国标GB/T 31838.3表面电阻率测试条件汇总

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表面电阻与体积电阻同属材料绝缘电阻的组成部分，但测量逻辑差别很大：体积电阻关注穿过材料内部的电流，表面电阻关注沿表面爬行的电流，后者对湿度、污染、老化与工艺条件更为敏感。GB/T 31838.3—2019《固体绝缘材料 介电和电阻特性 第3部分：电阻特性（DC方法） 表面电阻和表面电阻率》（修改采用 IEC 62631-3-2:2015）针对这一特点给出了一整套电极装置与试验条件。本文以标准原文为依据，把测试条件做一次集中梳理。

一、先选电极装置：条件的决定因素

标准明确，表面电阻的测量结果与电极类型密切相关，因此条件汇总的初步是确定电极装置。标准规定了五类：

电极装置 A（弹簧电极）：由两个长 100 mm、间距 10 mm 的柔性金属刀刃电极组成，无保护电极，接触力应足够大以保证刀刃紧贴试样表面但不破坏表面。它可在产品上施加较小应力，对测量前需条件处理的材料适用。

电极装置 B（小型线电极）：两个平行线电极，宽 1.5 mm、长 25 mm、间距 2 mm，无保护电极，通常经粘附形成，应在条件处理前安装，采用两电极测量电路。对表面弯曲的材料建议选用小型线电极；若无参考信息，也推荐采用它。

电极装置 C（环形电极）：三电极系统，试样一面放置环形电极，另一面放置不小于相应测量电极尺寸的保护电极，电极 3 接地。表 1 给出典型尺寸 C1、C2、C3 三档，比较测量推荐使用 C1。

电极装置 D（线电极）：两个粘合的线电极，无保护电极，宽 1.5 mm、长 (100±1) mm、间距 (10±0.5) mm，采用两电极测量电路。

电极装置 E（小板试样用线电极）：三电极系统，线电极宽 1 mm～2 mm、长 (50±1) mm、间距 (5±0.5) mm，试样另一面放置保护电极。当试样为宽度和长度均大于或等于 60 mm 的小板时，推荐使用电极装置 E。

电路方面：环形电极 C 与线电极 E 采用接地保护三电极测量电路，A、B、D 采用两电极测量电路。

二、试验电压与电源

试验电压推荐值为 10 V、100 V、500 V、1 000 V 和 10 000 V，如无其他规定应采用 100 V。标准注明：超过规定的起始电压会引起局部放电并导致测量误差，在空气中进行试验时，试验电压低于 340 V 不会引起局部放电；电压源应为稳定的直流电压源，以 100 V 电源为例，纹波系数宜小于 5×10⁻⁵。

三、屏蔽与装置准确度

表面电阻受平行于电极装置的寄生电阻影响，例如试验装置支撑件或电线屏蔽层的电阻。当被测电阻大于 10¹⁰ Ω 时，为减小测量误差，应对测量线路施加屏蔽，并把测量装置置于屏蔽箱内。

测量装置的准度按量级分档：电阻低于 10¹⁰ Ω 时误差不大于 ±10%；10¹⁰ Ω～10¹⁴ Ω 之间不大于 ±20%；高于 10¹⁴ Ω 时不大于 ±50%。设备应按被测表面电阻的幅值进行校准，商业用标准电阻已可达 100 TΩ。

四、试样、电极施加与数量

试样尺寸要适用于所选用的电极装置，并应具有简单的几何形状，如有可能，试样厚度应与产品厚度相同；若与电极接触的表面是机械加工而成，应在报告中记录机加工类型。被测试样数量若无相关要求，至少应采用 3 个。

使用贴附类电极（B、C、D 和 E）时，应选择合适的区域保证电极完全覆盖试样表面，电极材料不应影响表面电阻的测量；导电银漆和石墨电极已被证实适合。若电极放置会使试样形状发生明显变化，应更换其他电极。

五、条件处理与试验步骤

条件处理或其他预处理应按相关产品标准进行；无相关要求时，按 IEC 60212 标准大气 B，在 23 ℃、相对湿度 50% 下对试样进行至少 4 d 的条件处理。如没有其他要求，不应对试样进行清洁，并应避免试样被污染——这一点与体积电阻试验的处理习惯不同，值得注意。

试验步骤上：除非另有规定，应在室温 23 ℃、相对湿度 50% 下进行测量；完成条件处理和预处理的试样应立即接电极与测量设备，并在完成条件处理后的 2 min 内进行表面电阻读数；如无其他规定，应在施加电压 1 min 后读数。

六、结果评价与数据可比性

表面电阻 Rs 的单位为欧姆（Ω），按电极装置分别记为 RsA、RsB、RsC、RsD 和 RsE；表面电阻率为单位面积上的电阻，单位同样为欧姆（Ω），也常以非标准的 Ω/□ 表示。对 A、B、D、E 类线电极装置，按式（1）由线电极长度 l 与间距 d 计算：σ = RsY·l/d；对环形电极 C，按式（2）由内电极外直径 d₁、外圆环内径 d₂ 与读数 Rsc 计算：σ = π(d₁+d₂)·Rsc/(d₂−d₁)。

标准特别强调：各类电极测量的表面电阻不能进行比较，应给出测量值所对应的电极类型；仅电极尺寸相同时才可比对材料。报告应包括电极装置及尺寸、材料描述与标识、试样形状和厚度、试验电压、仪器精度、固化条件或预处理、试验条件和大气条件、装置描述、试样数量、试验日期，以及个别值和中值。

关于数据分散，标准的经验值为：再现性 50% 以上（测量值），重复性在 20%～50% 之间。

七、结语

表面电阻不是一个材料的主要特性，它主要取决于工艺参数、环境条件、表面老化与污染。与其追求某一个数值，不如先把电极装置、电压、屏蔽、条件处理与读数时点这五项固定下来并如实标注——条件一致，数据才有比较的意义。

表 1｜GB/T 31838.3 主要测试条件速查