高绝缘电阻测量仪使用方法

ZC-90G高绝缘电阻测量仪是ZC-90家族中的产品，是一款高性能的数字式高阻与微电流综合测量仪，采用了*的微电流测量器件,其特点为：

（1）电阻测量范围高达0—2×10¹⁷Ω（直接测量，如采用电压-电流法推算，则可测量超过10¹⁸Ω电阻），是目前超高阻测量能力zui强的数字式仪表，ZC-90G是取代ZC36、ZC46等指针式高阻计进行绝缘材料体积电阻率与表面电阻率测量的*仪表。zui高分辨力为100Ω。

（2）全系列七种（10，25，50，100，250，500，1000V）输出电压，适用于电线电缆、绝缘材料、电子元器件、防静电工程等一切领域作超高阻、微电导测量。

（3）微电流测量功能，电流测量范围：0.1fA (10^-16A)—199.9μA, 是微电流测量灵敏度zui高、分辨力zui强的数字式仪表，适用于半导体器件测试、电子元器件生产、光电测量、生物电流测量、原子能研究、科学实验等一切微电流测量领域。

（4）内置高性能可充电电池，免除了更换电池的麻烦，节省了更换电池的开支。

（5）人性化的操作界面。大屏幕、高亮度的液晶显示屏，除了测量结果显示外，还有测量功能显示、输出电压显示、测量单位显示、倍率方次显示、电池低电压告警显示、误操作告警显示等，所有信息，一目了然。

注：由于仪表采用了高准确度、高稳定度的桥式测量电路（数字比较法测量原理），电阻示值与测量电压的准确度无关，仪表实际上的测量误差，仅为规定值的 1/3—1/5。上述基本误差指标，主要是考虑到仪表检定工作的可行性，因为仪表可以标明的准确度，受到检定仪表的标准电阻与标准电流源的准确度的限制（标准器的准确度必须比被检仪表高3倍，在超高阻以及极微弱电流的领域里高准确度标准器的实现难度远大于被检的测量仪表。）  

在开始操作前, 仪表电源应处于关闭位置, 在前一次测量结束后，应经过30秒左右的内部放电时间, 以确保操作人员免受高压电击。 

4.4.1.1将被测器件的两端分别与仪表的高压输出端与测量输入端（黑线红夹子）相连，保护环与屏蔽端（黑线黑夹子）相连，如被测器件无保护环则屏蔽端空置。注意：测量输入端（黑线红夹子）除了与被测器件连接外，必须*悬空，与其他任何物体的接触将会严重影响高阻测量的准确性。

4.4.1.2单芯电线绝缘电阻测量: 将被测电线放入恒温水箱中（电线两头放在水箱外），仪表高压输出端通过金属导体与水接通，测量输入端（红）与芯线相连，屏蔽端（黑）空置不用，见图7。

4.4.1.3多芯及有金属外套的电缆绝缘电阻测量：测量输入端（红）与被测芯线相连，将其它芯线与外套 ( 电缆屏蔽层 ) 连在一起后与仪表的高压端连接，屏蔽端（黑）空置不用，见图8。                                                              

4.4.1.4 防静电工程表面电阻测量:  与防静电工程电阻测量标准电极配套使用（选购件），将仪表的高压输出端与测量输入端分别与两个电极相连接（屏蔽端空置不用），剥去电极下表面黑色导电膜上的保护膜(黄色)后，将两个电极相隔一定距离置于被测物体表面（如测量防静电地板，相隔距离一般为30cm），见图9。注意：测量过程中不得接触电极的金属面，以免受到高压电击。注意保证导电膜表面清洁平整，测量完毕应将保护膜贴上，然后放在光滑平整的表面上，如有脏污，切忌利器檫刮，可以用普通封箱胶带在导电膜表面粘吸，将脏物粘去。

   如果被测物体的表面不是平面，则可用导电胶在被测物体表面的相应位置涂上两行平行的胶条，然后将仪表的高压输出端与测量输入端分别与两个导电胶条相连接（屏蔽端空置不用）。

