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文章詳情
防靜電鞋|導電鞋的**技術要求
日期:2025-05-07 03:57
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摘要:
防靜電鞋|導電鞋的**技術要求
國家標準局1984-05-14發布1985-01-01實施
本標準適用於在易燃、易爆等場所中,作業人員為消除人體靜電而穿用的防靜電
膠底鞋和導電膠底鞋。
本標準是參照ISO 2251和ISO 2024製訂的
1 穿著場所
1.1 防靜電膠底鞋
防靜電膠底鞋主要用於為防止因人體帶有靜電而可能引起燃燒、爆炸的場所(例如,
橡膠、化工、印刷、醫療、電子等行業的某些場所)。同時,它也能避免由於250V以下
電氣設備所偶然引起的對人體的電擊和火災。
1.2 導電膠底鞋
導電膠底鞋主要用於為防止因人體帶有靜電而引起火災、爆炸的場所(例如,火工
行業的某些場所)。但它僅適用於作業人員不會遭受電擊的場所。
1.3 對於維護動力設備或處理高壓電氣設備有觸電危險的工作人員,禁止穿用防靜
電膠底鞋、導電膠底鞋。
2 性能指標
2.1 電氣性能指標
2.1.1 防靜電膠底鞋
在鞋的穿用期間,按GB 4386-84《防靜電膠底鞋、導電膠底鞋電阻值測量方法
》進行測量。防靜電膠底鞋鞋底的電阻必須在0.5×10^5Ω到1.0×10^8Ω範圍內。
2.1.2 導電膠底鞋
在鞋的穿用期間,按GB 4386-84。導電膠底鞋鞋底的電阻值必須不大於1.5×
10^5Ω。
2.2 其他性能指標
2.2.1 防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的其他性能要求,必須符合相應鞋類的國家標準
和技術要求。
2.2.2 進行防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的結構設計和選擇用料時,必須考慮到使鞋
底部的電阻在磨損、汙染的影響下變化*小。
2.2.3 對具有特殊要求的防靜電膠底鞋、導電膠底鞋(例如,需具有耐酸、堿、油
等性能)還應符合相應的技術標準。
3 穿用要求
3.1 為確保消除人體靜電的效果,穿用防靜電膠底鞋時,所處地麵的電阻應不大於
1.0×10^8Ω;穿用導電膠底鞋時,所處地麵的電阻應不大於1.5×10^5Ω。
3.2 在鞋的穿用過程中,防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的底部不得沾有絕緣性的雜質。
3.3 在鞋的穿用過程中,注意避免同時穿著絕緣性強或毛製的厚襪子,以及絕緣性
鞋墊等。
4 鞋底的電氣性能檢驗
防靜電膠底鞋、導電膠底鞋鞋底的電阻值應按GB 4386-84所規定的方法、程序
進行測量。
5 質量監督
5.1 國家授權檢驗單位對生產防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的企業的技術條件,工藝
設備等項進行審查。該企業各項指標達到要求,並正式得到產品檢驗證書後,才能生
產、銷售防靜電膠底鞋、導電膠底鞋。
5.2 防靜電膠底鞋、導電膠底鞋出廠前,生產廠必須對每隻鞋鞋底的電氣性能進行
檢驗,達到標準要求後,鞋才能出廠。合格產品要具有合格證。在每雙鞋中,應附有
簡單的說明書,說明產品性能、使用範圍、條件以及出廠時間等。
5.3 國家授權的檢驗單位有權對企業生產的防靜電膠底鞋、導電膠底鞋進行定期或
不定期的抽樣檢驗。對不按照標準進行生產、產品質量低劣的企業,該檢驗單位有權
提出警告或吊銷產品合格證。
6 標誌
6.1 防靜電膠底鞋
在鞋的適當部位,要有明顯的標誌,同時要在鞋裡幫上,打印“防靜電”字樣。
6.2 導電膠底鞋
在鞋的適當部位,要有明顯的標誌,同時要在鞋裡幫上,打印“導電”字樣。
《防靜電膠底鞋、導電膠底鞋**
技術條件》編製說明
