（免費(fèi)下載）GB/T 3048.2-2007 電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第2部分：金屬材料電阻率試驗(yàn)
1 范圍
1 范圍
GB／T 3048的本部分規(guī)定了金屬材料電阻率試驗(yàn)的術(shù)語和定義、試驗(yàn)設(shè)備、試樣制備、試驗(yàn)程序、試驗(yàn)結(jié)果及計(jì)算和試驗(yàn)記錄。
本部分規(guī)定的試驗(yàn)方法適用于測(cè)定實(shí)心(非絞合)銅、鋁及其合金金屬導(dǎo)體材料和電阻材料的體積電阻率和質(zhì)量電阻率，以及測(cè)定實(shí)心金屬導(dǎo)體材料(均勻截面積)的單位長(zhǎng)度電阻。
本部分所提供的方法為測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)條件下電阻率在(0.01～2.0)Ωmm2／m(μΩm)范圍內(nèi)的實(shí)心(非絞合)材料電阻率的基準(zhǔn)試驗(yàn)和常規(guī)試驗(yàn)方法。
本部分應(yīng)與GB／T 3048.1一起使用。
2 規(guī)范性引用文件
2 規(guī)范性引用文件
下列文件中的條款通過GB／T 3048的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本部分達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。
GB／T 1214 游標(biāo)卡尺
GB／T 1216 外徑千分尺(neq ISO 3611)
GB／T 3048.1 電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第1部分：總則
3 術(shù)語和定義
3.1
體積電阻率 volume resistivity
單位長(zhǎng)度、單位截面積導(dǎo)體的電阻，在標(biāo)準(zhǔn)溫度導(dǎo)體的體積電阻率用公式(1)計(jì)算：
式中：
ρV(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)的體積電阻率，單位為歐米(Ωm)；
A(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)的試樣的截面積，單位為平方米(m2)；
l1(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)的試樣的標(biāo)長(zhǎng)，單位為米(m)；
R(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)的試樣標(biāo)長(zhǎng)兩端間的電阻，單位為歐(Ω)。
3.2
質(zhì)量電阻率 mass resistivity
單位長(zhǎng)度、單位質(zhì)量導(dǎo)體的電阻，在標(biāo)準(zhǔn)溫度導(dǎo)體的質(zhì)量電阻率用公式(2)計(jì)算：
式中：
ρm(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)的質(zhì)量電阻率，單位為歐千克每平方米(Ωkg／m2)；
m――試樣質(zhì)量，單位為千克(kg)；
l2(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)的試樣的總長(zhǎng)，單位為米(m)；
R(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)的試樣標(biāo)長(zhǎng)兩端間的電阻，單位為歐(Ω)；
l1(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)的試樣的標(biāo)長(zhǎng)，單位為米(m)。
3.3
單位長(zhǎng)度電阻 resistance per unit length
導(dǎo)體在標(biāo)準(zhǔn)溫度下單位長(zhǎng)度的電阻值用公式(3)計(jì)算：
式中：
R1(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)單位長(zhǎng)度的電阻，單位為歐每米(Ω／m)；
R(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)試樣標(biāo)長(zhǎng)兩端間的電阻，單位為歐(Ω)；
l1(t0)――在標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)試樣的標(biāo)長(zhǎng)，單位為米(m)。
3.4
國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)電率百分?jǐn)?shù) conductivity per cent IACS