4.4.2 打开电源开关。

4.4.3将倍率（量程）开关置于zui低档位，仪表校零（见4.3.3节）。 

ZC-90、 90A、90D、 90E、90F、90G的zui低倍率为×10⁵Ω，ZC-90B、 90C为×10⁴Ω，电阻测量必须从zui低量程开始，这是因为被测物体可能有很大的分布电容，由此导致的充电电流可能会在开始测量的瞬间对仪表高灵敏

 9 防静电工程表面电阻测量

其中：

1. 仪表高压输出端                                 10. 被测单芯电缆

2. 仪表测量输入端                                 11. 被测芯线

3. 屏蔽端夹子 (黑线黑夹子)                         12. 其他芯线

4. 输入端夹子 (黑线红夹子)                         13. 连接线

5. 高压端夹子 (红线红夹子，90G为黑色屏蔽线)       14. 电缆屏蔽层（或金属外套）

6. 连接线                                         15. 被测多芯电缆

7. 金属导体                                       16. 防静电工程电阻测量标准电极

8. 恒温水浴箱 (图中未包括恒温部分)                 17. 导电膜

9. 水                                             18. 被测材料

4.4.4 选择合适的测量电压

   测量电压的选择是由被测物体的特性以及测量本身的技术规范而确定的, 不同的测量电压可能导致不同的测量结果，这是因为绝缘体的导电机理与金属的导电机理有本质上的不同，因此，除了特制的标准电阻外，一般的被测对象都有较高的负电压系数，即测量电压越高，电阻读数越小。将高压选择开关拨至相应的电压档位就可以获得所需的测量电压。注意：由于仪表内部高压电容的储能较大，内部放电时间要30秒左右，因此从一种测量电压时改变为另一种测量电压时，功能开关必须先放在“放电调零”档位，30秒后才能开始新选择的电压的测量，否则测量电压可能大幅度高于额定值，损坏被测器件，在电压未到达额定值之前，仪表读数也不正确。

4.4.5倍率（量程）选择

   （ZC-90，90A，90B，90C）将功能开关（16）由“调零”档经“放电”、“充电”档拨至“测量”档位, 测量电压施加在被测对象上，电阻测量开始；

    ZC-90（新版）、90D、90E，90F将将高压（校零）选择开关（15）由“放电校零”档经“充电”档拨至所选的电压档位，测量电压施加在被测对象上，电阻测量开始；

    ZC-90G将“电池—测量”选择开关（20）拨至“测量”档位，将 “电流—电阻”选择开关（21）拨至“电阻”档位，此时显示屏上出现“R（Ω）”字符，说明仪表进入电阻测量状态，将高压（校零）选择开关（15）由“000” （校零、放电）档拨至所选的电压档位，测量电压施加在被测对象上，电阻测量开始。

 注意观察仪表示值，如显示屏出现“1—”（单*个“1”字后面没读数）说明仪表量程过小。逐步将倍率（量程）开关按顺时针方向旋转，当仪表出现读数后应立即停止转动。通常, 仪表示值应在100个字至1999个字之间（忽略小数点），如果示值小于100个字，可以将倍率（量程）开关按逆时针方向旋转一档, 以求得*的准确度与分辨力。如显示屏上出现“:”符号（ZC-90，90A，90B，90C）或“×”符号（ZC-90新、90D、90E、90F、90G）及报警蜂鸣声（ZC-90G），说明仪表处于量程过大状态，应迅速将量程（倍率）开关逆时针方向旋转，如在zui低倍率档仍出现“ : ”或“×”符号，说明被测器件短路，请速将开关拨至“校零”“放电校零”或“.000”档位，断开电阻测量回路。注意：出现“ : ”或“×”符号时，仪表读数无效。仪表输入端受到过电流的冲击，零位可能暂时偏移，通常放置一段时间可以恢复。