一、編 製 過 程
《防靜電膠底鞋、導電膠底鞋**技術條件》是勞動人事部勞動保護局委托北京
市勞動保護科學研究所起草編製的。接受這項任務後,首先對我國防靜電膠底鞋和導
電膠底鞋的生產和使用情況進行了重點調研,並收集、查閱了有關國內外資料,確定
了標準中需要研究的項目及進行試驗的方案,然後建立實驗裝置,進行試驗研究。在
上述工作的基礎上,起草了國家標準《防靜電膠底鞋、導電膠底鞋**技術條件》。
了為慎重起見,我們先後兩次向生產廠家和火藥、化工、石油、航天、煤炭等行
業的使用部門以及大專院校、研究機關近一百五十個單位發出了征求意見稿。在分析
和研究有關建議的基礎上重新做了修改。
在此工作中,得到的勞動人事部的指導和支持,得到國內有關各行業的幫助,促
進了工作的開展。
二、國內外情況
1. 國內情況
隨著工業的發展,人體靜電引起的災害日益受到重視。解決災害的重要措施之一
是工作人員穿用防靜電鞋和導電鞋。在上級有部單位的指導下,在國內火藥、電子、
石油、化工等部門的要求以及國內有關大學、科研單位的支持下,近幾年國內已開始
生產防靜電膠底鞋和導電膠底鞋。由於鞋的生產曆史短暫,對鞋的技術指標、檢驗方
法以及使用條件等一係列問題冇有明確、統一的規定。因此,防靜電膠底鞋、導電膠
底鞋的製造廠家、銷售部門、使用單位都希望能有一個具有指導性的技術文件供大家
共同遵循。既能正確指導鞋的生產和使用,又能對產品的性能質量給以檢驗、控製,
以確保**。因此,製訂防靜電膠底鞋、導電膠底鞋標準勢在必行。
2.國外情況
國外對靜電引起的危害早已重視,並在一定範圍內使用防靜電鞋和導電鞋。有的
國家,如澳大利亞,對於防靜電鞋的使用範圍作出了明確規定。據我們所掌握的國外
資料進行分析,在七十年代以前對防靜電膠鞋的測量方法與現在有所不同。例如,在
五十年代美國政府頒發的“**手冊”中提到,檢驗導電鞋電阻值的方法是在鞋上施
加一定的重量,模擬人體穿鞋時的情況進行測量。隨著防靜電鞋和導電鞋的應用及研
究,包括美國、蘇聯、英國、法國等二十多個成員國的國際標準化組織(ISO)於1972
年頒布了抗靜電膠靴和導電膠靴的標準。在電阻值的範圍、防靜電鞋和導電鞋的區分
以及電阻值的測量方法等方麵提出了較成熟的意見。這個標準反映了近年來各國在防
靜電鞋、導電鞋研究中較為先進而又能為多數國家所接受的內容,必將對各國的標準
產生影響。
三、製訂本標準的主導思想
我們製訂這項標準,是在認真分析國外有關標準、收集和研究國內現有的生產水
平和使用單位意見的基礎上進行的。在製訂標準綱要時,考慮到國內現有生產的防靜
電鞋、導電鞋都是以橡膠為基材,而且據我們查閱到的國外有關標準都是以橡膠為基
材的防靜電鞋和導電鞋的標準。從國外情況來看,導電橡膠製品的測量方法比較成熟。
鑒於國內外情況,我們確定將標準的內容定為防靜電膠底鞋和導電膠底鞋。
根據國務院關於製訂標準要積極采用國際標準的精神,我們認為目前關於防靜電
膠底鞋和導電膠底鞋的主要指標和測量方法在國外已經比較成熟,有些條款經過分析
和驗證後可以引用。在考慮國內現有的生產條件和技術條件的基礎上,對於國際標準
中比較繁冗的地方進行合理的簡化。
綜上所述,本標準以從消除人體靜電為目的的防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的電阻
值範圍、使用條件為重點,內容儘量簡單扼要,對細節不做過多的規定,不過多考慮
特殊情況,製訂的標準要通用性強,以便供生產、使用部門采用。今後,隨著國民經
濟的發展和**工作的需要,可能出現各種新情況、新產品、新要求、那時再對本標
準進行補充和修訂。
四、標準中條款的說明
在標準中,我們訂出防靜電膠底鞋和導電膠底鞋有關條款,下麵將有關條款製訂
的依據分彆加以說明。
1. 防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的使用範圍
防靜電膠底鞋、導電膠底鞋是屬於特殊用途的專用鞋,穿用此類型鞋時,可以對
