（免費下載）GB/T 3048.2-2007 電線電纜電性能試驗方法 第2部分：金屬材料電阻率試驗
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的術(shù)語和定義、試驗設備、試樣制備、試驗程序、試驗結(jié)果及計算和試驗記錄。
本部分規(guī)定的試驗方法適用于測定實心(非絞合)銅、鋁及其合金金屬導體材料和電阻材料的體積電阻率和質(zhì)量電阻率，以及測定實心金屬導體材料(均勻截面積)的單位長度電阻。
本部分所提供的方法為測定標準條件下電阻率在(0.01～2.0)Ωmm2／m(μΩm)范圍內(nèi)的實心(非絞合)材料電阻率的基準試驗和常規(guī)試驗方法。
本部分應與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，鼓勵根據(jù)本部分達成協(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
單位長度、單位截面積導體的電阻，在標準溫度導體的體積電阻率用公式(1)計算：
式中：
ρV(t0)――在標準溫度t0時的體積電阻率，單位為歐米(Ωm)；
A(t0)――在標準溫度t0時的試樣的截面積，單位為平方米(m2)；
l1(t0)――在標準溫度t0時的試樣的標長，單位為米(m)；
R(t0)――在標準溫度t0時的試樣標長兩端間的電阻，單位為歐(Ω)。
3.2
質(zhì)量電阻率 mass resistivity
單位長度、單位質(zhì)量導體的電阻，在標準溫度導體的質(zhì)量電阻率用公式(2)計算：
式中：
ρm(t0)――在標準溫度t0時的質(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)――在標準溫度t0時的試樣的總長，單位為米(m)；
R(t0)――在標準溫度t0時的試樣標長兩端間的電阻，單位為歐(Ω)；
l1(t0)――在標準溫度t0時的試樣的標長，單位為米(m)。
3.3
單位長度電阻 resistance per unit length
導體在標準溫度下單位長度的電阻值用公式(3)計算：
式中：
R1(t0)――在標準溫度t0時單位長度的電阻，單位為歐每米(Ω／m)；
R(t0)――在標準溫度t0時試樣標長兩端間的電阻，單位為歐(Ω)；
l1(t0)――在標準溫度t0時試樣的標長，單位為米(m)。
3.4
國際退火銅標準導電率百分數(shù) conductivity per cent IACS
本部分的表1轉(zhuǎn)錄了已規(guī)定在IEC 60028：1925《銅電阻的國際標準》中的國際退火銅標準(簡稱IACS)的體積電阻率和質(zhì)量電阻率的數(shù)值。IEC 60028把商業(yè)退火銅的導電率規(guī)定為20℃時標準退火銅導電率的百分數(shù)，導電率是電阻率的倒數(shù)。它假定商業(yè)退火銅的密度與標準退火銅的密度相同，從而不論導電率是質(zhì)量導電率值還是體積導電率值，都無關(guān)緊要。但是從1925年以來，其他金屬的導電率普遍采用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)定導電率的基準。IACS體積導電率百分數(shù)或者IACS質(zhì)量導電率百分數(shù)，定義為國際退火銅標準規(guī)定電阻率(不論是體積的或者質(zhì)量的)對相同單位的試樣電阻率之比乘以100。
注：標準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，測量電阻時只有兩個觸點，稱為兩點法。
3.6
凱爾文電橋 Kelvin bridge
凱爾文電橋即雙臂電橋，測量電阻時有四個觸點，稱為四點法。
4 試驗設備
4.1 電阻測量系統(tǒng)可使用直流電橋。只要總測量誤差符合表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，并采用了四端測量技術(shù)，具有高精度的數(shù)字式直流電阻測試儀。
4.2 電阻測量專用夾具：兩電位點之間的標距長度應不小于0.3 m，其他尺寸應與試驗設備相適應。
