一、yg321型纖維比電阻儀用途

本儀器可以測(cè)定各種化學(xué)纖維比電阻值，是測(cè)定化學(xué)纖維可紡性的重要儀器之一。具有測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、迅速、使用操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；適用于科研、纖維檢驗(yàn)、化學(xué)纖維的生產(chǎn)廠(chǎng)和使用廠(chǎng)等部門(mén)測(cè)定化學(xué)纖維比電阻之用。

二、yg321型纖維比電阻儀主要技術(shù)規(guī)格

1．纖維比電阻的測(cè)量范圍：（折合電阻值）10⁶～10¹³Ω，每次測(cè)試試樣15g。

2．儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻的測(cè)量的基本誤差≤±20%。

3．儀器應(yīng)在無(wú)腐蝕性氣體和強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾的環(huán)境下使用。

4．儀器應(yīng)在溫度為20℃±2℃相對(duì)濕度65±10%的標(biāo)準(zhǔn)條件下使用。

5．工作電流為交流50Hz，220V±10%。

6．儀器的測(cè)試電壓分50V、100V兩檔，電壓偏差小于±0.5%，電壓穩(wěn)定度小于±0.5%。

7． 儀器在穩(wěn)定的工作電壓及無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，通電1小時(shí)后，在8小時(shí)內(nèi)零點(diǎn)漂移不大于全標(biāo)尺的±4%。

8． 儀器測(cè)試盒電極間的絕緣電阻不低于Ω。

9． 儀器可以連續(xù)工作8小時(shí)。

10．體積（mm）：460x260x130

11．重量：12kg

三、儀器結(jié)構(gòu)

儀器由纖維測(cè)試盒和高值電阻測(cè)試儀兩部分組成，纖維盒是一個(gè)長(zhǎng)方形的金屬盒，作放置被測(cè)纖維用，盒內(nèi)壁二側(cè)是兩塊電極板，電極板高6cm，長(zhǎng)10cm，兩極板間隔為2cm，中間用聚四氟乙烯絕緣，盒內(nèi)開(kāi)口一端有一壓塊，搖動(dòng)壓力裝置手柄可以改變電極板的面積，從而達(dá)到被測(cè)纖維的體積密度，即到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)填充度的目的，高阻測(cè)試儀由直流穩(wěn)壓電源，高阻抗直流放大器等組成，儀器的外形如圖所示，面板上各調(diào)節(jié)器的名稱(chēng)及用途如下：

1. 指示表頭。
2. 2.  倍率選擇開(kāi)關(guān)：根據(jù)纖維比電阻值的大小選擇儀表讀數(shù)的倍率。

3.  測(cè)試開(kāi)關(guān)：當(dāng)測(cè)試開(kāi)關(guān)放在“放電”位置時(shí)，測(cè)試盒的兩塊電極板接地，將測(cè)試過(guò)程中兩極板上的殘余電荷放掉以保證測(cè)試的順利準(zhǔn)確。當(dāng)測(cè)試開(kāi)關(guān)放在“測(cè)試”位置時(shí)能根據(jù)需要選擇50V和100V兩種測(cè)試電壓。

4.   “∞”調(diào)節(jié)按鈕：調(diào)整表頭指針指向“∞”處。

5.    滿(mǎn)度調(diào)節(jié)旋鈕：調(diào)整表頭指向滿(mǎn)度。

6.   電源指示燈。

7.   電源開(kāi)關(guān)：向上表示電源接通。

8.   加壓裝置搖手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)搖手柄使測(cè)試?yán)w維保持一定的體積密度比。                     

四、工作原理

單根化學(xué)纖維比電阻的測(cè)量是很困難的，同時(shí)也無(wú)實(shí)際意義，而具有實(shí)際意義的是一團(tuán)纖維所形成的電阻，在這里單根纖維間的接觸電阻起著重要的作用。