消除人體靜電起良好的作用。對由於其它因素產生的靜電(如設備帶有靜電而引起危害
)不屬於本標準考慮的內容。因此,特彆強調此種鞋是用於解決由於人體靜電而引起事
故的場所。
對於防靜電鞋和導電鞋的區彆,國際標準(ISO 2251、ISO 2024)指出,防靜電
鞋具有防靜電性能,導電鞋具有良好的導電性能。防靜電鞋可用於可能形成潛在電氣
故障的場所,以及需要有一個較低電阻的場所。也就是說,對於存在250V的外露電流,
而且電氣設備由於故障有可能導致對人體電擊的場所。為了對工作人員有可靠的保護,
防靜電製品的電阻值*低限度為0.5×10^5Ω。導電鞋作於完全不存在有使工作人員
遭受工頻電電擊危險的場所。例如,在搬運火藥、**時,使之生成的人體靜電電壓
*低以及在儘可能短的時間內消除靜電的場所。因此冇有必要規定電阻的下限,為確
保導電膠底鞋的導電性能,它的電阻值上限規定為1.5×10^5Ω。
根據國際標準的條文以及我們的實驗,防靜電膠底鞋、導電膠底鞋都以消除人體
靜電為目的。防靜電膠底鞋不僅用於防止人體靜電,而且可以防止人不慎觸及250V工
頻電所帶來的危險。導電膠底鞋不僅在儘可能短的時間內消除人體靜電,而且使人體
所帶有的靜電電壓*低。但僅能用於工作人員不會遭到電擊的場所。
2. 防靜電膠底鞋和導電膠底鞋的電阻值要求
當工作人員直接穿鞋站在地麵上時,人體所帶有的靜電電荷可通過腳、鞋底流入
大地,由於存在著人體對地麵電阻(R),和人體對地電容(C),因此對電荷的消散
有很大的影響。人體對地電阻可認為是由人體電阻與鞋底電阻對地之和。一般來講,
人體電阻在1000--1500Ω之間,遠小於鞋底對地電阻值,故可予以忽略,即認為人體
對地電阻為鞋底對地電阻。
人體穿鞋時的對地等效電路如下圖所示。
q
→┬─────────┐───┬──
│ │ │
┌┴┐ │ │
│ │ │
│ │R ─┴─ C V(t)
└┬┘ ─┬─ │
↓I(t) │ │
└────┬────┘───┴──
─┴─
──
─
圖中,C表示人體對地電容:R表示人體對地電阻;q表示人體靜電荷產生率(C/s);
I(t)表示人體靜電荷泄漏率;V(t)表示人體電位;而且,我們用Q(t)來表示人體所帶
有的靜電量。因此,不難寫出人體帶有靜電荷的動態方程式:
dQ(t)=[q-I(t)]dt (1)
因為,Q(t)=C·V(t)=C·R·I(t)
故(1)式可改寫為:
dQ(t)/dt+Q(t)/RC=q (2)
解(2)式,則,Q(t)=qRC+Ce^(-t/RC)
利用初始條件[t=0時,Q(0)=0],可得到:
Q(t)=qRC(1-e^(t/RC))
而V(t)=CQ(t)=qR(1-e^(t/RC))
當t→∞時,
Q=qRC (Q、V為達到平衡時人體所帶電量和人體電位。)
V=qR
而人體貯存的靜電能為:W=(1/2)CV^2=(1/2)QV=Q^2/(2C)
或W=(1/2)q^2R^2C
人體對地電阻R越大,人體所積累的能量也越大, 因而人體靜電放電引起可燃氣
爆炸的危險性也越大。所以必須考慮人體靜電能量不能超過可燃氣*小點火能量,這
與*小點火能量、人體對地電容和靜電產生率三個因素有關。應選擇上述三個因素的
*壞條件(*易引起爆炸的條件)來加以考慮。
人體電容值大致在100--250pF之間。因此我們可選取400pF為一般情況下人體電
容的*大值。
人的一般動作能產生10^(-9)C/s的靜電荷, 即使激烈的滑行動作也隻能產生
10^(-8)C/s的靜電荷。因此,為了留有裕度,我們可選10^(-8)C/s為人體靜電產生
率的上限值(上述數據參看日本《電設工業》1983年4月號)。
可燃氣的*小點火能量(Emin)因氣體種類不同而相差很大。在常見可燃氣中,E
min*小的是硫化碳(0.009mJ),大部分烴類氣體的*小點火能為0.2mJ左右。因此,
我們可取0.009mJ為*小點火能的*低值,人體所積累的*大靜電能量必須要小於0.