本部分的表1轉(zhuǎn)錄了已規(guī)定在IEC 60028：1925《銅電阻的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)》中的國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱IACS)的體積電阻率和質(zhì)量電阻率的數(shù)值。IEC 60028把商業(yè)退火銅的導(dǎo)電率規(guī)定為20℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)退火銅導(dǎo)電率的百分?jǐn)?shù)，導(dǎo)電率是電阻率的倒數(shù)。它假定商業(yè)退火銅的密度與標(biāo)準(zhǔn)退火銅的密度相同，從而不論導(dǎo)電率是質(zhì)量導(dǎo)電率值還是體積導(dǎo)電率值，都無關(guān)緊要。但是從1925年以來，其他金屬的導(dǎo)電率普遍采用IACS表示。由于其他金屬的密度和銅的密度可能不同，在這些情況下，不論是體積的還是質(zhì)量的，都需要規(guī)定導(dǎo)電率的基準(zhǔn)。IACS體積導(dǎo)電率百分?jǐn)?shù)或者IACS質(zhì)量導(dǎo)電率百分?jǐn)?shù)，定義為國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電阻率(不論是體積的或者質(zhì)量的)對(duì)相同單位的試樣電阻率之比乘以100。
注：標(biāo)準(zhǔn)退火銅和商用純鋁排、硬拉鋁線及退火鋁線的其他特性值可參見附錄B。
表1 與IACS相當(dāng)電阻率數(shù)值
3.5
惠斯登電橋 Wheatstone bridge
惠斯登電橋即單臂電橋，測(cè)量電阻時(shí)只有兩個(gè)觸點(diǎn)，稱為兩點(diǎn)法。
3.6
凱爾文電橋 Kelvin bridge
凱爾文電橋即雙臂電橋，測(cè)量電阻時(shí)有四個(gè)觸點(diǎn)，稱為四點(diǎn)法。
4 試驗(yàn)設(shè)備
4.1 電阻測(cè)量系統(tǒng)可使用直流電橋。只要總測(cè)量誤差符合表2規(guī)定，也可使用電橋以外的其他儀器。如根據(jù)直流電流-電壓降直接法原理，并采用了四端測(cè)量技術(shù)，具有高精度的數(shù)字式直流電阻測(cè)試儀。
4.2 電阻測(cè)量專用夾具：兩電位點(diǎn)之間的標(biāo)距長(zhǎng)度應(yīng)不小于0.3 m，其他尺寸應(yīng)與試驗(yàn)設(shè)備相適應(yīng)。
4.3 游標(biāo)卡尺：(1 000±0.1)mm，符合GB／T 1214規(guī)定。
杠桿千分尺：表頭示值誤差應(yīng)不超過1 μm，符合GB／T 1216規(guī)定。
4.4 精密天平：分度值為0.1 mg。
4.5 溫度計(jì)：示值誤差應(yīng)不超過0.1℃。
4.6 精密恒溫油浴(基準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí))：(20±0.1)℃。
5 試樣制備
5.1 試樣應(yīng)無接頭，試樣表面應(yīng)無裂紋和缺陷，橫向尺寸為1 mm及以上的試樣用肉眼檢查，小于1 mm的試樣用20倍放大鏡檢查。
試樣表面，特別是在與電流和電位接頭接觸的表面上，應(yīng)基本無斑疤、灰塵和油污。必要時(shí)，在測(cè)量試樣尺寸之前應(yīng)清洗干凈。
5.2 試樣為截面大致均勻的任何形狀的桿材、線材、帶材、排或管材等，其表面應(yīng)光滑。沿試樣標(biāo)距長(zhǎng)度以相等間距分5次或更多次所測(cè)得的橫截面，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在基準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)不超過1％，常規(guī)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)不超過2％。
5.3 測(cè)定單位長(zhǎng)度的質(zhì)量時(shí)，試樣的兩端應(yīng)呈平面且垂直于縱軸，試樣表面應(yīng)無毛刺、飛邊和弧邊(鋸齒狀邊)。
5.4 從大塊材料中截取的試樣，應(yīng)注意在制備試樣時(shí)防止材料性能發(fā)生明顯變化。塑性變形會(huì)使材料加工變硬，電阻率增加；加熱會(huì)使材料退火，電阻率減小。
5.5 必要時(shí)，基準(zhǔn)試驗(yàn)用試樣應(yīng)按下述方法制備：試樣經(jīng)酸洗并加工至標(biāo)稱直徑為2 mm，去油污，經(jīng)(500～550)℃保護(hù)性氣氛中退火30 min，然后在同一保護(hù)氣氛中快速冷卻或在空氣中快速轉(zhuǎn)移到水中冷卻。
6 試驗(yàn)程序
6.3 長(zhǎng)度測(cè)量
