纤维比电阻仪使用说明书

LFY-405（YG321）纤维比电阻仪使用说明书

修订 日期 2011/03/30 批准：

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LFY-405（YG321）纤维比电阻仪使用说明书

一、 用途

本仪器可以测定各种化学纤维比电阻值，是测定化学纤维可纺性的重要仪器之一。具有测试数据准确、稳定、迅速、使用操作简便等优点；适用于科研、纤维检验、化学纤维的生产厂和使用厂等部门测定化学纤维比电阻之用。

二、 主要技术规格

1．纤维比电阻的测量范围：（折合电阻值）106～1013Ω，每次测试试样15g。 2．仪器对标准电阻的测量的基本误差≤±20%。

3．仪器应在无腐蚀性气体和强电磁场干扰的环境下使用。

4．仪器应在温度为20℃±2℃相对湿度65±10%的标准条件下使用。 5．工作电流为交流50Hz，220V±10%。

6．仪器的测试电压分50V、100V两档，电压偏差小于±0.5%，电压稳定度小于±0.5%。 7． 仪器在稳定的工作电压及无信号输入时，通电1小时后，在8小时内零点漂移不大于全标尺的±4%。

8． 仪器测试盒电极间的绝缘电阻不低于1012Ω。 9． 仪器可以连续工作8小时。 10．体积（mm）：460x260x130 11．重量：12kg

三、 仪器结构

仪器由纤维测试盒和高值电阻测试仪两部分组成，纤维盒是一个长方形的金属盒，

作放置被测纤维用，盒内壁二侧是两块电极板，电极板高6cm，长10cm，两极板间隔为2cm，中间用聚四氟乙烯绝缘，盒内开口一端有一压块，摇动压力装置手柄可以改变电极板的面积，从而达到被测纤维的体积密度，即到达标准填充度的目的，高阻测试仪由直流稳压电源，高阻抗直流放大器等组成，仪器的外形如图所示，面板上各调节器的名称及用途如下：

图一

1. 指示表头。

2. 倍率选择开关：根据纤维比电阻值的大小选择仪表读数的倍率。

3. 测试开关：当测试开关放在“放电”位置时，测试盒的两块电极板接地，将测

试过程中两极板上的残余电荷放掉以保证测试的顺利准确。当测试开关放在“测试”位置时

纤维比电阻仪

能根据需要选择50V和100V两种测试电压。

4. “∞”调节按钮：调整表头指针指向“∞”处。 5. 满度调节旋钮：调整表头指向满度。 6. 电源指示灯。

7. 电源开关：向上表示电源接通。

8. 加压装置摇手柄，转动摇手柄使测试纤维保持一定的体积密度比。 四、 工作原理

单根化学纤维比电阻的测量是很困难的，同时也无实际意义，而具有实际意义的是

一团纤维所形成的电阻，在这里单根纤维间的接触电阻起着重要的作用。

化学纤维是线性高分子聚合物，因品种不同而具有不同的弹性和形状，纤维之间的接触状态也是不均匀的。所以，一团散乱的纤维在没有一定的密度和一定的形状时是很难测量其比电阻值的。为此，设计了纤维比电阻盒，目的是使一定重量的散纤维具有一定的现状，在纤维盒开口的一端有一加压装置，加上一定的压力，使这已具有一定现状的纤维具有一定的密度，假设将这时测量盒内的纤维看成是均匀物质，其中不含有空气，这时纤维的电阻将符合一般材料的电性能，其电阻定律，即有下列关系：

r=RS （1） L

r：电阻率。 R：纤维电阻值。 L：电极间距离。 S：电极板面积。

但是，测量盒内没有空气存在是不可能的，这时纤维所占的实际电极面积不是S，而应为S·f,这里的f是填充系数。

mVEm f= （2） =d=VFSLSLd VE：纤维的实际体积。 VF：测量盒容器的体积。 m：纤维的质量。 d：纤维的密度。 这时（1）式变为： r=RfSRbhf （3） =LL （3）式即为纤维比电阻的测试公式，在这公式中由于f是不定值，公式（3）仍无实际意义。提供有关资料和大量的试验证明，在特定密度条件下（f=0.23～0.43）f·L=常数即：

r0=rf=C f0r0：称为标准填充度

因此，在标准的填充度的条件下，用高阻计测量纤维所具有的电阻就很方便地用体积密度比换算其比电阻值。

仪器的原理方框图如图二所示：

（图二）

仪器的直流高压测试电源主要有WY1、WY2、WY3、CK1、BG1等元件组成（见原理图）众所周知，在一般的高压稳压电路中不仅要求调整管耐压高、功率大而且放大器中的器件也需要耐高压的。因为开关电源的瞬变或偶然事故都可能将耐压较低的元器件击毁，目前国内耐压高的大功率管既少又价贵，这些都给高压稳压电源得设计带来了困难。为了降低调整管等对耐压和功率的要求，线路中采取了两只2CW22N的稳压管串连在调整管集电极的回路中，在2CW22N上降掉了70伏电压，这就降低了调整管对耐压管和功率的要求。线路中WY2、WY3、CK1、BG1和输出负载是并联的，提高了对瞬时过载的承受能力。线路中采用了FC3集成中增益运算放大器作放大元件，它具有104倍的开环电压增益，这就提高了系统的稳定性和过载能力，由于采取了上述一系列措施，当负载有瞬时短路时不会发生任何故障，这就大大提高了仪器使用的可靠性。