4.3 游標卡尺：(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：示值誤差應不超過0.1℃。
4.6 精密恒溫油浴(基準試驗時)：(20±0.1)℃。
5 試樣制備
5.1 試樣應無接頭，試樣表面應無裂紋和缺陷，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，應基本無斑疤、灰塵和油污。必要時，在測量試樣尺寸之前應清洗干凈。
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，其表面應光滑。沿試樣標距長度以相等間距分5次或更多次所測得的橫截面，其相對標準偏差在基準試驗時應不超過1％，常規(guī)試驗時應不超過2％。
5.3 測定單位長度的質(zhì)量時，試樣的兩端應呈平面且垂直于縱軸，試樣表面應無毛刺、飛邊和弧邊(鋸齒狀邊)。
5.4 從大塊材料中截取的試樣，應注意在制備試樣時防止材料性能發(fā)生明顯變化。塑性變形會使材料加工變硬，電阻率增加；加熱會使材料退火，電阻率減小。
5.5 必要時，基準試驗用試樣應按下述方法制備：試樣經(jīng)酸洗并加工至標稱直徑為2 mm，去油污，經(jīng)(500～550)℃保護性氣氛中退火30 min，然后在同一保護氣氛中快速冷卻或在空氣中快速轉(zhuǎn)移到水中冷卻。
6 試驗程序
6.3 長度測量
在試驗溫度t時測定試樣兩電位點之間的標距長度l1，(t)，測量誤差應符合表2規(guī)定。
6.5 質(zhì)量測量
應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，應按公式(7)校準空氣浮力：
式中：
mA――在空氣中測定的視在質(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 試驗結(jié)果及計算
7.1 溫度換算
考慮到電阻及線性尺寸都隨溫度而變化，計算時應將試驗溫度t時測得的數(shù)值換算到標準溫度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)誤差的乘積應符合表2規(guī)定。
因本部分規(guī)定的測試溫度接近20℃，在(t一20)較小時，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。這適用于下列各種計算情況，并具有足夠的準確度。
7.2 電阻計算
設試樣的電阻與溫度呈線性變化，電阻按公式(9)計算：
式中：
R20――20℃時試樣的標長兩端間的電阻，單位為歐(Ω)；
R(t)――試驗溫度t時試樣的標長兩端間的電阻，單位為歐(Ω)；
α20――20℃時試樣的電阻溫度系數(shù)，1／℃。
7.3 單位長度電阻計算
標準溫度20℃時的單位長度電阻按公式(10)計算：
式中：
R120――20℃時單位長度電阻，單位為歐每米(Ω／m)；
R1(t)――試驗溫度t時試樣單位長度電阻，單位為歐每米(Ω／m)；
γ――線膨脹溫度系數(shù)，1／℃。
7.4 體積電阻率計算
標準溫度20℃時的體積電阻率按公式(11)計算：
式中：
ρV20――20℃時試樣的體積電阻率，單位為歐米(Ωm)；
ρV(t)――試驗溫度t時試樣的體積電阻率，單位為歐米(Ωm)。
7.5 質(zhì)量電阻率計算
標準溫度20℃時的質(zhì)量電阻率按公式(12)計算：
式中：
ρm20――20℃時試樣的質(zhì)量電阻率，單位為歐千克每平方米(Ωkg／m2)；
ρm(t)――試驗溫度t時試樣的質(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算
當測量試樣總長度和截面積時的溫度t＇與測量電阻及標記試樣長度時溫度t不同時，應按公式(13)和公式(14)進行換算。
式中：
l2(t)――換算到溫度t時的試樣總長度，單位為米(m)；
A(t)――換算到溫度t時的試樣截面積，單位為平方毫米(mm2)；
l2(t＇)――試驗溫度t＇時的試樣總長度，單位為米(m)；
A(t＇)――試驗溫度t＇時的試樣截面積，單位為平方毫米(mm2)。
8 試驗記錄