在試驗(yàn)溫度t時(shí)測(cè)定試樣兩電位點(diǎn)之間的標(biāo)距長(zhǎng)度l1，(t)，測(cè)量誤差應(yīng)符合表2規(guī)定。
6.5 質(zhì)量測(cè)量
應(yīng)注意減小試樣在空氣中稱重的誤差，以滿足公式(6)的要求。必要時(shí)，應(yīng)按公式(7)校準(zhǔn)空氣浮力：
式中：
mA――在空氣中測(cè)定的視在質(zhì)量，單位為克(g)；
dS――試樣密度，單位為千克每立方米(kg／m3)；
dW――砝碼密度，單位為千克每立方米(kg／m3)；
dA――空氣密度，1.2 kg／m3。
7 試驗(yàn)結(jié)果及計(jì)算
7.1 溫度換算
考慮到電阻及線性尺寸都隨溫度而變化，計(jì)算時(shí)應(yīng)將試驗(yàn)溫度t時(shí)測(cè)得的數(shù)值換算到標(biāo)準(zhǔn)溫度t0，本部分規(guī)定的t0值為20℃。下列各公式中，溫差(t一20)與試樣電阻溫度系數(shù)誤差的乘積應(yīng)符合表2規(guī)定。
因本部分規(guī)定的測(cè)試溫度接近20℃，在(t一20)較小時(shí)，試樣線膨脹溫度系數(shù)“γ”比電阻溫度系數(shù)“α20”小得多，“γ”可忽略不計(jì)。這適用于下列各種計(jì)算情況，并具有足夠的準(zhǔn)確度。
7.2 電阻計(jì)算
設(shè)試樣的電阻與溫度呈線性變化，電阻按公式(9)計(jì)算：
式中：
R20――20℃時(shí)試樣的標(biāo)長(zhǎng)兩端間的電阻，單位為歐(Ω)；
R(t)――試驗(yàn)溫度t時(shí)試樣的標(biāo)長(zhǎng)兩端間的電阻，單位為歐(Ω)；
α20――20℃時(shí)試樣的電阻溫度系數(shù)，1／℃。
7.3 單位長(zhǎng)度電阻計(jì)算
標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)的單位長(zhǎng)度電阻按公式(10)計(jì)算：
式中：
R120――20℃時(shí)單位長(zhǎng)度電阻，單位為歐每米(Ω／m)；
R1(t)――試驗(yàn)溫度t時(shí)試樣單位長(zhǎng)度電阻，單位為歐每米(Ω／m)；
γ――線膨脹溫度系數(shù)，1／℃。
7.4 體積電阻率計(jì)算
標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)的體積電阻率按公式(11)計(jì)算：
式中：
ρV20――20℃時(shí)試樣的體積電阻率，單位為歐米(Ωm)；
ρV(t)――試驗(yàn)溫度t時(shí)試樣的體積電阻率，單位為歐米(Ωm)。
7.5 質(zhì)量電阻率計(jì)算
標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)的質(zhì)量電阻率按公式(12)計(jì)算：
式中：
ρm20――20℃時(shí)試樣的質(zhì)量電阻率，單位為歐千克每平方米(Ωkg／m2)；
ρm(t)――試驗(yàn)溫度t時(shí)試樣的質(zhì)量電阻率，單位為歐千克每平方米(Ωkg／m2)。
7.6 線性尺寸和截面積計(jì)算
當(dāng)測(cè)量試樣總長(zhǎng)度和截面積時(shí)的溫度t＇與測(cè)量電阻及標(biāo)記試樣長(zhǎng)度時(shí)溫度t不同時(shí)，應(yīng)按公式(13)和公式(14)進(jìn)行換算。
式中：
l2(t)――換算到溫度t時(shí)的試樣總長(zhǎng)度，單位為米(m)；
A(t)――換算到溫度t時(shí)的試樣截面積，單位為平方毫米(mm2)；
l2(t＇)――試驗(yàn)溫度t＇時(shí)的試樣總長(zhǎng)度，單位為米(m)；
A(t＇)――試驗(yàn)溫度t＇時(shí)的試樣截面積，單位為平方毫米(mm2)。
8 試驗(yàn)記錄
8.1 試驗(yàn)記錄中應(yīng)詳細(xì)記載下列內(nèi)容：
a) 試驗(yàn)類型；
b) 試樣編號(hào)，試樣型號(hào)、規(guī)格；
c) 試驗(yàn)日期，測(cè)試時(shí)的溫度；
d) 試樣的平均電阻、測(cè)定次數(shù)和測(cè)試溫度下平均電阻的標(biāo)準(zhǔn)偏差；
e) 試樣平均截面積、測(cè)定次數(shù)和測(cè)試溫度下平均截面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差；
f) 試樣的標(biāo)距長(zhǎng)度；
g) 20℃時(shí)試樣的體積電阻率或單位長(zhǎng)度電阻；
h) 測(cè)試儀器及其校準(zhǔn)有效期。
8.2 有特別要求時(shí)，下列事項(xiàng)亦應(yīng)包括在試驗(yàn)記錄中：
a) 試驗(yàn)前的機(jī)械處理和熱處理(必要時(shí))；
b) 稱重確定截面積時(shí)，應(yīng)有試樣長(zhǎng)度、空氣中質(zhì)量、液體中質(zhì)量(如果采用的話)、砝碼密度、液體密度、試樣密度、依此計(jì)算出的截面積、測(cè)量時(shí)的溫度。用別的試件測(cè)定密度時(shí)應(yīng)予說明；
