一种古陶瓷电阻率测定方法与流程

1.本发明属于古陶瓷电阻率测定技术领域，具体涉及一种古陶瓷电阻率测定方法。


背景技术：

2.随着科学技术的快速发展，在古代文物鉴定出现了多种科技鉴定方法，特别是古陶瓷的鉴定发展较为成熟。古陶瓷研究工作主要集中在其成分和元素含量的测定，鲜少有对古陶瓷的电性能研究或是相关的无损测量方法。
3.体积电阻率是在绝缘材料里面的直流电场强度与稳态电流密度之商，即单位体积内的体积电阻。表面电阻率是在绝缘材料的表面层的直流电场强度与线电流密度之商，即单位面积内的表面电阻。探索一种宏观尺度相匹配的无损检测与分析方法，测得古陶瓷的电阻率，能够在一定程度上反映器物的整体状态、性质和特征。
4.古陶瓷属于传统陶瓷，电阻通常较高，所以其电阻率的测量可利用万用表、非接触电阻率测量仪、高阻测量仪等仪器，测得其体积电阻率和表面电阻率，但是以上测量方法通常对样品的形状、尺寸有要求，而且有些检测方法需要在样品表面制备电极，不符合古陶瓷的无损检测的要求。
5.古陶瓷器物表面多为曲面，极少平面。其他方法采用的针式电极或者平板金属电极，都无法实现预定面积的完全贴合。虽然采用导电胶也能获得与被测古陶瓷表面相对密实的接触，但这种电极会对文物产生污染损害，不适合对古陶瓷进行测量。


技术实现要素：

6.为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种古陶瓷电阻率测定方法，利用石墨制成柔性电极与陶瓷的表面紧密贴合，以保证良好的电接触。更重要的是，这种测量方法不会对古陶瓷造成损伤，并且对陶瓷的尺寸和形状没有要求。
7.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
8.一种古陶瓷电阻率测定方法，将石墨电极的正、负极分别与陶瓷的上、下(或内、外)表面贴合，然后将电极与lcr高速电桥测量仪连接，对古陶瓷的电阻率进行测量，获得不同频率下瓷片的体积电阻率或表面电阻率；
9.或将石墨电极与万用表连接，测得陶瓷的体积电阻或表面电阻，然后根据公式(1)和(2)进行体积电阻率和表面电阻率的计算；
10.体积电阻率计算公式(高电阻率材料)：
[0011][0012]
式中，rv为体积电阻值；r为测量电极的半径；h为古陶瓷测量点的厚度。
[0013]
表面电阻率计算公式(高电阻率材料)：
[0014]
[0015]
式中，rs为表面电阻值；d1是保护电极的直径；d2是测量电极的直径。
[0016]
所述石墨电极为石墨纸。
[0017]
所述古陶瓷电阻率获取后，将获得的古陶瓷的电学性能，列入文物基础数据项不断积累数据；借助获得的电阻率与已知不同时代、窑口器物的数据相比较，获得断源断代信息，并有利于古陶瓷残片归类、拼接等修复；用于考古现场，对正在发掘的古陶瓷器物开展无损检测，借助获得的电阻率数据，进行古陶瓷器物的完整性评测和健康状态评测，以利于文物安全提取和保护。
[0018]
本发明的有益效果：
[0019]
本方法测量原理简单、测量仪器不太昂贵、精度高，而且待测样品可以不受形状尺寸的限制。
[0020]
采用石墨纸作为电极材料，与陶瓷器接触时，接触电阻比采用铜、镀银电极获得的电阻值小两个数量级以上。且石墨具有良好的导电性(电阻率8
×
10
‑6～13
×
10
‑6ωm)，这种方法是一种高精度测试方法。
[0021]
采用石墨纸作为电极材料，与陶瓷器接触时，不会产生任何损害，或者残留印迹。这种方法是一种无损测试方法。
[0022]
采用石墨纸作为电极材料，可以多次使用，电极制作相对容易，且石墨纸价格不高。采用lcr仪进行测量时，无需进行计算，可以直接测得古陶瓷在不同频率下的体积电阻率和表面电阻率。当利用成本更低的万用表对古陶瓷进行测量时，可测得其电阻值，然后根据公式(1)和(2)，对古陶瓷的体积电阻率和表面电阻率进行计算即可。这种方法是一种经济的测试方法。
附图说明
[0023]
图1为柔性石墨电极连接lcr仪测量古陶瓷体积电阻示意图。
[0024]
图2为柔性石墨电极连接lcr仪测量古陶瓷表面电阻示意图。
[0025]
图3为柔性石墨电极连接万用表测量古陶瓷体积电阻示意图。
[0026]
图4为柔性石墨电极连接万用表测量古陶瓷表面电阻示意图。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0028]
将石墨电极的正、负极分别与陶瓷的上、下(或内、外)表面贴合，然后将电极与lcr高速电桥测量仪连接，对古陶瓷的电阻率进行测量，获得不同频率下瓷片的体积电阻率(见图1)或表面电阻率(见图1)。
[0029]
另外，也可以将石墨电极与万用表连接，测得陶瓷的体积电阻(见图3)或表面电阻(见图4)，然后根据公式(1)和(2)进行体积电阻率和表面电阻率的计算。
[0030]
体积电阻率计算公式(高电阻率材料)：
[0031][0032]
式中，rv为体积电阻值；r为测量电极的半径；h为古陶瓷测量点的厚度。
[0033]
表面电阻率计算公式(高电阻率材料)：
[0034][0035]
式中，rs为表面电阻值；d1是保护电极的直径；d2是测量电极的直径。
[0036]
由于古陶瓷器物表面多为曲面，极少平面。采用石墨纸作为测量电极，才能与瓷片完全贴合。并且石墨具有良好的导电性(电阻率8
×
10
‑6～13
×
10
‑6ωm)，其作为电极，测量精度高。而其他方法采用的针式电极或者平板金属电极，都无法实现预定面积的完全贴合。虽然采用导电胶也能获得与被测古陶瓷表面相对密实的接触，但这种电极会对文物产生污染损害。实验研究证实，这是一种能过获得古陶瓷器物电学性能不可或缺的方法。
[0037]
本发明的工作原理：
[0038]
打开lcr仪，将石墨电极与lcr仪的正、负极相连接。
[0039]
测量体积电阻率时，将石墨电极的测量面与待测古陶瓷的内、外(或者上、下)平行表面紧密接触，设置不同的测量频率，待显示测量值较稳定时，对测量点的电阻率值进行读数(如图1)。
[0040]
测量表面电阻率时，需要将石墨电极的两个测量面，分别与待测古陶瓷的同一表面相接触，设置不同的测量频率，待显示测量值较稳定时，对测量点的电阻率值进行读数(如图2)。


