Politechnika Rzeszowska Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych	Grupa	1……………..................... kierownik 2......................................... 3......................................... 4.........................................	Data
Laboratorium Miernictwa Elektronicznego
Pomiary rezystancji izolacji	Nr ćwicz.				Ocena
				3

I. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z problemami i metodami pomiaru powierzchniowego i skrośnego próbek materiałów izolacyjnych.

II. Zagadnienia

1. Podstawowe parametry materiałów izolacyjnych.

2. Problemy pomiaru dużych rezystancji.

3. Pomiar rezystywności powierzchniowej.

4. Pomiar rezystywności skrośnej.

5. Ocena niepewności wyniku pomiaru rezystancji.

III. Program ćwiczenia:

1. Wybrać próbkę materiału izolacyjnego i zapisać jej dane do tabelki.

2. Wykorzystując dane geometryczne elektrod i grubość badanej próbki wyznaczyć współczynniki () układów pomiarowych przy pomiarach rezystywności powierzchniowej i skrośnej.

3. Na podstawie znajomości wartości granicznych parametrów geometrycznych elektrod pomiarowych wyznaczyć niepewność złożoną tych współczynników.

4. Zmierzyć rezystancję powierzchniową oraz obliczyć wartość rezystywności powierzchniowej.

5. Zmierzyć rezystancję skrośną oraz obliczyć wartość rezystywności skrośnej.

6. Na podstawie danych producenta miernika metodą typu B obliczyć wartość niepewności standardowej wyniku pomiaru rezystancji.

7. Wykorzystując niepewność współczynników oraz wskazań miernika wyznaczyć złożoną niepewność wyników pomiaru rezystywności.

8. Zapisać wyniki pomiaru rezystywności.

IV. Przebieg ćwiczenia

4.1. Parametry zastosowanych przyrządów: Tabela 1

Riz.	Próbka materiału badanego
	Typ	Grubość h= mm ± mm		Napięcie przebicia Uprz=
MRIz	Miernik rezystancji izolacji: Typ: P435 Numer:
	Napięciowe zakresy pomiarowe: Unv=		Prądowe zakresy pomiarowe: InA=
	klasa dokładności: kl=± %
El	Elektrody pomiarowe: wymiary i ich tolerancja:
d1= mm ±Δd1gr=± mm d2= mm ±Δd2gr=± mm			d3= mm ±Δd3gr=± mm d4= mm ±Δd4gr=± mm

4.2. Układ elektrod pomiarowych do próbki płaskiej oraz wyznaczanie stałych komórki pomiarowej

Układ elektrod pomiarowych do próbki płaskiej (komórka pomiarowa) jest pokazana na rys.1.

Rys. 1. Układ elektrod pomiarowych do próbki płaskiej.

Wartość stałej K_p komórki pomiarowej do pomiaru rezystywności powierzchniowej ρ_p wyznaczana jest ze wzoru:

=

gdzie P jest efektywnym perymetrem elektrody ekranującej:

g - jest połową odległości elektrody wewnętrznej i zewnętrznej:

=

Względna niepewność standardowa złożona stałej komórki K_p.

Przy założeniu jednostajnego rozkładu prawdopodobieństwa odchyleń w granicach ±Δd_1gr oraz ±Δd_2gr wartości średnic d₁ i d₂ elektrod pomiarowych oraz przy pominięciu niepewności π względna niepewność standardowa złożona stałej komórki K_p, wyznaczona metodą typu B, równa się:

=

Wartość stałej K_s komórki pomiarowej z okrągłymi elektrodami pomiarowymi (rys. 1) do pomiaru rezystywności skrośnej ρ_s wyznaczana jest ze wzoru:

=

gdzie B jest współczynnikiem efektywnej powierzchni elektrody pomiarowej (można przyjąć B=0);

- jest połową odległości elektrody wewnętrznej i zewnętrznej.

Względna niepewność standardowa stałej komórki pomiarowej K_s

Przy założeniu jednostajnego rozkładu prawdopodobieństwa odchyleń w granicach ±Δd_1gr wartości średnicy d₁ elektrody pomiarowej oraz przy podstawieniu wartości π z wystarczającą liczbą cyfr znaczących (π ≈3.141593) - pominięcie niepewności π - wartość względna niepewności standardowej stałej komórki pomiarowej K_s, wyznaczona metodą typu B, równa się:

=

4.3. Pomiar rezystywności skrośnej ρ_s

Pomiary napięcia i prądu

Podłączyć komórkę z materiałem badanym do wejść miernika rezystancji izolacji według rys. 2. Przeprowadzić kilka (n=4÷6) pomiarów napięcia U_i i prądu I_i. Wyniki pomiarów zapisać do tabeli 2.

Wartość rezystancji skrośnej

Dla każdej pary wyników pomiaru napięcia i prądu wyznaczyć wartość rezystancji skrośnej:

.

Wyniki przedstawić w (GΩ) i zapisać do tabeli 2.

Rys. 2. Schemat do pomiaru rezystywności skrośnej.

Wartość rezystywności skrośnej

Na podstawie znajomości wartości stałej komórki K_V oraz wartości rezystancji skrośnej R_Vi obliczyć wartości rezystywności skrośnej:

=

Wyniki przedstawić w (GΩ·cm) i zapisać do tabeli 2.

Wyznaczyć wartość średnią rezystywności skrośnej z n wyników:

=

Wynik obliczeń zapisać do tabeli 2.

Tabela 2.