仪器的高阻抗直流放大器部分由DC-2静电计管和FC3运算放大器组成。DC-2静电计管具有极高的输入抗阻（1014～1015Ω）和极小的栅流FC3运算放大器有较高的（10-13～10-12A）开环电压增益和集成化的优点，线路中又采用几乎是100%的负反馈，这就大大改善了电路的线性和放大倍数不稳定对测量的影响，所以该放大器不仅能满足仪器输入阻抗高输入电流小的要求而且漂移较小，提高了仪器的测试稳定性和重现性。

仪器的供电电源由W2系列集成稳压块构成，它是一种集成化了的串联型稳压电源，（见后面附图）具有稳压性能好使用方便等优点，由于R10、R11、R26、R27的接入，使电路具有限流保护和输出端短路时截止保护的作用，提高了仪器工作的可靠性。

五、 操作程序

（一）、使用仪器前的准备：

1.使用前仪器面板上的各开关位置应如下： a.电源开关应在关的位置。 b.倍率开关置于“∞”处。

c.“放电-----测试”开关置于“放电”位置。

2.检查测试环境的温度和湿度是否在允许的范围内，否则由于测试环境的湿度过高在测试较高的比电阻值的纤维时将导致较大的误差。

3.将仪器的接地端用导线接地。

4.检查仪器的电源应为～220V±10%V。

5.将仪器接通电源，合上电源开关，指示灯亮，待预热30分钟后慢慢调节“∞”电位器旋钮，使表针指在“∞”处，直至不再变动。

6.将“倍率”开关拨至“满度”位置，调节“满度”电位器旋钮，使电表指针在满度位置，直至不再变动。

7.将’倍率”开关拨至“∞”处和“满度”位置检查仪表指针是否在“∞”处和“满度”位置，这样反复几次把仪器的灵敏度调好。

8.纤维测试盒，使用前应用四氯化碳将测试和内清洗干净，并用本仪器测试其绝缘电阻不低于1012Ω方可使用。

（二）、试样的准备：

将被测纤维试样50克用手松开后，在公定回潮以下置标准温湿度条件下（20℃±2℃、HR65±2%）平衡4小时以上（若回潮大于公定回潮率则需在温度为45℃的烘箱中预烘30分钟，使之降到公定回潮率以下），用精度为0.01克的天平取每份试样15克，共3份以备测试时使用。

（三）操作测试方法：

1.做好了上述准备工作后，测试时从机箱内取出纤维测量盒，用仪器专用的钩子将压块取出，用大镊子将15克纤维均匀地填入盒内，推入压块32，把纤维测试盒放入仪器槽内，转动摇手柄直至仪器顶盖上之孔内两金属片相碰为止，（不宜用力过大）。

2.将“放电---测试”开关放在“放电”位置，待极板上因填装纤维产生的静电散逸后，即可拨到测试位置进行测量。

3.测试电压选在100V档，拨动“倍率”开关，使电表有比较清楚的读数为止，这是表头的读数（注意：表面的单位是MΩ即106Ω）乘以倍率即为被测纤维在一定密度下的电阻值，为了减少读数和表头误差，表针应尽量取在表盘的右半部分，否则可将测试开关放在50V电压档测试，注意这时测得的电阻值应缩小一半，即表头读数×倍率×1/2才是被测纤维在一定密度下的电阻值。

（四）、比电阻值的计算：

1.将三个试样按上述方法分别测试后计算其平均电阻代入下公式 r=Rbhf L即可计算出该纤维的比电阻值

式中：r：纤维比电阻，单位：Ω·cm。 R：测量的纤维平均电阻值Ω。 b：电极板有效长度4cm。 h：电极板高度6cm。 l：电极板之间的距离2cm。

f：被测材料的标准填充度。 将b、h、L值代入上式则有： r=12Rf 2.纤维的标准填充度f值的计算： 有前门的公式（2） f=m SLd 式中：m纤维的重量15g。 d纤维的比重g/cm3.

