    2018年即将过去,电子行业发展有亮点也有痛点。2018年,在中国经济“新常态”的发展模式下,中国的....
    发表于 2019-01-03 10:47? 4546次阅读
    2019深耕热点行业,泰克继续测试测量创新作为

    泰克在量子安全密码国际会议上展示量子测试解决方案

    2018年11月16日消息,由欧盟电信标准研究院(ETSI)主办,中国密码学会、重庆大学以及加拿大滑....
    发表于 2018-11-19 10:29? 2669次阅读
    泰克在量子安全密码国际会议上展示量子测试解决方案

    SiC和GaN系统设计工程师不再迷茫

    在现实世界中,没有理想的开关特性。但基于新材料、拥有超低开关损耗的多种宽禁带器件正在出现,既能实现低....
    发表于 2018-10-30 11:21? 5306次阅读
    SiC和GaN系统设计工程师不再迷茫

    泰克全新智能型AFG31000系列,颠覆生成测试...

    AFG在电子测试中发挥重要作用并得到广泛采用,但AFG在易用性方面已经明显滞后于其他测试仪器,比如显....
    发表于 2018-10-24 11:29? 4705次阅读
    泰克全新智能型AFG31000系列,颠覆生成测试...

    土壤电阻率测试以及测试如何完成

    华天电力专业生产接地电阻测试仪,专注电力行业十五年。接地电极的电阻与其放置和驱动的土壤的电阻率有关,因此土壤电...
    发表于 2018-10-24 10:26? 461次阅读
    土壤电阻率测试以及测试如何完成

    fuboTV采用泰克解决方案来监测实时视频体验质...

    Sentry是一种为流媒体内容开发的可扩展的体验质量监测解决方案。它可以查看提供的实际内容,检验是否....
    发表于 2018-09-30 11:01? 3815次阅读
    fuboTV采用泰克解决方案来监测实时视频体验质...

    泰克与问天量子及中科院三方成立“量子信息联合创新...

    中国科学院量子信息重点实验室-问天量子-泰克科技三方成立“量子信息联合创新平台”,并在安徽芜湖举行揭....
    发表于 2018-09-30 10:30? 3966次阅读
    泰克与问天量子及中科院三方成立“量子信息联合创新...

    泰克为示波器开启“第5通道” 拥有多种功能和可变...

    对于示波器通道数这一问题的思考,推动着科技的进步和科研项目的实施,工程师用了几十年的四通道示波器已经....
    发表于 2018-09-30 10:10? 3975次阅读
    泰克为示波器开启“第5通道” 拥有多种功能和可变...

    泰克TIF 2018新一轮革命来袭 为科技创新加...

    泰克科技2018年度创新论坛(TIF 2018)又将如约而至,关注工程革新、应用创新,TIF 201....
    发表于 2018-06-05 17:29? 6357次阅读
    泰克TIF 2018新一轮革命来袭 为科技创新加...

    泰克科技其PRISM媒体分析解决方案 荣获New...

    业界领先的视频测试、监测和诊断解决方案创新企业—— 泰克 科技公司日前宣布,其PRISM媒体分析解....
    发表于 2018-05-13 06:17? 490次阅读
    泰克科技其PRISM媒体分析解决方案 荣获New...

    高效智能实验室已成为大势所趋,泰克科技智能实验室...

    泰克科技大中华区和东南亚副总裁洪斌顺表示, 新成立的河海大学-泰克科技智能实验室体现了多学科交叉融合....
    发表于 2018-04-20 17:24? 596次阅读
    高效智能实验室已成为大势所趋,泰克科技智能实验室...

    建筑工程中的电阻率测量问题

    在工程中,测量大地电阻率常用的方法是四极法测量电阻率,也称温纳法。这种方法的设计实现较为复杂,抗干扰也不强?;?..
    发表于 2018-03-16 10:03? 1315次阅读
    建筑工程中的电阻率测量问题
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