中航时代HRM2000 全自动电阻率测试仪（高阻计）测量原理与系统解析

一、概述

中航时代HRM2000 全自动表面体积电阻率测试仪（高阻计）是针对固体绝缘材料、橡塑薄膜、电工元器件、防静电材料电学性能检测的精密仪器，执行 GB/T31838.2‑2019、GB/T31838.3‑2019、GB/T10064‑2006 等国家及等同 IEC 标准，可完成体积电阻 / 电阻率、表面电阻 / 电阻率、绝缘电阻测试。仪器基于直流高压采样放大法 + 三电极测试体系，结合 PLC 自动控制系统，实现 10Ω～1×10¹⁷Ω 超宽量程数字化测量。

二、基础电学测量原理

仪器核心依据欧姆定律进行测量：给被测试样 Rx 施加稳定直流测试电压 U，采集回路中流过试样的微弱电流，计算被测电阻：

Rx：试样绝缘电阻；U：施加测试电压；Ro：倍率取样电阻；Uo：取样电阻分压；Ko：放大器放大倍数。

绝缘材料阻值高，回路电流属于 pA 级微弱信号。HRM2000 配置高输入阻抗直流放大器（输入阻抗＞10¹⁵Ω），对取样电阻上微弱分压信号做放大处理；通过 6 档自动量程倍率切换，适配不同量级的电阻信号，将极微小电信号转化为可识别数字量，经 PLC 运算输出电阻结果。

测试电压范围 10‑2000V，支持 1V 步进连续可调，不同电压档位对应不同测量误差指标，100‑2000V 高压段具备更高测量精度，适配绝缘材料电化极化测试需求。

三、三电极测试系统原理（区分体积电阻与表面电阻）

HRM2000 采用一体化屏蔽箱 + 标准三电极组件（测量电极、高压电极、保护环电极），是实现体积、表面电阻分开测试的关键，解决两电极法存在的表面漏电流、边缘电场畸变带来的测试误差问题。

1. 体积电阻测试模式高压电极对试样施加直流电压，电流垂直穿透试样材料本体；保护环电极拦截试样表面的泄漏电流，使表面漏电流直接泄放，不进入测量回路；测量电极只采集穿过材料内部的有效体积电流，以此计算体积电阻，结合试样厚度、电极有效面积，仪器自动换算体积电阻率。

2. 表面电阻测试模式电场沿试样表面建立，保护电极隔离材料本体内部电流，测量电极仅采集沿着材料表面流动的电流，计算表面电阻；表面电阻率只与电极几何尺寸、环间隙相关，不受样品厚度影响。

HRM2000 硬件接线无需改动，在触摸屏一键切换体积 / 表面 / 绝缘电阻模式，仪器内部继电器自动完成回路切换，降低人为接线失误风险。

四、整机硬件系统组成原理

整机主要由直流高压输出单元、试样测试单元（屏蔽箱 + 三电极）、量程倍率切换单元、高阻抗直流放大器、PLC 触控控制系统、安全与数据处理单元五大模块组成。

1. 直流高压输出单元：输出 10V‑2000V 连续可调直流高压，电压精度 100‑2000V 可达 ±1.0%；

2. 试样测试单元：屏蔽箱一体化设计，三同轴屏蔽线缆输入，抑制外界电磁干扰；配置安全联锁门，开门自动切断高压，试验结束自动高压短路放电；

3. 量程倍率切换单元：6 档采样电阻自动切换，覆盖从 10Ω 低阻至 10¹⁷Ω 超高阻全量程；

4. 高阻抗直流放大器：接收取样分压信号，放大微弱电流信号；

5. PLC 触控控制系统：7 寸人机交互触控屏，完成参数设置、信号运算、电阻率自动换算、曲线绘制、数据存储、温湿度采集、通讯输出。

   
   

   
   

五、附加功能实现原理

1. 电阻曲线绘制：测试过程持续采集实时电阻值，记录电阻随电化时间变化趋势，直观观察绝缘材料充电极化过程；

2. 内置温湿度采集：板载温湿度传感器实时采集仓内环境参数，温度湿度系数支持校准修正；

3. 用户自校准机制：通过标准电阻，在系统设置界面修改各档位校准系数，实现电压、电阻误差现场修正，不必返厂；

4. 数据输出：RS485‑RTU 工业通讯接口可上传全部测试参数；USB 接口支持外接打印机直接输出纸质报告；

5. 安全保护逻辑：安全门联锁开关，开盖即切断高压并声音报警；测试结束自动放电，消除试样残余电荷。

   
   

六、测试流程简述

样品放置三电极上→关闭屏蔽箱安全门→设置电压、电化时间、试样厚度、电极间隙参数→启动测试；仪器施加高压，试样充电极化，自动切换量程采集微弱电流；到达设定电化时间后停止，屏幕输出电阻、电阻率，自动保存数据，可查看电阻‑时间变化曲线；测试完成自动放电，方可开启屏蔽仓更换试样。

注：高绝缘材料存在极化效应，需要设置合理电化时间（常规 60s），保证测试数据稳定。