8. Бесконтактные методы измерения удельного сопротивления.

Бесконтактные методы измерения сопротивления относятся к неразрушающим, т.е. для измерений не надо изготавливать образцы специальной геометрической формы, не надо наносить контакты и т.д. В качестве бесконтактных наиболее часто применяют индуктивный и емкостной методы. Для измерения удельного сопротивления индуктивным методом используют катушку индуктивности, по которой пропускают переменный ток, а также регистрирующее устройство, позволяющее определять значение и фазу этого тока. При измерениях в зависимости от типа катушки исследуемый образец либо помещают внутрь катушки, либо катушку прижимают к поверхности исследуемого образца. В обоих случаях осуществляется индуктивная связь образца с катушкой. Исследуемый образец влияет на электрические параметры катушки индуктивности, в результате чего протекающий через нее ток несет определенную информацию о свойствах образца.Р ассмотрим качественную картину реагирования катушки на образец. При помещении цилиндрического образца в магнитное поле катушки в нем индуцируется вихревой ток, плотность которого падает в направлении к центру. При этом образец можно представить как катушку индуктивностью L₂ с сопротивлением R₂. Т.обр, катушку вместе с образцом можно представить в виде эквивалентной схемы связанных контуров с коэффициентом взаимной индукции М. Изменение параметров катушки при ее взаимодействии с образцом определяют следующим образом: активное сопротивление катушки возрастает:

Индуктивное сопротивление катушки уменьшается:

Активное и индуктивное сопротивление катушки зависят от эквивалентного сопротивления образца R₂, которое связано с его удельным сопротивлением. Эта зависимость дает возможность, измеряя изменение активного и индуктивного сопротивления катушки по заранее полученным калибровочным зависимостям, определять удельное сопротивление образца. Метод пригоден для измерения удельного сопротивления в диапазоне от 10^-4 до 2 Ом•см (на высокоомных образцах малые индукционные токи приводят к слабому изменению параметров катушки).

Конструкция катушки зависит от формы и измеряемых параметров образца. Большой универсальностью обладают накладные катушки, которые располагают на поверхности измеряемого образца. Их изготавливают небольшого диаметра с применением магнитопроводов и специальных экранов, локализующих магнитное поле катушки. Широко используют также устройства, в основу работы которых положен принцип вариации параметров колебательного контура, где при контакте с образцом изменяются добротность и резонансная частота.

При емкостном методе измерения удельного сопротивления измеряют импеданс образца, т.е. активное сопротивление и емкость. Связь образца с измерительной схемой осуществляется с помощью U-образных или кольцевых контактов, отделенных от образца слоем диэлектрика. Металлический контакт и поверхность образца составляют емкость. Образец с контактами можно представить в виде последовательно включенных емкости и сопротивления части образца, заключенного между контактами.

Измерения основаны на принципе вариации параметров данного колебательного контура, при этом, как и в случае индуктивного метода, необязательно фиксировать связанные с ним величины, например добротность контура, в состав которого входит конденсатор с образцом. Метод также требует предварительной калибровки и может применяться для измерения удельных сопротивлений от 10^-4 до 10³ Ом•см. Рассматриваемым методом трудно измерять малые удельные сопротивления, т.к. низкоомные образцы мало изменяют активное сопротивление конденсатора.