被测对象的绝缘电阻 = 仪表示值×倍率                        

4.4.6 被测器件放电

   测量结束后，（ZC-90，90A，90B，90C）将功能开关（16）拨至“放电”或“校零”位置；（ZC-90新、90D、90E、90F、90G）将开关（15）拨至“.000”档位，断开测量电压，并接通放电回路，经过15—20 秒，被测器件充分放电后，操作人员方可接触高压端与测量端。                                                                                               

4.4.7 电线电缆每公里长度绝缘电阻按下式换算                                           

                               R_L = R_X L

式中: R_L—每公里长度绝缘电阻，MΩ· km ;     R_X—试样绝缘电阻，MΩ；L—试样长度，km

4.5 电阻测量各量程有效测量范围及zui高分辨力

   各量程范围除了与倍率有关以外还与不同测量电压时小数点的位置有关，如小数点在zui高位，*测量范围为（0.100-1.999）×倍率，例：被测电阻在1.5×10⁹Ω左右，倍率应选10⁹Ω，电阻在3×10⁹Ω，倍率应选10¹⁰Ω，仪表示值为0.300×10¹⁰Ω；如小数点在第2位，*测量范围为（1.00-19.99）×倍率；如小数点在第3位，*测量范围为（10.0-199.9）×倍率，例：被测电阻在1.5×10⁹Ω，倍率可选10⁸Ω，仪表示值为15.0×10⁸Ω，倍率也可选10⁸Ω，仪表示值为150.0×10⁷Ω,分辨率更高；除了zui低量程外，仪表的其他量程并非从0开始，下列各表规定了各量程的有效测量范围，及各测量电压下的zui高分辨力, 注意：当仪表读数小于表中所列数值时，只要显示屏上不出现“ : ”或“×”符号，读数仍然有效。

绝缘材料体积电阻率与表面电阻率测量

   测量绝缘材料体积电阻率与表面电阻率应与选购件：“绝缘电阻率测试电极箱”配套使用，该测试电极是标准的三电极结构，见图10：

                                        图10

其中：（1）背电极（2）内电极（3）环形电极（外电极） （4）被测材料试样

4.6.1 绝缘材料体积电阻率测量  

4.6.1.1用仪表所附的测试线连接仪表与电极箱，将被测材料式样放在背电极与环形电极、内电极之间（如上图），将电极箱上的选择开关拨至“ RV ” 位置，红、黑两个夹子分别夹在红、黑两个接线柱上，此时仪表与电极的实际连接方式为：背电极接高压输出端；内电极接测量输入端；环形电极接屏蔽端。

4.6.1.2 打开仪表电源, 测量绝缘电阻。

4.6.1.3 绝缘材料体积电阻率按下式计算:

              ρ_V = R_X×S / t

其中ρ_V：被测材料体积电阻率（Ω-cm）

     R_X：绝缘电阻测量结果（Ω）

     S：内电极圆柱面面积（cm²）本厂电极S =19.63 cm² ( 直径D = 5cm )

     t：被测材料试样的平均厚度（cm）

4.6.2 绝缘材料表面电阻率测量  

4.6.2.1将电极箱上的选择开关拨至“ RS ” 位置，红、黑两个夹子分别夹在红、黑两个接线柱上，此时仪表与电极的实际连接方式为：背电极接屏蔽端；内电极接测量输入端；环形电极接高压输出端。

4.6.2.2 打开仪表电源, 测量绝缘电阻值。

4.6.2.3 绝缘材料表面电阻率按下式计算:

                        ρ_S = R_X×K_S

其中ρ_S：被测材料表面电阻率（Ω）                                   

     R_X：绝缘电阻测量结果（Ω）

     K_S：表面电阻率电极系数   本厂电极K_S =81.68

4.7电流测量（仅ZC90G）

4.7.1 将“测量—电池”选择开关（20）拨至“测量”档位，将 “电阻—电流”选择开关（21）拨至“电流”档位，打开电源开关, 显示屏上出现“I（A）”字符，说明仪表进入电流测量状态, 将高压（校零）选择开关（15）拨至“.000 ”档位，调节校零旋钮（13）使仪表示值为0.00。