化學(xué)纖維是線(xiàn)性高分子聚合物，因品種不同而具有不同的彈性和形狀，纖維之間的接觸狀態(tài)也是不均勻的。所以，一團(tuán)散亂的纖維在沒(méi)有一定的密度和一定的形狀時(shí)是很難測(cè)量其比電阻值的。為此，設(shè)計(jì)了纖維比電阻盒，目的是使一定重量的散纖維具有一定的現(xiàn)狀，在纖維盒開(kāi)口的一端有一加壓裝置，加上一定的壓力，使這已具有一定現(xiàn)狀的纖維具有一定的密度，假設(shè)將這時(shí)測(cè)量盒內(nèi)的纖維看成是均勻物質(zhì)，其中不含有空氣，這時(shí)纖維的電阻將符合一般材料的電性能，其電阻定律，即有下列關(guān)系：

        ：電阻率。

        R：纖維電阻值。

        L：電極間距離。

        S：電極板面積。

        但是，測(cè)量盒內(nèi)沒(méi)有空氣存在是不可能的，這時(shí)纖維所占的實(shí)際電極面積不是S，而應(yīng)為S·f,這里的f是填充系數(shù)。

        VE：纖維的實(shí)際體積。

        VF：測(cè)量盒容器的體積。

        m：纖維的質(zhì)量。

        d：纖維的密度。

       這時(shí)（1）式變?yōu)椋?/span>

       （3）式即為纖維比電阻的測(cè)試公式，在這公式中由于f是不定值，公式（3）仍無(wú)實(shí)際意義。提供有關(guān)資料和大量的試驗(yàn)證明，在特定密度條件下（f=0.23～0.43）f·L=常數(shù)即：

：稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)填充度

因此，在標(biāo)準(zhǔn)的填充度的條件下，用高阻計(jì)測(cè)量纖維所具有的電阻就很方便地用體積密度比換算其比電阻值。

儀器的原理方框圖如圖二所示：

儀器的直流高壓測(cè)試電源主要有W、W、W、C、B等元件組成（見(jiàn)原理圖）*，在一般的高壓穩(wěn)壓電路中不僅要求調(diào)整管耐壓高、功率大而且放大器中的器件也需要耐高壓的。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源的瞬變或偶然事故都可能將耐壓較低的元器件擊毀，目前國(guó)內(nèi)耐壓高的大功率管既少又價(jià)貴，這些都給高壓穩(wěn)壓電源得設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。為了降低調(diào)整管等對(duì)耐壓和功率的要求，線(xiàn)路中采取了兩只2CW22N的穩(wěn)壓管串連在調(diào)整管集電極的回路中，在2CW22N上降掉了70伏電壓，這就降低了調(diào)整管對(duì)耐壓管和功率的要求。線(xiàn)路中W、W、C、B和輸出負(fù)載是并聯(lián)的，提高了對(duì)瞬時(shí)過(guò)載的承受能力。線(xiàn)路中采用了FC3集成中增益運(yùn)算放大器作放大元件，它具有倍的開(kāi)環(huán)電壓增益，這就提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和過(guò)載能力，由于采取了上述一系列措施，當(dāng)負(fù)載有瞬時(shí)短路時(shí)不會(huì)發(fā)生任何故障，這就大大提高了儀器使用的可靠性。

儀器的高阻抗直流放大器部分由DC-2靜電計(jì)管和FC3運(yùn)算放大器組成。DC-2靜電計(jì)管具有的輸入抗阻（10¹⁴～10¹⁵Ω）和極小的柵流FC3運(yùn)算放大器有較高的開(kāi)環(huán)電壓增益和集成化的優(yōu)點(diǎn)，線(xiàn)路中又采用幾乎是99%的負(fù)反饋，這就大大改善了電路的線(xiàn)性和放大倍數(shù)不穩(wěn)定對(duì)測(cè)量的影響，所以該放大器不僅能滿(mǎn)足儀器輸入阻抗高輸入電流小的要求而且漂移較小，提高了儀器的測(cè)試穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