009mJ。
可得到W=12q^2R^2C<Emin=0.009mJ
即:R<(1/q)(2Emin/C)^(1/2)
將C=4×10^(-10)F, q=10×^(-6)C/s代入。
則,R<2.12×10^8Ω。
上述推導表明,隻要鞋的電阻不超過2.12×10^8Ω。,從防爆角度來看是**
的。打一個保險係數,我們取1×10^8Ω為防靜電鞋的上限電阻值。
凡能引起心室顫動的電流都是危險電流。觸電者能自由擺脫帶電體的電流看作是
**電流。為了**,工頻**電流不應超過10mA。所以,在工作人員穿防靜電膠底
鞋的情況下,若給一個裕度,定5mA為**電流的上限,可以按下式求出人體的工頻電
壓(250V)下,保證**的鞋的阻值。
R=V/I=250/0.005=5.0×10^4(Ω)
對照國外有關的標準:
國際標準ISO 2251《防靜電膠鞋》10^8Ω≥R≥5.0×10^4Ω。
澳大利亞靜電規範AS 1020-1970《防靜電鞋阻值》10^7Ω>R>7.5×10^4Ω。
日本勞動省JIS T8103-1979《對防靜電鞋阻值要求》AS-IS 10^8Ω>R> 10^5
Ω用於可燃物的*小點火能量為0.1mJ以上的場所。
AS-IW 10^7Ω>R>10^5Ω用於可燃物的*小點火能量為0.1mJ以下的場所。聯
邦德國路德公司生產的防靜電鞋阻值範圍為10^8Ω>R>10^5Ω。
我們從理論上計算出的防靜電膠底鞋的電阻值範圍與上述幾個國家訂出的標準基
本符合。因此,我們考慮將防靜電膠底鞋的阻值規定在10^8Ω≥R≥5.0×10^4Ω。
對於導電膠底鞋的電阻值範圍,考慮國際標準(ISO 2024)中提到:本國際標準應
用於特殊用途的有導電性能的橡膠靴,特殊用途是指完全排除任何工頻電擊的危險的
場所。例如在搬運**時,使生成的電壓*低以及在儘可能*短的時間內消除靜電的
場合。而且冇有必要規定電阻的下限。為了確保膠鞋的導電,電阻的上限規定為1.5×
10^5Ω。
澳大利亞靜電規範AS 1020-1970中規定導電鞋電阻值R≤1.5×10^5Ω。
英國政府頒布的有關標準中提到,導電鞋電阻值R≤1.5×10^5Ω。
因此,我們考慮將導電膠底鞋的電阻值範圍訂為R≤1.5×10^5Ω。
3. 防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的物理、機械性能指標
防靜電膠底鞋,導電膠底鞋的使用範圍比較廣,根據鞋的使用現場和環境要求,
它有多種形式。例如,在火藥、電子行業一般采用運動鞋、解放鞋、輕便鞋等形式;
化工行業所采用的鞋要有耐酸、堿的能力。有的行業需要耐寒的皮靴形式;有的行業
還必須考慮鞋具有防砸特性。為此,防靜電膠底鞋、導電膠底鞋不僅在電氣指標上滿
足消除人體靜電的要求,其它性能還必須滿足相應的使用條件要求。在標準中,一一
提出各項使用要求比較困難。所以,按照鞋形式的分類,我們提出物理、機械性能(伸
長率、扯斷力、磨耗等)以及鞋號、尺寸、外觀質量、特殊用途等項技術要求,要按照
所屬的國家標準和技術標準提出的技術指標,並采用規定的試驗方法進行檢驗。
4. 防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的穿用要求
在穿用過程中,為了保證防靜電膠底鞋、導電膠底鞋消除人體靜電的效果,所以
強調鞋的底部不得沾有絕緣性雜質。此外,穿鞋時所處地麵的電阻,對消除人體靜電
也有一定的影響。日本《靜電**指南》中提到,在有可能發生爆炸、火災的危險場
所,地麵的電阻要在10^8Ω以下。美國政府頒發的“**手冊”中也談到:導電地
麵的電阻必須在2.5×10^5Ω以下。鑒於尚末有此項國家標準,而且從消除人體靜電
的效果出發,我們提出在穿用防靜電膠底鞋時,所處地麵的電阻應不大於1.0×10^8
Ω。在穿用導電膠底鞋時,所處地麵的電阻應不大於1.5×10^5Ω。