4.7.2 连接仪表与被测对象

4.7.2.1 如果被测对象是单独的电流源（如生物电流，光电池电流等）本仪表相当于直流微电流表,  测量输入端为电流表的正极，屏蔽端为负极，高压输出端空置不用，电流表接入被测电路后，满量程zui大电压降不超过23mV。

4.7.2.2 如果被测对象是无源器件，如电线电缆、绝缘材料、电容器、半导体器件等，可利用本仪表的输出测量电压作为电压源，组成一个“电压—电流”测试系统，即测量器件在额定电压下的泄漏电流，如晶体三极管的I_ceo、I_cbo、晶体二极管的反向漏电流I_F等，连接方式与测绝缘电阻时相同，即被测器件的两端分别与仪表的高压输出端与测量输入端相连，保护环与屏蔽端相连，如被测器件无保护环则屏蔽端空置。仪表高压输出端为电压源的正极、测量输入端为电压源的负极，在测量电解电容、半导体二、三极管等有极性的器件时，请注意千万不能接错。

4.7.3 倍率（量程）选择

将倍率（量程）开关置于×10^-5A档位，将高压（校零）选择开关由“.000 ”档位拨至任一电压档位时，回路接通，电流测量开始。注意观察仪表示值，如读数在1.00以下，说明仪表的量程过大，逐步将倍率（量程）开关按顺时针方向旋转，使仪表示值在1.00至19.99之间。

如显示屏出现“1—”或“×”符号，说明仪表的量程过小，应迅速将量程（倍率）开关逆时针方向旋转，如在zui低倍率档仍出现“1—”或“×”符号，说明被测电流超过仪表的测量范围, 速将开关拨至“.000”档位，断开测量回路。

             被测电流 = 仪表示值×倍率

4.7.4零电流补偿

    在测量极其微弱的电流时（<100fA），仪表的输入偏置电流（零电流，通常为几个fA）可能对测量结果造成一定影响，因此，在使用×10^-13A以下量程时，可以在该量程的位置上，将开关（15）拨至“.000”档位，断开测量回路，然后重新调节仪表零位，可以抵消仪器仪表零电流的影响，提高微电流测量准确度。

零电流补偿的方法，同样适用于超高阻测量，在使用×10¹³Ω以上量程时，在该量程的位置上重新调节仪表零位，可以抵消仪器仪表零电流的影响，提高超高阻测量准确度。注意：进行超高阻与微电流测量时，由于分布电容的影响，在×10^-12A以下电流量程及×10¹²Ω以上电阻量程，仪表的零点回复需要一定的时间，应耐心等到仪表示值稳定后, 方可进行校零操作。

 4.7.5用“电压—电流”法推算绝缘电阻

用本仪表的“电压—电流”测试系统所测得的电流值，通过欧姆定律换算，

可推算出被测对象的绝缘电阻，其测量范围比直接测量法更广，方法如下：

             R_X = U / I_X

  其中 R_X：被测对象的绝缘电阻（Ω）

       U：仪表输出测量电压（V）

       I_X：测量所得电流值（A）

举例：测量电压U = 1000V，测得电流I_X = 1.0×10^-15A , R_X= U / I _X  =1.0×10¹⁸Ω

已经超过了本仪表绝缘电阻直接测量法的zui高量程。

4.8 “保护—测量”选择按钮用法

   在测试大电容器件（如大型电缆）时，为了防止电容电流对仪表的冲击，在ZC-90G中设置了“保护—测量”选择按钮（22），其用法如下：在测量开始之前，按一下“保护—测量”选择按钮， “保护”状态指示灯（23）亮，仪表进入输入端短路的保护状态，然后再接通测量回路，在测量开始后十秒左右，大电流充电已基本完成，再按一下“保护—测量”选择按钮， “保护”状态指示灯灭，仪表进入正常测量状态。

