国标GB/T 31838.2 体积电阻率测试原理及公式计算

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GB/T 31838.2—2019《固体绝缘材料 介电和电阻特性 第2部分：电阻特性（DC方法） 体积电阻和体积电阻率》等同采用IEC 62631-3-1:2016，并代替GB/T 1410—2006。该标准规定了直流电压下测定固体绝缘材料体积电阻和体积电阻率的试验方法，正确理解其测试原理与计算公式，是开展测量、评价材料绝缘性能的基础。本文依据标准文本，对体积电阻率测试的原理与公式计算进行梳理，供研发工程师与质检实验室人员参考。

一、基本原理与定义

体积电阻是指施加在与绝缘介质相对表面接触的两个电极间的直流电压，与给定时间内流过介质电流之比，单位为Ω；体积电阻率则是直流电场强度与绝缘介质内部电流密度之比，单位为Ω·m。体积电阻率是材料自身的特性参数，反映绝缘介质在直流电场作用下的导电性能，其大小与材料的组成、结构、温度及湿度密切相关。从应用角度看，体积电阻是材料绝缘电阻的一部分，体积电阻率可作为选用合适绝缘材料的辅助方法。

二、测试的物理过程

当直流电压施加于两电极之间的试样时，通过试样的电流会随时间逐渐减小，并趋于某一稳定值。这一现象主要源于介质的极化以及载流子向电极的迁移。对体积电阻率小于10¹⁰ Ω·m的材料，电流通常在1 min内即可达到稳定；对体积电阻率更高的材料，电流趋于稳定的过程可能持续数分钟、数小时、数天甚至数周，此时可采用较长的施加电压时间。体积电阻率随测量温度和湿度的变化可能十分显著，因此在选用材料时，应了解其使用条件和环境，并结合测量结果综合评价。

三、测量与读数取值

测量前应使试样处于介电稳定状态，通过测量装置联接试样和电极，逐步提高电流测量装置的灵敏度并观察短路电流，直至其达到恒定值。如无特殊规定，应在施加电压1 min后进行体积电阻读数。测量前，试样应在试验环境下放置至少24 h。连续两次测量之间应留有足够的时间间隔以消除极化效应，对体积电阻不大于10¹² Ω的材料，1 h的时间间隔通常足够。若需对比直流加压时间对测量结果的影响，应在施加直流电压的同时开始计时，并按1 min、2 min、5 min、10 min、50 min和100 min的时间点读数；如果两次测量得出相同结果，应结束试验。

四、体积电阻率的计算公式

体积电阻率按公式ρ=Rx·A/h计算，式中：ρ为体积电阻率，单位为Ω·m；Rx为测得的体积电阻，单位为Ω；A为电极的有效面积，单位为m²；h为试样的平均厚度，单位为m。由公式可知，体积电阻率等于测得的体积电阻乘以电极有效面积与试样平均厚度之比。电极有效面积由测量电极的几何尺寸确定，试样平均厚度取多个测点的平均值；加装电极前，应至少在5个不同的点上测量试样厚度，试样厚度和电极尺寸的度要求为±1%，以保证计算结果的准确性。此外，体积电阻率结果还受试样制备、电极布置及测量环境等因素影响，报告时应如实记录相关测量条件。

五、计算要点与数据精度

计算时应统一采用国际单位制，确保Rx、A、h三者的单位一致（Ω、m²、m），并取试样有效区域内的平均厚度进行计算。测量装置的度也应满足标准要求：电阻低于10¹⁰ Ω时，测量误差不大于±10%；电阻介于10¹⁰ Ω至10¹⁴ Ω之间时，测量误差不大于±20%；电阻高于10¹⁴ Ω时，测量误差不大于±50%。从重复性角度看，经验表明体积电阻及体积电阻率的再现性可达50%以上（测量值），重复性介于20%～50%之间，试验时应严格控制试样制备、条件处理与测量流程，以保证数据的准确性与可比性。

结语

掌握体积电阻率的测试原理与计算公式，是规范开展绝缘材料检测的前提。研发与质检人员在实操中，应正确理解体积电阻与体积电阻率的关系，规范设定测量条件与读数时间，严格按公式计算并统一量纲，从而获得稳定可靠的测量结果。