硫化橡膠體積電阻率測定的不確定度評定

謝 鵬 宋桂榮 陳敏劍

（中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計院有限公司，四川成都，610041）

1 概述

材料的體積電阻率是表征絕緣性的基本參數(shù)。體積電阻率是絕緣材料抵抗體內(nèi)漏泄電流的能力，體積電阻率越高，漏泄電流越小。本次依據(jù)GB/T1692－2008硫化橡膠絕緣電阻的測定標(biāo)準(zhǔn)測量硫化橡膠的體積電阻率，通過對整個測量過程等因素的分析找出主要的對測量結(jié)果有影響的不確定度因素，對其進(jìn)行評定得到擴(kuò)展不確定度報告。

2 試驗部分

2.1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

GB/T1692－2008《硫化橡膠 絕緣電阻率的測定》。

2.2 測試方法簡述

體積電阻率是試樣單位體積內(nèi)電介質(zhì)所具有的電阻值。該試驗的原理是對試樣施加直流電壓，測定通過垂直于試樣的泄漏電流，計算出試樣的體積電阻率。具體檢測步驟：首先將高阻計接通電源預(yù)熱15分鐘，再將測量了厚度的硫化硅橡膠試樣片（一般厚度1mm左右）放入高阻計屏蔽箱內(nèi)的上下電極之間，按要求接好電極連線，按儀器操作規(guī)程操作高阻計對試樣施加合適的直流電壓并選擇合適的電阻倍率，讀取電化1min后讀數(shù)RV，再通過計算公式計算得到體積電阻率ρV。

2.3 主要儀器

ZC－36高阻計：上海第六電表廠，電阻測量范圍為1×106～1×1017Ω，測試電壓可選10V、100V、250V、500V和1 000V。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測量示值誤差小于20%。

電極：測量電極直徑D1：50mm±0.1mm，保護(hù)電極內(nèi)徑D2：54mm±0.1mm，保護(hù)電極的外徑D3：74mm。高壓電極D4：100mm。

測厚儀：上海六菱儀器廠，量程（1～10）mm，分度值為0.01mm。

秒表：上海生產(chǎn)，（0～30）min，分度值0.1s。

2.4 樣品

中藍(lán)晨光化工研究設(shè)計院有限公司生產(chǎn)的R624硫化硅橡膠，共10片試樣。

2.5 試驗條件

測試環(huán)境：實驗室溫度（23±2）℃，濕度（50±5）%。

測試電壓1000V，測試電化讀數(shù)時間1min。

2.6 數(shù)學(xué)模型

式中：

RV——體積電阻，Ω；

d——試樣厚度，cm。

即：體積電阻率的計算公式（1）變?yōu)椋?/p>

3 不確定度來源

依照數(shù)學(xué)模型，由實驗步驟可知產(chǎn)生的不確定度來源有以下幾方面：

3.1 高阻計引入的不確定度，UR

（a）重復(fù)測量引入的不確定度UA；

（b）測量表示值誤差引入的不確定度UB1；

（c）測試電壓引入的不確定度UB2。

3.2 測量電極直徑引入不確定度UD

3.3 測厚儀引入的不確定度Ud

（a）厚度重復(fù)測量引入的不確定度UdA；

（b）測厚儀示值誤差引入的不確定度Ud1。

3.4 秒表讀數(shù)引入的不確定度Ut

3.5 試驗環(huán)境引入的不確定度UH

3.6 數(shù)值修約引入的不確定度UX

4 不確定度評定

所有不確定度評定的分量依據(jù)JJF1059.1－2012進(jìn)行評定。

4.1 高阻計引入的不確定度UR

4.1.1 高阻計的體積電阻測量重復(fù)性引入的不確定度UA

對3個試片進(jìn)行了體積電阻的測量數(shù)據(jù)見表1。

表1 體積電阻的重復(fù)性測量結(jié)果

采用極差法進(jìn)行A類不確定度評定得相對不確定度：

4.1.2 測量表示值誤差引入的不確定度uB1

由于高阻計是多檔檢測儀器，不同檔次的電阻倍率的測量誤差基本不同，本次測量采用試驗電壓為1000V，電阻倍率為107檔，根據(jù) GB/T1692－2008要求測量表示值誤差小于20%，均勻分布，即：

4.1.3 測試電壓引入的不確定度UB2

根據(jù)GB/T1692－2008要求，測試電壓波動小于5%，均勻分布，即：

4.2 高祖計測量電極直徑引入不確定度UD

體積電阻率是通過公式（2）計算獲得，其中19.6的系數(shù)是由測量電極有效面積獲得的，取決于測量電極直徑，根據(jù)GB/T1692－2008要求，測量電極D1直徑為50mm±0.1mm，均勻分布，因此，由測量電極直徑測量誤差引起的不確定度為：

4.3 測厚儀引入的不確定度Ud

4.3.1 厚度重復(fù)測量引入的不確定度UdA

本次試驗3片樣品，每片樣品測量5次，數(shù)據(jù)見表2。

表2 試驗樣品的厚度測量數(shù)據(jù)

測試過程中采用3片試樣，即：

4.3.2 測厚儀示值誤差引入的不確定度Ud1

測厚儀的示值誤差由檢定證書獲得＜±0.005mm，認(rèn)為是均勻分布，因此：

測厚儀兩個分量相互獨立，即合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.4 秒表讀數(shù)引入的不確定度Ut

讀數(shù)時使用的秒表最小分度值為0.1s，均勻分布，即：

4.5 試驗環(huán)境條件引入的不確定度UH

根據(jù)GB/T1692－2008要求，測試環(huán)境：實驗室溫度：（23±2）℃，濕度：（50±5）%，由于該試驗在試驗環(huán)境達(dá)到要求時才進(jìn)行，并測試的時間也較短，因此，可不考慮試驗環(huán)境的影響。

4.6 數(shù)值修約引入的不確定度UX

由于修約間隔為0.1（4.08修約到4.1）即：

4.7 不確定度來源匯總

表3 不確定度來源匯總

4.8 體積電阻率測定的相對合成不確定度UCr及擴(kuò)展不確定度U

由于各分量不相關(guān)，因此，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

擴(kuò)展不確定度取包含因子k＝2，即：

5 報告

R624硅橡膠體積電阻率的測定結(jié)果為：

6 結(jié)論

在測量體積電阻過程中主要的不確定度來源取決于高阻計測量表示值誤差引入的不確定度和重復(fù)測量引入的不確定度，其他因素引入的不確定度基本上可忽略。

［1］GB/T 1692－2008，硫化橡膠 絕緣電阻的測定［S］.

［2］倪育才.實用測量不確定度評定（第3版）［M］.北京：中國計量出版社，2009.