c) 電阻各次測(cè)量匯總表；
d) 橫向線性尺寸的各次測(cè)量，連同每組測(cè)量用的計(jì)算截面積匯總表。
附錄A
附 錄 A
(資料性附錄)
本部分與IEC 60468：1974章、條編號(hào)對(duì)照
表A.1給出了本部分的章、條編號(hào)與IEC 60468：1974的章、條編號(hào)對(duì)照一覽表。
表A.1 本部分的章、條編號(hào)與IEC 60468：1974的章、條編號(hào)對(duì)照表
表A.1(續(xù))
附錄B
附 錄B
(資料性附錄)
銅和鋁在20℃時(shí)的特性
表B.1給出了銅和鋁在20℃時(shí)的特性。
表B.1 銅和鋁在20℃時(shí)的特性
附錄C
附錄C
(資料性附錄)
溫度校準(zhǔn)
利用電阻溫度系數(shù)來計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)的體積電阻率，如第7章所述，已是普遍的應(yīng)用了。但是采用其他方法時(shí)也會(huì)具有另外的優(yōu)點(diǎn)。如果體積電阻率溫度系數(shù)ε由公式(C.1)定義時(shí)，銅的ε值幾乎與所有常用的銅合金的數(shù)值相同，鋁的e值與鋁合金的相同。
這樣，當(dāng)在溫度t測(cè)量電阻和尺寸時(shí)，計(jì)算所得的體積電阻率ρV(t)，可根據(jù)附錄B中的ε值，利用公式(C.1)很精確把溫度校準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)溫度。
同時(shí)，還可以用公式(C.2)表述標(biāo)準(zhǔn)溫度t0時(shí)電阻溫度系數(shù)α(t0)與ε的相互關(guān)系。
附錄D (資料性附錄)誤差分析
D.1 電阻、電阻率及單位長(zhǎng)度電阻誤差分析
試樣的電阻R(t0)可從標(biāo)準(zhǔn)電阻通過比較測(cè)量技術(shù)提供的等式(D.1)和其測(cè)量比NAB計(jì)算得出：
式中：
RX――未知電阻；
RS――標(biāo)準(zhǔn)電阻；
ZA，ZB――電橋平衡臂的阻抗。
假定在考慮范圍電阻和長(zhǎng)度與溫度呈線性變化，測(cè)量時(shí)，試樣[其電阻RX＝R(t)]具有溫度t，標(biāo)準(zhǔn)電阻[電阻RS(t＇)]具有稍許不同的溫度t＇，而如果標(biāo)準(zhǔn)電阻檢定是在標(biāo)準(zhǔn)溫度t2，但該溫度和電阻率的標(biāo)準(zhǔn)溫度t0又不相同時(shí)，于是得：
式中：
αS――標(biāo)準(zhǔn)電阻的電阻溫度系數(shù)。
所以
為了得到最大的準(zhǔn)確度，最好是：
體積電阻率由公式(D.4)得出：
ρV的相對(duì)誤差由公式(D.5)計(jì)算：
式中：
Xi――第i次的特性，為已知或測(cè)得；
△Xi――Xi的誤差大小。
其最佳近似則為：
因?yàn)棣?t0)＝ρ(t)＋ε(t0一t)，得出：
質(zhì)量電阻率和單位長(zhǎng)度電阻的誤差也可用類似的公式進(jìn)行分析：
式中β＇(t0)的定義為：
而
上述各式中：
△A／A――試樣截面積相對(duì)誤差；
△l1／l1――試樣標(biāo)距長(zhǎng)度相對(duì)誤差；
△l2／l2――試樣總長(zhǎng)度相對(duì)誤差；
△m／m――試樣質(zhì)量相對(duì)誤差；
△NAB／NAB――電橋精度和測(cè)量準(zhǔn)確度所引起的相對(duì)誤差； △RS(t2)／RS(t2)――標(biāo)準(zhǔn)溫度t2時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電阻校正的相對(duì)誤差；
(t＇一t2)△αS――在溫度t＇下測(cè)量電阻時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電阻相對(duì)誤差，該誤差是由t校準(zhǔn)到t＇時(shí)引起的。
本部分表2中的“電阻”相對(duì)誤差指的是：
本部分表2中“溫度引起的總誤差”中，“溫度控制”的相對(duì)誤差指的是：
式中：
K――溫度測(cè)量時(shí)誤差的影響，對(duì)體積電阻率為ε／ρVv(t)，對(duì)質(zhì)量電阻率為β＇，對(duì)單位長(zhǎng)度電阻為[α(t0)一γ]。
“溫度校準(zhǔn)”的相對(duì)誤差指的是由試驗(yàn)溫度t校準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)溫度t0引起的誤差，對(duì)體積電阻率為{[(t0一t)×△ε／ρV(t)]2)1/2，對(duì)質(zhì)量電阻率為{[(t0一t)×△β＇(t0)]2)1/2，對(duì)單位長(zhǎng)度電阻為{[(t0一t)×△(α(t0)一γ)]2)1/2。