根据上式计算各种化学纤维的填充度f如下表所示： 品 种 f 涤 纶 0.23 腈 纶 0.27 绵 纶 0.27 丙 纶 0.35 维 纶 0.24 六、 注意事项

1. 为了使仪器能正常工作，仪器的接地端子必须良好接地。

2. 高阻抗直流放大器中的DC-2静电计管和标准电阻，纤维测试盒等不要任意拆卸并需保持清洁，如有污物可用四氯化碳小心擦拭干净。

3. 在测试较高阻值的纤维时往往会出现指针有不断上升的现象，这是由于纤维介质的吸收现象所致，并非仪器不稳定，若在很长时间内未能稳定则一般情况下建议一通电后1分钟的读数为被测纤维的电阻值。

4. 当被测纤维比电阻可疑时，需将仪器对标准电阻进行测量，如果测量的数值是对的，则需将测试盒的两块极板抽出，用四氯化碳擦拭其中四氟乙烯及两块电极板上的残留抗静电剂，然后插入使用。附加标准电阻测量时由鳄鱼夹分别夹在测试盒下方的电极铜片的孔上。

5. 仪器在接通电源的瞬间，表头指针会一下子打过满度或打向负方向，并要稍微等一下慢慢退至零点，这是因为在接通电源的瞬间，电子管DC-2需预热一段时间，而集成运算

放大器CK2不需要预热即有输出引起的，属正常现象。 七、 维修

（一）复校：

当使用者对仪器的精度有所怀疑时，可对仪器进行复效，其方法如下： 1. 直流测试电压的复校：

可用PZ-8数字电压表复校测试电压50V和100V两档，测量结果应满足技术条件所规定的要求。

2. 基本误差的复校：

在直流测试电压符合技术要求的前提下，将仪器备件中的标准电阻接在测试箱底部的两个端子上（注意不要相互短路及与机壳短路）。进行复校，测试结果应满足技术条件规定的要求。

3. 稳定性的复校：

在规定气候条件下开机一小时后，将仪器输入端短路其8小时内的漂移应不大于标尺的±4%。

（二）、仪器在精度不够或使用过程中出现故障时，应先关掉仪器，然后分析其原因再动手修理，切莫乱拆乱动。为便于修理，现将DC-2静电计管按说明书加有关参数摘录如下供修理时参考。

DC-2静电管参数： （1） 管脚图：

(2)主要技术性能： 灯 丝 阳 极 电电流 电压 电流 压 2V 55μA 6V 45±25 A 第 一 栅 第 二 栅 跨 极 极 导 电压 电流 电压 电流 4V 750μA -3V ≤8×10-14μA/V 22.5±7.5μA/V 放大系数 1.3

2. W2系列集成稳压块： （1）外形图：

管脚定位方法：将管脚面向自己，以定位点顺时针方向计数。 （2） 线路图：

（3） 主要技术性能： 型号 输出电最大输出电最小输入纹波抑制电压调整输出阻抗 压 流 输出压差 比 率 W2-03B 15-24V 200μA 4V 50dB ≤0.03 ≤0.1Ω 3. FC3系列集成中增益运算放大器： （1）外形图：

引出线定位方法：将管脚引线面向自己，以定位键顺时针方向计数，为避免管脚混淆，第12脚引线剪短。

（2）电原理图：

（4） 主要技术性能： 参 数 名 称 符单测 试 条 件 规 格 号 位 A B C 输入失调电mV Rb=100Ω R=10KΩ ≤8 ≤5 ≤2 VOs 压 输入失调电IOnA ≤400 ≤200 ≤100 RRb=100Ω=10KΩ 1S流 Rs=10KΩ 开环电压增GOL 倍 f=1KHz RL=10KΩ ≥7×103 ≥1.5×104 ≥2×104 益 最大输出幅Vpp V F=KHz RL=10KΩ ≥±8 ≥±11 ≥±12 度 在使用时：2脚接节反相输入，3脚接同相输入，4脚接负电源，7脚接正电源，6脚接输出，5和6脚之间接输出补偿电容，1和8脚之间接输入补偿元件，9、10、11脚短接，12

脚为空脚，为便于用户识别而剪短，电源电压一般采用±15V，允许最大电压范围为±18V。

4. SFC2709C集成中增益运算放大器。

为了进一步提高仪器的稳定性，我们采用法国进口的集成运算放大器SFC2709，现将其主要性能介绍如下：

(1)外形图：

（2）电原理图:

使用过程中发现SFC2709集成运算放大器损坏，手边又没有备件的话，可仍用国产

FC3B代用，从上述介绍可知，该两种集成运算放大器的管脚功能都一样，只多了用作调零

的三个脚，使用时只须将 的9、10、11三个脚短接就行了。 八、 附件

仪器必须具备下列配套件： 1. 电源线一根。 2. 专用钩子一件。

3. 标准电阻一件（106Ω及109Ω）。 4. 0.5A保险丝两件。 5. 使用说明书一份。 6. 产品合格证一份。