技术特征：
1.一种古陶瓷电阻率测定方法，其特征在于，将石墨电极的正、负极分别与陶瓷的上、下(或内、外)表面贴合，然后将电极与lcr高速电桥测量仪连接，对古陶瓷的电阻率进行测量，获得不同频率下瓷片的体积电阻率或表面电阻率；或将石墨电极与万用表连接，测得陶瓷的体积电阻或表面电阻，然后根据公式(1)和(2)进行体积电阻率和表面电阻率的计算；体积电阻率计算公式(高电阻率材料)：式中，rv为体积电阻值；r为测量电极的半径；h为古陶瓷测量点的厚度；表面电阻率计算公式(高电阻率材料)：式中，rs为表面电阻值；d1是保护电极的直径；d2是测量电极的直径。2.根据权利要求1所述的一种古陶瓷电阻率测定方法，其特征在于，所述石墨电极为石墨纸。3.根据权利要求1所述的一种古陶瓷电阻率测定方法，其特征在于，所述古陶瓷电阻率获取后，将获得的古陶瓷的电学性能，列入文物基础数据项不断积累数据；借助获得的电阻率与已知不同时代、窑口器物的数据相比较，获得断源断代信息，并有利于古陶瓷残片归类、拼接等修复；用于考古现场，对正在发掘的古陶瓷器物开展无损检测，借助获得的电阻率数据，进行古陶瓷器物的完整性评测和健康状态评测，以利于文物安全提取和保护。

技术总结
本发明公开了一种古陶瓷电阻率测定方法，其特征在于，将石墨电极的正、负极分别与陶瓷的上、下表面贴合，然后将电极与LCR高速电桥测量仪连接，对古陶瓷的电阻率进行测量，获得不同频率下瓷片的体积电阻率或表面电阻率；或将石墨电极与万用表连接，测得陶瓷的体积电阻或表面电阻，然后根据公式(1)和(2)进行体积电阻率和表面电阻率的计算；本发明利用石墨制成柔性电极与陶瓷的表面紧密贴合，以保证良好的电接触。更重要的是，这种测量方法不会对古陶瓷造成损伤，并且对陶瓷的尺寸和形状没有要求。并且对陶瓷的尺寸和形状没有要求。并且对陶瓷的尺寸和形状没有要求。


技术研发人员：王秀峰 金晓雪 梁亚星
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2021.08.06
技术公布日：2021/11/4