Lp.	U	I	Rs,i	Ρs,i
		V	μA	GΩ	GΩ·cm
1
2
3
4
5
6
Wartości średnie	=	=	=	=

Ocena standardowej niepewności wartości średniej metodą typu A

Odchylenia rezystywności od wartości średniej

v_s,1= ; v_s,2= ; v_s,3= ; v_s,4= ; v_s,5= ; v_s,6= .

Niepewność standardowa wartości średniej rezystywności, obliczona metodą typu A:

Względna niepewność standardowa wartości rezystancji skrośnej, obliczona metodą typu A:

=

Złożona względna niepewność standardowa wyniku pomiaru rezystywności skrośnej, obliczona metodą typu B:

=

(Gdzie
,
- są wartościami średnimi wyników pomiaru napięcia i prądu).

Złożona względna niepewność standardowa wyniku pomiaru rezystywności skrośnej:

=

Złożona niepewność standardowa wyniku pomiaru rezystywności skrośnej

Wynik końcowy pomiaru rezystywności skrośnej:

(po zaokrągleniu wyniku oraz złożonej niepewności)

=

4.4. Pomiar rezystywności powierzchniowej ρ_p

Pomiary napięcia i prądu

Podłączyć komórkę z materiałem badanym do wejść miernika rezystancji izolacji według rys. 3. Przeprowadzić kilka (n=4÷6) pomiarów napięcia U_i i prądu I_i. Wyniki pomiarów zapisać do tabeli 3.

Wartość rezystancji powierzchniowej

Dla każdej pary wyników pomiaru napięcia i prądu wyznaczyć wartość rezystancji powierzchniowej:

.

Wyniki przedstawić w (GΩ) i zapisać do tabeli 2.

Rys. 3. Schemat do pomiaru rezystywności powierzchniowej.

Wartość rezystywności powierzchniowej

Na podstawie znajomości wartości stałej komórki K_V oraz wartości rezystancji powierzchniowej R_Si obliczyć wartości rezystywności powierzchniowej:

=

Wyniki przedstawić w (GΩ) i zapisać do tabeli 3.

Wyznaczyć wartość średnią rezystywności powierzchniowej z n wyników:

=

Wynik obliczeń zapisać do tabeli 3.

Tabela 3.

Lp.	Ui	Ii	Rp,i	ρp,i
		kV	μA	GΩ	GΩ
1
2
3
4
5
6
Wartości średnie	=	=	=	=

Ocena standardowej niepewności wartości średniej metodą typu A

Odchylenia rezystywności od wartości średniej:

v_p,1= ; v_p,2= ; v_p,3= ; v_p,4= ; v_p,5= ; v_p,6= .

Niepewność standardowa wartości średniej rezystywności powierzchniowej, obliczona metodą typu A:

Względna niepewność standardowa wartości rezystywności powierzchniowej, obliczona metodą typu A:

=

Złożona względna niepewność standardowa wyniku pomiaru rezystywności powierzchniowej skrośnej, obliczona metodą typu B:

=

(Gdzie
,
- są wartościami średnimi wyników pomiaru napięcia i prądu).

Złożona względna niepewność standardowa wyniku pomiaru rezystywności powierzchniowej:

=

Złożona niepewność standardowa wyniku pomiaru rezystywności powierzchniowej:

Wynik końcowy pomiaru rezystywności powierzchniowej:

(po zaokrągleniu wyniku oraz złożonej niepewności)

=

VI. Pytania kontrolne

1. Podać definicję rezystancji powierzchniowej oraz skrośnej.

2. Podać definicję rezystywności powierzchniowej oraz skrośnej.

3. Jakie podstawowe problemy należy uwzględnić podczas pomiaru rezystancji powierzchniowej oraz skrośnej?

4. Przedstawić schemat oraz podstawowe parametry komórki pomiarowej (elektrod pomiarowych).

5. W jakim celu wykorzystuje się stałe komórki pomiarowej.

6. Na czym polega ocena metodą typu A standardowa niepewność wyniku pomiaru rezystywności?

7. Od czego zależy obliczona metodą typu B względna standardowa niepewność wartości stałej komórki pomiarowej?

8. Na czym polega ocena względnej złożonej niepewności wyniku pomiaru rezystywności?

9. Podać wzór na obliczenie bezwzględnej złożonej niepewności wyniku pomiaru rezystywności.

10. Przedstawić podstawową formę wyniku pomiaru rezystywności.

Literatura

1. Jan Dyszyński „Metrologia elektryczna i elektroniczna - laboratorium”, PRz 1978r.

2. Jan Dyszyński „Metrologia elektryczna i elektroniczna - laboratorium”, PRz 1982r.

3. J. Kędzia, J. Skubis, A. Włóczyk, S. Wolny „Laboratorium materiałoznawstwa elektrycznego”, Oficyna wydawnicza Politechniki Opolskiej, Opole 1998r.

4. Michał Lisowski „Pomiary rezystywności i przenikalności elektrycznej dielektryków stałych” Oficyna wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004r.

5. PN-88/E-04405 Materiały elektroizolacyjne stałe. Pomiary rezystancji.

6. Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik. Główny Urząd miar. 1999.

7. Taylor J.R.: Wstęp do analizy błędu pomiarowego. Warszawa: PWN, 1995.

8. Turzeniecka D.: Ocena niepewności wyniku pomiarów. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 1997.

9. Low Level Measurement. Precision DC Current, Voltage and Resistance Measurements. Keithley. 5-th Edition. 2005.

Zakład Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Laboratorium Miernictwa Elektronicznego

ćw. 3 / str. 1

MIERNIK REZYSTANCJI
IZOLACJI

+

-

E

Ekran

MIERNIK REZYSTANCJI
IZOLACJI

+

-

E

Ekran

Ekran

---