一、概述

中航時(shí)代HRM2000 全自動(dòng)表面體積電阻率測(cè)試儀（高阻計(jì)）是針對(duì)固體絕緣材料、橡塑薄膜、電工元器件、防靜電材料電學(xué)性能檢測(cè)的精密儀器，執(zhí)行 GB/T31838.2?2019、GB/T31838.3?2019、GB/T10064?2006 等國(guó)家及等同 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，可完成體積電阻 / 電阻率、表面電阻 / 電阻率、絕緣電阻測(cè)試。儀器基于直流高壓采樣放大法 + 三電極測(cè)試體系，結(jié)合 PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) 10Ω～1×101?Ω 超寬量程數(shù)字化測(cè)量。

二、基礎(chǔ)電學(xué)測(cè)量原理

儀器核心依據(jù)歐姆定律進(jìn)行測(cè)量：給被測(cè)試樣 Rx 施加穩(wěn)定直流測(cè)試電壓 U，采集回路中流過試樣的微弱電流，計(jì)算被測(cè)電阻：

Rx：試樣絕緣電阻；U：施加測(cè)試電壓；Ro：倍率取樣電阻；Uo：取樣電阻分壓；Ko：放大器放大倍數(shù)。

絕緣材料阻值高，回路電流屬于 pA 級(jí)微弱信號(hào)。HRM2000 配置高輸入阻抗直流放大器（輸入阻抗＞101?Ω），對(duì)取樣電阻上微弱分壓信號(hào)做放大處理；通過 6 檔自動(dòng)量程倍率切換，適配不同量級(jí)的電阻信號(hào)，將極微小電信號(hào)轉(zhuǎn)化為可識(shí)別數(shù)字量，經(jīng) PLC 運(yùn)算輸出電阻結(jié)果。

測(cè)試電壓范圍 10?2000V，支持 1V 步進(jìn)連續(xù)可調(diào)，不同電壓檔位對(duì)應(yīng)不同測(cè)量誤差指標(biāo)，100?2000V 高壓段具備更高測(cè)量精度，適配絕緣材料電化極化測(cè)試需求。

三、三電極測(cè)試系統(tǒng)原理（區(qū)分體積電阻與表面電阻）

HRM2000 采用一體化屏蔽箱 + 標(biāo)準(zhǔn)三電極組件（測(cè)量電極、高壓電極、保護(hù)環(huán)電極），是實(shí)現(xiàn)體積、表面電阻分開測(cè)試的關(guān)鍵，解決兩電極法存在的表面漏電流、邊緣電場(chǎng)畸變帶來的測(cè)試誤差問題。

1. 體積電阻測(cè)試模式高壓電極對(duì)試樣施加直流電壓，電流垂直穿透試樣材料本體；保護(hù)環(huán)電極攔截試樣表面的泄漏電流，使表面漏電流直接泄放，不進(jìn)入測(cè)量回路；測(cè)量電極只采集穿過材料內(nèi)部的有效體積電流，以此計(jì)算體積電阻，結(jié)合試樣厚度、電極有效面積，儀器自動(dòng)換算體積電阻率。

2. 表面電阻測(cè)試模式電場(chǎng)沿試樣表面建立，保護(hù)電極隔離材料本體內(nèi)部電流，測(cè)量電極僅采集沿著材料表面流動(dòng)的電流，計(jì)算表面電阻；表面電阻率只與電極幾何尺寸、環(huán)間隙相關(guān)，不受樣品厚度影響。

HRM2000 硬件接線無需改動(dòng)，在觸摸屏一鍵切換體積 / 表面 / 絕緣電阻模式，儀器內(nèi)部繼電器自動(dòng)完成回路切換，降低人為接線失誤風(fēng)險(xiǎn)。

四、整機(jī)硬件系統(tǒng)組成原理

整機(jī)主要由直流高壓輸出單元、試樣測(cè)試單元（屏蔽箱 + 三電極）、量程倍率切換單元、高阻抗直流放大器、PLC 觸控控制系統(tǒng)、安全與數(shù)據(jù)處理單元五大模塊組成。

1. 直流高壓輸出單元：輸出 10V?2000V 連續(xù)可調(diào)直流高壓，電壓精度 100?2000V 可達(dá) ±1.0%；

2. 試樣測(cè)試單元：屏蔽箱一體化設(shè)計(jì)，三同軸屏蔽線纜輸入，抑制外界電磁干擾；配置安全聯(lián)鎖門，開門自動(dòng)切斷高壓，試驗(yàn)結(jié)束自動(dòng)高壓短路放電；

3. 量程倍率切換單元：6 檔采樣電阻自動(dòng)切換，覆蓋從 10Ω 低阻至 101?Ω 超高阻全量程；

4. 高阻抗直流放大器：接收取樣分壓信號(hào)，放大微弱電流信號(hào)；

5. PLC 觸控控制系統(tǒng)：7 寸人機(jī)交互觸控屏，完成參數(shù)設(shè)置、信號(hào)運(yùn)算、電阻率自動(dòng)換算、曲線繪制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、溫濕度采集、通訊輸出。

   
   

   
   

五、附加功能實(shí)現(xiàn)原理

1. 電阻曲線繪制：測(cè)試過程持續(xù)采集實(shí)時(shí)電阻值，記錄電阻隨電化時(shí)間變化趨勢(shì)，直觀觀察絕緣材料充電極化過程；

2. 內(nèi)置溫濕度采集：板載溫濕度傳感器實(shí)時(shí)采集倉(cāng)內(nèi)環(huán)境參數(shù)，溫度濕度系數(shù)支持校準(zhǔn)修正；

3. 用戶自校準(zhǔn)機(jī)制：通過標(biāo)準(zhǔn)電阻，在系統(tǒng)設(shè)置界面修改各檔位校準(zhǔn)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)電壓、電阻誤差現(xiàn)場(chǎng)修正，不必返廠；

4. 數(shù)據(jù)輸出：RS485?RTU 工業(yè)通訊接口可上傳全部測(cè)試參數(shù)；USB 接口支持外接打印機(jī)直接輸出紙質(zhì)報(bào)告；

5. 安全保護(hù)邏輯：安全門聯(lián)鎖開關(guān)，開蓋即切斷高壓并聲音報(bào)警；測(cè)試結(jié)束自動(dòng)放電，消除試樣殘余電荷。

   
   

六、測(cè)試流程簡(jiǎn)述

樣品放置三電極上→關(guān)閉屏蔽箱安全門→設(shè)置電壓、電化時(shí)間、試樣厚度、電極間隙參數(shù)→啟動(dòng)測(cè)試；儀器施加高壓，試樣充電極化，自動(dòng)切換量程采集微弱電流；到達(dá)設(shè)定電化時(shí)間后停止，屏幕輸出電阻、電阻率，自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，可查看電阻?時(shí)間變化曲線；測(cè)試完成自動(dòng)放電，方可開啟屏蔽倉(cāng)更換試樣。

注：高絕緣材料存在極化效應(yīng)，需要設(shè)置合理電化時(shí)間（常規(guī) 60s），保證測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定。