4.9定时器用法

   在老型号的ZC90，90A，90B，90C中，使用定时开关 1、2、3 可以获得从0分钟至7分钟不同的定时值，具体用法如表8：

                        表8 定时器时间设定

在新型号的ZC-90、90D、90E、90F、90G中设置了定时输入码盘，用户可通过输入码盘直接设置0—7分种的定时时间（0分钟定时为读数立即锁定，超过7分钟无效）。

选好定时时间后，打开读数保持开关，当仪表进入“充电”“测量”或“保护”状态的瞬间，被测器件施加测量电压，同时定时器开始工作，待定时时间到后，仪表进入读数保持状态，绿色指示灯亮, 或显示屏上出现“H”字符（ZC-90E、90F、90G），用户可以方便地记录仪表读数。

4.10滤波器用法

   在环境干扰严重的地方测量10¹²Ω以上电阻时，可以配合选用滤波器1、滤波器2开关，使仪

表读数保持稳定。滤波器2的作用比滤波器1稍强，如果两个开关同时打开（向上）则滤波功能zui强。在一般情况下滤波器1、滤波器2开关宜放在关（向下）的位置，使仪表具有较快的响应速度。

4.11电池充电及外接电源

ZC-90G内置可充电电池，当仪表显示屏上出现低电压告警符号时，应及时用附件“ZC-90G充电器”给仪表充电，充电时不用打开电源开关而黄色充电指示灯亮，电池由用完状态（低电压告警符号出现）到充满，一般约需16小时，每充一次电约可供仪表工作30小时。在固定使用场合，也可以采用边工作边充电的浮充模式。

ZC-90、90A、90B、90C、90D、90E、90F如在电池盒中放置可充电电池，也可用合适的充电器通过外接电源插座对机内电池充电。在固定使用场合可用附件“ZC-90稳压电源” 通过外接电源插座给仪表供电。

5 可能影响测量结果的各种因数

5.1 测量时间对测量结果的影响

   在测量电线电缆、大型电机、变压器等大容量电器时，由于被测器件中存在较大的分布电容以及绝缘材料的介质吸收与极化现象，其充电时间常数可能高达数十分钟，在测量开始时，电容性电流占主导地位，电阻示值很小，随着电容电流逐渐衰减，仪表电阻示值呈缓慢上升，这是正常现象（如果电阻示值很快稳定，反而说明在测量开始时电导性泄漏电流就在在测量电流中占主导地位，这是被测对象因受潮而导致绝缘不良的一个主要特征）。为了取得一个比较确定的测量结果，通常对被测器件规定一个特定的测量时间（如电线电缆规定为1分钟），可以通过设置仪器的定时器获得所需的定时时间。

5.2重复测量对测量结果的影响

   在测量电线电缆、大型电机、变压器等大容量电器的绝缘电阻时，如在短时间内进行重复测量，则二次测量示值将明显比*次测量示值高，这是由于被测器件中存在*次测量所施加的残余电荷的缘故。这些器件充电时间很长，同样，放电时间也很长，在没有充分放电的情况下重复测量，充电效果是叠加的，其等效作用是延长了后一次测量实际上的测量时间，电阻示值自然较高。因此，测量结果应以*次测量为准，如要进行第二次测量则必须对被测器件进行充分放电后（一般为数十分钟至数小时）才能进行。5.3 测量电压对测量结果的影响

   不同的测量电压可能会导致不同的测量结果，通常是测量电压越高，漏电流越大，电阻值越小，具体原因见 4.4.4节。

5.4 环境温度对测量结果的影响

   电线电缆、电力器件、半导体元件等被测对象的绝缘电阻（或漏电流）有很大的温度系数，如硅二极管，环境温度每增加8-10 ℃，其反向漏电流就要增加一倍，绝缘电阻值降低一倍。为了取得一个比较确定的测量结果，通常对被测器件规定一个特定的测量环境温度，在其他温度下的测量结果，可以通过一定的公式换算到特定温度下的绝缘电阻。在超高阻及微电流测量中还必须