當工作人員穿用防靜電鞋同時又穿著襪子時,是否會增大人體對地電阻從而對消
除靜電產生較大的影響?為此,我們測量了人穿襪子與光腳時的電阻(采用萬用表測量
),數據如下:
━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━
襪 子 類 彆 │ 人體穿襪時電阻,MΩ │ 人體光腳時電阻,MΩ
━━━━━━━━━━━┿━━━━━━━━━━━━┿━━━━━━━━━━━━
普通** │ 0.15 │ 0.08
───────────┼────────────┼────────────
普通** │ 0.3 │ 0.18
───────────┼────────────┼────────────
單 絲 襪 │ 0.31 │ 0.18
───────────┼────────────┼────────────
尼 龍 襪 │ 0.12 │ 0.05
━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━
從上列數值可看出,人在穿用普通較薄的尼龍襪子時,與光腳時的電阻相差不大。
因此不會對消除人體靜電效果產生較大的影響。日本《靜電**指南》中提到,因為
一般襪子穿上後是導電的,所以冇有必要加以考慮。但是不應穿羊毛(毛線)的化纖等
厚襪子。因此,我們僅提出在鞋的穿用過程中,注意避免穿著絕緣性強或毛製的厚襪
子。
5. 關於檢驗問題
防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的電氣性能是否能滿足要求,關係到國家財產和人身
**問題,所以對其電阻值的檢驗必須采用逐隻測量的方法。本標準公布後,將由國
家授權單位按標準規定建立檢驗單位,為國內的生產、銷售、使用單位服務,代表國
家發放產品檢驗證。各基層單位可以參考本標準建立自己的企業檢驗機構。此外,國
家檢驗單位還要對各廠的產品實行批量抽驗,對不合格者要吊銷產品檢驗證。
6. 生產廠家出廠時的檢測
當防靜電膠底鞋、導電膠底鞋出廠時、生產廠家必須按照本標準要求作靜電、導
電性能的電阻值測量自檢。測量每雙鞋的電阻值必須滿足標準的要求。
附 錄
補 充 參 考 試 驗
一、導電膠底鞋磨損後電阻值變化實驗
表 1
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鞋編號│ 1號 │ 2號 │ 3號
電阻值, Ω │ │ │
測量階段 │ │ │
────────────┼────────┼──────┼────────
磨損前 │ 0.62×10^4 │ 1.2×10^4 │ 0.8×10^4
────────────┼────────┼──────┼────────
花紋略磨損 │ 0.5×10^4 │ 1.1×10^4 │ 0.8×10^4
────────────┼────────┼──────┼────────
花紋磨掉一半 │ 0.4×10^4 │ 0.6×10^4 │ 0.7×10^4
────────────┼────────┼──────┼────────
花紋全部磨平 │ 0.5×10^4 │ 0.6×10^4 │ 0.6×10^4
━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━┷━━━━━━┷━━━━━━━━
從實驗中看出。隨著鞋底的不斷磨耗,其電阻值有所下降,但數值變化不大。
二、一般類型鞋的電阻值
表 2
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━
鞋 型 │ 電 阻 值 Ω
────────────────────┼────────────────
布底鬆緊口鞋 │ 2.1×10^8
────────────────────┼────────────────
白膠底網球鞋 │ 6.9×10^(10)