儀器的供電電源由W2系列集成穩(wěn)壓塊構(gòu)成，它是一種集成化了的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源，（見(jiàn)后面附圖）具有穩(wěn)壓性能好使用方便等優(yōu)點(diǎn)，由于的接入，使電路具有限流保護(hù)和輸出端短路時(shí)截止保護(hù)的作用，提高了儀器工作的可靠性。

五、     操作程序

（一）、使用儀器前的準(zhǔn)備：

1.使用前儀器面板上的各開(kāi)關(guān)位置應(yīng)如下：

   a.電源開(kāi)關(guān)應(yīng)在關(guān)的位置。

   b.倍率開(kāi)關(guān)置于“∞”處。

   c.“放電-----測(cè)試”開(kāi)關(guān)置于“放電”位置。

2.檢查測(cè)試環(huán)境的溫度和濕度是否在允許的范圍內(nèi)，否則由于測(cè)試環(huán)境的濕度過(guò)高在測(cè)試較高的比電阻值的纖維時(shí)將導(dǎo)致較大的誤差。

3.將儀器的接地端用導(dǎo)線(xiàn)接地。

4.檢查儀器的電源應(yīng)為～220V±10%V。

5.將儀器接通電源，合上電源開(kāi)關(guān)，指示燈亮，待預(yù)熱30分鐘后慢慢調(diào)節(jié)“∞”電位器旋鈕，使表針指在“∞”處，直至不再變動(dòng)。

6.將“倍率”開(kāi)關(guān)撥至“滿(mǎn)度”位置，調(diào)節(jié)“滿(mǎn)度”電位器旋鈕，使電表指針在滿(mǎn)度位置，直至不再變動(dòng)。

7.將’倍率”開(kāi)關(guān)撥至“∞”處和“滿(mǎn)度”位置檢查儀表指針是否在“∞”處和“滿(mǎn)度”位置，這樣反復(fù)幾次把儀器的靈敏度調(diào)好。

8.纖維測(cè)試盒，使用前應(yīng)用將測(cè)試和內(nèi)清洗干凈，并用本儀器測(cè)試其絕緣電阻不低于10¹²Ω方可使用。

（二）、試樣的準(zhǔn)備：

將被測(cè)纖維試樣50克用手松開(kāi)后，在公定回潮以下置標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下（20℃±2℃、HR65±2%）平衡4小時(shí)以上（若回潮大于公定回潮率則需在溫度為45℃的烘箱中預(yù)烘30分鐘，使之降到公定回潮率以下），用精度為0.01克的天平取每份試樣15克，共3份以備測(cè)試時(shí)使用。

（三）操作測(cè)試方法：

1.做好了上述準(zhǔn)備工作后，測(cè)試時(shí)從機(jī)箱內(nèi)取出纖維測(cè)量盒，用儀器的鉤子將壓塊取出，用大鑷子將15克纖維均勻地填入盒內(nèi)，推入壓塊32，把纖維測(cè)試盒放入儀器槽內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)搖手柄直至儀器頂蓋上之孔內(nèi)兩金屬片相碰為止，（不宜用力過(guò)大）。

2.將“放電---測(cè)試”開(kāi)關(guān)放在“放電”位置，待極板上因填裝纖維產(chǎn)生的靜電散逸后，即可撥到測(cè)試位置進(jìn)行測(cè)量。

3.測(cè)試電壓選在100V檔，撥動(dòng)“倍率”開(kāi)關(guān)，使電表有比較清楚的讀數(shù)為止，這是表頭的讀數(shù)（注意：表面的單位是MΩ即Ω）乘以倍率即為被測(cè)纖維在一定密度下的電阻值，為了減少讀數(shù)和表頭誤差，表針應(yīng)盡量取在表盤(pán)的右半部分，否則可將測(cè)試開(kāi)關(guān)放在50V電壓檔測(cè)試，注意這時(shí)測(cè)得的電阻值應(yīng)縮小一半，即表頭讀數(shù)×倍率×1/2才是被測(cè)纖維在一定密度下的電阻值。