8.1 試驗記錄中應詳細記載下列內(nèi)容：
a) 試驗類型；
b) 試樣編號，試樣型號、規(guī)格；
c) 試驗日期，測試時的溫度；
d) 試樣的平均電阻、測定次數(shù)和測試溫度下平均電阻的標準偏差；
e) 試樣平均截面積、測定次數(shù)和測試溫度下平均截面積的標準偏差；
f) 試樣的標距長度；
g) 20℃時試樣的體積電阻率或單位長度電阻；
h) 測試儀器及其校準有效期。
8.2 有特別要求時，下列事項亦應包括在試驗記錄中：
a) 試驗前的機械處理和熱處理(必要時)；
b) 稱重確定截面積時，應有試樣長度、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、依此計算出的截面積、測量時的溫度。用別的試件測定密度時應予說明；
c) 電阻各次測量匯總表；
d) 橫向線性尺寸的各次測量，連同每組測量用的計算截面積匯總表。
附錄A
附 錄 A
(資料性附錄)
本部分與IEC 60468：1974章、條編號對照
表A.1給出了本部分的章、條編號與IEC 60468：1974的章、條編號對照一覽表。
表A.1 本部分的章、條編號與IEC 60468：1974的章、條編號對照表
表A.1(續(xù))
附錄B
附 錄B
(資料性附錄)
銅和鋁在20℃時的特性
表B.1給出了銅和鋁在20℃時的特性。
表B.1 銅和鋁在20℃時的特性
附錄C
附錄C
(資料性附錄)
溫度校準
利用電阻溫度系數(shù)來計算標準溫度t0時的體積電阻率，如第7章所述，已是普遍的應用了。但是采用其他方法時也會具有另外的優(yōu)點。如果體積電阻率溫度系數(shù)ε由公式(C.1)定義時，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，當在溫度t測量電阻和尺寸時，計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)很精確把溫度校準到標準溫度。
同時，還可以用公式(C.2)表述標準溫度t0時電阻溫度系數(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、電阻率及單位長度電阻誤差分析
試樣的電阻R(t0)可從標準電阻通過比較測量技術(shù)提供的等式(D.1)和其測量比NAB計算得出：
式中：
RX――未知電阻；
RS――標準電阻；
ZA，ZB――電橋平衡臂的阻抗。
假定在考慮范圍電阻和長度與溫度呈線性變化，測量時，試樣[其電阻RX＝R(t)]具有溫度t，標準電阻[電阻RS(t＇)]具有稍許不同的溫度t＇，而如果標準電阻檢定是在標準溫度t2，但該溫度和電阻率的標準溫度t0又不相同時，于是得：
式中：
αS――標準電阻的電阻溫度系數(shù)。
所以
為了得到最大的準確度，最好是：
體積電阻率由公式(D.4)得出：
ρV的相對誤差由公式(D.5)計算：
式中：
Xi――第i次的特性，為已知或測得；
△Xi――Xi的誤差大小。
其最佳近似則為：
因為ρ(t0)＝ρ(t)＋ε(t0一t)，得出：
質(zhì)量電阻率和單位長度電阻的誤差也可用類似的公式進行分析：
式中β＇(t0)的定義為：
而
上述各式中：
△A／A――試樣截面積相對誤差；
△l1／l1――試樣標距長度相對誤差；
△l2／l2――試樣總長度相對誤差；
△m／m――試樣質(zhì)量相對誤差；
△NAB／NAB――電橋精度和測量準確度所引起的相對誤差； △RS(t2)／RS(t2)――標準溫度t2時標準電阻校正的相對誤差；
(t＇一t2)△αS――在溫度t＇下測量電阻時的標準電阻相對誤差，該誤差是由t校準到t＇時引起的。
本部分表2中的“電阻”相對誤差指的是：
本部分表2中“溫度引起的總誤差”中，“溫度控制”的相對誤差指的是：
式中：
K――溫度測量時誤差的影響，對體積電阻率為ε／ρVv(t)，對質(zhì)量電阻率為β＇，對單位長度電阻為[α(t0)一γ]。
“溫度校準”的相對誤差指的是由試驗溫度t校準到標準溫度t0引起的誤差，對體積電阻率為{[(t0一t)×△ε／ρV(t)]2)1/2，對質(zhì)量電阻率為{[(t0一t)×△β＇(t0)]2)1/2，對單位長度電阻為{[(t0一t)×△(α(t0)一γ)]2)1/2。