────────────────────┼────────────────
回力球鞋 │ 1.6×10^(12)
────────────────────┼────────────────
泡沫拖鞋 │ 0.4×10^9
────────────────────┼────────────────
塑料底布鞋 │ 2.9×10^9
────────────────────┼────────────────
膠底拖鞋 │ 2.5×10^9
────────────────────┼────────────────
聚乙烯底布鞋 │ 3.5×10^(10)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━━
三、酸、堿對導電膠底鞋電阻值的影響
實驗采用在含有30%的硫酸液體和含有30%的氫氧化鈉液體中,將導電膠底鞋浸冇
10h,觀察其電阻變化情況。
表 3
━━━━━━━━━┯━━━━━━━┯━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━
方 式 │ 電阻值,Ω │ 方 式 │ 電阻值,Ω
─────────┼───────┼──────────┼────────
浸硫酸液之前 │ 0.20×10^3 │ 浸氫氧化鈉液之前 │0.20×10^3
─────────┼───────┼──────────┼────────
浸硫酸液之後 │ 0.37×10^3 │ 浸氫氧化鈉液之後 │0.23×10^3
━━━━━━━━━┷━━━━━━━┷━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━
四、長時間保存後鞋的電阻值變化問題
對於防靜電膠鞋、導電膠鞋在經過一段時間後,其主要指標-電阻是否變化很大,
必須給予考慮。我們選用導電鞋做下列試驗。
1. 高溫老化試驗
將導電膠底鞋在100℃的恒溫箱中放置10h,測定經過高溫老化後鞋的電阻值,數
據如表4。
表 4
━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━
型 式 │ 電阻值,Ω │ 電阻值,Ω
────────────┼──────────────┼─────────
高溫老化前 │ 0.89×10^5 │ 2.0×10^3
────────────┼──────────────┼─────────
高溫老化後 │ 0.12×10^5 │ 1.0×10^3
━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━
可以看出,經過高溫老化後,鞋的電阻值雖然有一點變化但不超過一個數量值,
我們認為是允許的。
2. 長期觀察試驗
在一年的時間內,每隔一段時間測量一次鞋的電阻值,觀察其變化勢向。數據列
於表5。
表 5
━━━━━━┯━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━
時 間 │ 1號鞋電阻值 Ω │ 2號鞋電阻值 Ω │ 3號鞋電阻值 Ω
──────┼─────────┼─────────┼──────────
1981年8月 │ 0.75×10^3 │ 0.33×10^3 │ 0.30×10^3
9月 │ 0.71×10^3 │ 0.33×10^3 │ 0.31×10^3
10月 │ 0.53×10^3 │ 0.41×10^3 │ 0.26×10^3
11月 │ 0.72×10^3 │ 0.42×10^3 │ 0.30×10^3
12月 │ 0.75×10^3 │ 0.61×10^3 │ 0.34×10^3
1982年1月 │ 0.75×10^3 │ 0.60×10^3 │ 0.36×10^3
2月 │ 0.72×10^3 │ 0.60×10^3 │ 0.39×10^3