                                                              保证环境温度的稳定性，我厂在研发实践中发现，在变化的温度场中（ 如普通空调开启与停止之间有1-2℃的温度变化 ），测试导线（聚乙烯介质的同轴电缆）会产生10^-13A - 10^-12A  数量级的干扰电流（由于材料的热释电效应引起），试验室建议采用连续送风的中央空调或变频式空调。

5.5环境湿度对测量结果的影响

   环境湿度对超高阻（>10¹³Ω）测量、绝缘材料表面电阻率测量、防静电工程表面电阻测量影响很大，这是由于绝缘材料表面吸湿效应所致。虽然3.1.1.2节中规定了仪表的正常工作条件为相对湿度不大于80%（无凝露），但这仅对仪表本身而言，在超高阻测量的情况下，被测对象（包括检定仪表用的高值标准电阻器）对环境湿度的敏感程度要远远高于仪表本身。因此在进行上述测量时环境湿度应不大于60% RH，进行高绝缘电阻试验的试验室通常应备有空气抽湿装置。

5.6环境干扰对测量结果的影响

   环境干扰对超高阻（>10¹²Ω）、微弱电流（<10^-11A）测量结果的稳定性影响较大，用户应设法避免的环境干扰包括:

• 电磁场干扰：高压交流输电线，大型电机、变压器、电磁铁、中频及高频加热装置以及产生电脉冲、电火花的干扰源包括手电钻、电吹风、电焊机、以及大功率电器的启动与停止，都可能造成测量结果不稳定。
• 机械振动：仪表及被测对象应保持静止，机械振动会在电路中产生压电效应、摩擦生电效应以及被测物与仪表之间分布电容的变化，影响测量结果的稳定性，尤其要保证被测对象及测量导线的静止，在进行超高阻（>10¹³Ω）、极微弱电流（<10^-12A）测量时，建议采用带有双重屏蔽层的低噪声电缆作测量导线，采用以空气为绝缘介质的金属硬管空气电缆。
• 人体感应：因为人体与仪表及被测对象存在分布电容，且不可避免带有电荷，操作人员的走动、肢体移动都会引起周围电场的变化，导致仪表读数上下跳动。
• 空气中正负离子的干扰：在测试现场，某些能造成空气电离的装置如正、负离子发生器，空气净化器等会对测量结果造成较大影响，实验表明，在进行超高阻（>10¹³Ω）、极微弱电流（<10^-12A）测量时，由空调、去湿机的压缩机，或电风扇引起的空气流动、摩擦所产生的微弱电荷都会给测量结果带来明显影响。

   使用本仪表中的滤波器可以在一定程度上提高仪表读数的稳定性，杜绝环境干扰的办法是将被测对象整体静置在金属屏蔽盒内，并保持与屏蔽盒绝缘良好，屏蔽盒与仪表的屏蔽端连接。

6注意事项

6.1 本仪表采用了很多新技术，并具有一些其他数字式高阻计所不具备的性能和特点，为了能够安全、正确地操作本仪表，使得测量工作顺利进行，用户在使用前务必仔细阅读本使用说明书。

6.2仪表不用时请放置在干燥通风的场所。

6.3长期不用时，请将电池从电池盒中取出，以免电池漏夜腐蚀仪表。由于充电电池固有的自放电现象，ZC-90G不论使用与否，每隔三个月应对机内电池充一次电, 长期处于亏电状态将会造成电池损坏或缩短使用寿命。更换充电电池步骤：松开仪表底部安装螺丝，打开ZC-90G上盖，松开电

池固定压板螺丝，取出旧电池组，拔下连接插头，安装新电池组，然后按相反步骤将仪表复原。

 6.4 非专业维修人员不得打开仪表机盖，以防止受到机内高压的电击。随意打开机盖，自行拆装、变动仪表内部的元器件有可能失去仪表的保修资格或增加返修费用。严禁用盐酸、焊膏等有腐蚀性的助焊剂焊接测量导线、接插件或仪表内部元件，以免造成不可修复的漏电故障。