（四）、比電阻值的計(jì)算：

1.將三個(gè)試樣按上述方法分別測(cè)試后計(jì)算其平均電阻代入下公式

即可計(jì)算出該纖維的比電阻值

     式中：：纖維比電阻，單位：Ω·cm。

           R：測(cè)量的纖維平均電阻值Ω。

           b：電極板有效長(zhǎng)度4cm。

           h：電極板高度6cm。

           l：電極板之間的距離2cm。

       f：被測(cè)材料的標(biāo)準(zhǔn)填充度。

將b、h、L值代入上式則有：

2.纖維的標(biāo)準(zhǔn)填充度f(wàn)值的計(jì)算：

有前門(mén)的公式（2）

式中：m纖維的重量15g。

        d纖維的比重g/.

根據(jù)上式計(jì)算各種化學(xué)纖維的填充度f(wàn)如下表所示：

六、     注意事項(xiàng)

1.  為了使儀器能正常工作，儀器的接地端子必須良好接地。

2.   高阻抗直流放大器中的DC-2靜電計(jì)管和標(biāo)準(zhǔn)電阻，纖維測(cè)試盒等不要任意拆卸并需保持清潔，如有污物可用小心擦拭干凈。

3.   在測(cè)試較高阻值的纖維時(shí)往往會(huì)出現(xiàn)指針有不斷上升的現(xiàn)象，這是由于纖維介質(zhì)的吸收現(xiàn)象所致，并非儀器不穩(wěn)定，若在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)未能穩(wěn)定則一般情況下建議一通電后1分鐘的讀數(shù)為被測(cè)纖維的電阻值。

4.   當(dāng)被測(cè)纖維比電阻可疑時(shí)，需將儀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行測(cè)量，如果測(cè)量的數(shù)值是對(duì)的，則需將測(cè)試盒的兩塊極板抽出，用拭其中四氟乙烯及兩塊電極板上的殘留抗靜電劑，然后插入使用。附加標(biāo)準(zhǔn)電阻測(cè)量時(shí)由鱷魚(yú)夾分別夾在測(cè)試盒下方的電極銅片的孔上。

5.   儀器在接通電源的瞬間，表頭指針會(huì)一下子打過(guò)滿(mǎn)度或打向負(fù)方向，并要稍微等一下慢慢退至零點(diǎn)，這是因?yàn)樵诮油娫吹乃查g，電子管DC-2需預(yù)熱一段時(shí)間，而集成運(yùn)算放大器不需要預(yù)熱即有輸出引起的，屬正?，F(xiàn)象。

七、     維修

（一）復(fù)校：

當(dāng)使用者對(duì)儀器的精度有所懷疑時(shí)，可對(duì)儀器進(jìn)行復(fù)效，其方法如下：

1.  直流測(cè)試電壓的復(fù)校：

 可用PZ-8數(shù)字電壓表復(fù)校測(cè)試電壓50V和100V兩檔，測(cè)量結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足技術(shù)條件所規(guī)定的要求。

2.  基本誤差的復(fù)校：

     在直流測(cè)試電壓符合技術(shù)要求的前提下，將儀器備件中的標(biāo)準(zhǔn)電阻接在測(cè)試箱底部的兩個(gè)端子上（注意不要相互短路及與機(jī)殼短路）。進(jìn)行復(fù)校，測(cè)試結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足技術(shù)條件規(guī)定的要求。

3.  穩(wěn)定性的復(fù)校：

 在規(guī)定氣候條件下開(kāi)機(jī)一小時(shí)后，將儀器輸入端短路其8小時(shí)內(nèi)的漂移應(yīng)不大于標(biāo)尺的±4%。

（二）、儀器在精度不夠或使用過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)先關(guān)掉儀器，然后分析其原因再動(dòng)手修理，切莫亂拆亂動(dòng)。為便于修理，現(xiàn)將DC-2靜電計(jì)管按說(shuō)明書(shū)加有關(guān)參數(shù)摘錄如下供修理時(shí)參考。