3月 │ 0.71×10^3 │ 0.67×10^3 │ 0.55×10^3
4月 │ 0.55×10^3 │ 0.47×10^3 │ 0.32×10^3
6月 │ 0.61×10^3 │ 0.67×10^3 │ 0.27×10^3
7月 │ 0.95×10^3 │ 0.71×10^3 │ 0.34×10^3
━━━━━━┷━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━
在一年的時間內,從鞋的電阻值測量來看,電阻值變化範圍不大。
本標準適用於在易燃、易爆等場所中,作業人員為消除人體靜電而穿用的防靜電
膠底鞋和導電膠底鞋。
本標準是參照ISO 2251和ISO 2024製訂的
1 穿著場所
1.1 防靜電膠底鞋
防靜電膠底鞋主要用於為防止因人體帶有靜電而可能引起燃燒、爆炸的場所(例如,
橡膠、化工、印刷、醫療、電子等行業的某些場所)。同時,它也能避免由於250V以下
電氣設備所偶然引起的對人體的電擊和火災。
1.2 導電膠底鞋
導電膠底鞋主要用於為防止因人體帶有靜電而引起火災、爆炸的場所(例如,火工
行業的某些場所)。但它僅適用於作業人員不會遭受電擊的場所。
1.3 對於維護動力設備或處理高壓電氣設備有觸電危險的工作人員,禁止穿用防靜
電膠底鞋、導電膠底鞋。
2 性能指標
2.1 電氣性能指標
2.1.1 防靜電膠底鞋
在鞋的穿用期間,按GB 4386-84《防靜電膠底鞋、導電膠底鞋電阻值測量方法
》進行測量。防靜電膠底鞋鞋底的電阻必須在0.5×10^5Ω到1.0×10^8Ω範圍內。
2.1.2 導電膠底鞋
在鞋的穿用期間,按GB 4386-84。導電膠底鞋鞋底的電阻值必須不大於1.5×
10^5Ω。
2.2 其他性能指標
2.2.1 防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的其他性能要求,必須符合相應鞋類的國家標準
和技術要求。
2.2.2 進行防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的結構設計和選擇用料時,必須考慮到使鞋
底部的電阻在磨損、汙染的影響下變化*小。
2.2.3 對具有特殊要求的防靜電膠底鞋、導電膠底鞋(例如,需具有耐酸、堿、油
等性能)還應符合相應的技術標準。
3 穿用要求
3.1 為確保消除人體靜電的效果,穿用防靜電膠底鞋時,所處地麵的電阻應不大於
1.0×10^8Ω;穿用導電膠底鞋時,所處地麵的電阻應不大於1.5×10^5Ω。
3.2 在鞋的穿用過程中,防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的底部不得沾有絕緣性的雜質。
3.3 在鞋的穿用過程中,注意避免同時穿著絕緣性強或毛製的厚襪子,以及絕緣性
鞋墊等。
4 鞋底的電氣性能檢驗
防靜電膠底鞋、導電膠底鞋鞋底的電阻值應按GB 4386-84所規定的方法、程序
進行測量。
5 質量監督
5.1 國家授權檢驗單位對生產防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的企業的技術條件,工藝
設備等項進行審查。該企業各項指標達到要求,並正式得到產品檢驗證書後,才能生
產、銷售防靜電膠底鞋、導電膠底鞋。
5.2 防靜電膠底鞋、導電膠底鞋出廠前,生產廠必須對每隻鞋鞋底的電氣性能進行
檢驗,達到標準要求後,鞋才能出廠。合格產品要具有合格證。在每雙鞋中,應附有
簡單的說明書,說明產品性能、使用範圍、條件以及出廠時間等。
5.3 國家授權的檢驗單位有權對企業生產的防靜電膠底鞋、導電膠底鞋進行定期或
不定期的抽樣檢驗。對不按照標準進行生產、產品質量低劣的企業,該檢驗單位有權
提出警告或吊銷產品合格證。
6 標誌
6.1 防靜電膠底鞋
在鞋的適當部位,要有明顯的標誌,同時要在鞋裡幫上,打印“防靜電”字樣。
6.2 導電膠底鞋
在鞋的適當部位,要有明顯的標誌,同時要在鞋裡幫上,打印“導電”字樣。
《防靜電膠底鞋、導電膠底鞋**
技術條件》編製說明
一、編 製 過 程
《防靜電膠底鞋、導電膠底鞋**技術條件》是勞動人事部勞動保護局委托北京
市勞動保護科學研究所起草編製的。接受這項任務後,首先對我國防靜電膠底鞋和導
電膠底鞋的生產和使用情況進行了重點調研,並收集、查閱了有關國內外資料,確定
了標準中需要研究的項目及進行試驗的方案,然後建立實驗裝置,進行試驗研究。在
上述工作的基礎上,起草了國家標準《防靜電膠底鞋、導電膠底鞋**技術條件》。
了為慎重起見,我們先後兩次向生產廠家和火藥、化工、石油、航天、煤炭等行
業的使用部門以及大專院校、研究機關近一百五十個單位發出了征求意見稿。在分析
和研究有關建議的基礎上重新做了修改。
在此工作中,得到的勞動人事部的指導和支持,得到國內有關各行業的幫助,促
進了工作的開展。
二、國內外情況
1. 國內情況
隨著工業的發展,人體靜電引起的災害日益受到重視。解決災害的重要措施之一
是工作人員穿用防靜電鞋和導電鞋。在上級有部單位的指導下,在國內火藥、電子、
石油、化工等部門的要求以及國內有關大學、科研單位的支持下,近幾年國內已開始
生產防靜電膠底鞋和導電膠底鞋。由於鞋的生產曆史短暫,對鞋的技術指標、檢驗方
法以及使用條件等一係列問題冇有明確、統一的規定。因此,防靜電膠底鞋、導電膠
底鞋的製造廠家、銷售部門、使用單位都希望能有一個具有指導性的技術文件供大家
共同遵循。既能正確指導鞋的生產和使用,又能對產品的性能質量給以檢驗、控製,
以確保**。因此,製訂防靜電膠底鞋、導電膠底鞋標準勢在必行。
2.國外情況
國外對靜電引起的危害早已重視,並在一定範圍內使用防靜電鞋和導電鞋。有的
國家,如澳大利亞,對於防靜電鞋的使用範圍作出了明確規定。據我們所掌握的國外
資料進行分析,在七十年代以前對防靜電膠鞋的測量方法與現在有所不同。例如,在
五十年代美國政府頒發的“**手冊”中提到,檢驗導電鞋電阻值的方法是在鞋上施
加一定的重量,模擬人體穿鞋時的情況進行測量。隨著防靜電鞋和導電鞋的應用及研
究,包括美國、蘇聯、英國、法國等二十多個成員國的國際標準化組織(ISO)於1972
年頒布了抗靜電膠靴和導電膠靴的標準。在電阻值的範圍、防靜電鞋和導電鞋的區分
以及電阻值的測量方法等方麵提出了較成熟的意見。這個標準反映了近年來各國在防
靜電鞋、導電鞋研究中較為先進而又能為多數國家所接受的內容,必將對各國的標準
產生影響。
三、製訂本標準的主導思想
我們製訂這項標準,是在認真分析國外有關標準、收集和研究國內現有的生產水
平和使用單位意見的基礎上進行的。在製訂標準綱要時,考慮到國內現有生產的防靜
電鞋、導電鞋都是以橡膠為基材,而且據我們查閱到的國外有關標準都是以橡膠為基
材的防靜電鞋和導電鞋的標準。從國外情況來看,導電橡膠製品的測量方法比較成熟。
鑒於國內外情況,我們確定將標準的內容定為防靜電膠底鞋和導電膠底鞋。
根據國務院關於製訂標準要積極采用國際標準的精神,我們認為目前關於防靜電
膠底鞋和導電膠底鞋的主要指標和測量方法在國外已經比較成熟,有些條款經過分析
和驗證後可以引用。在考慮國內現有的生產條件和技術條件的基礎上,對於國際標準
中比較繁冗的地方進行合理的簡化。
綜上所述,本標準以從消除人體靜電為目的的防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的電阻
值範圍、使用條件為重點,內容儘量簡單扼要,對細節不做過多的規定,不過多考慮
特殊情況,製訂的標準要通用性強,以便供生產、使用部門采用。今後,隨著國民經
濟的發展和**工作的需要,可能出現各種新情況、新產品、新要求、那時再對本標
準進行補充和修訂。
四、標準中條款的說明
在標準中,我們訂出防靜電膠底鞋和導電膠底鞋有關條款,下麵將有關條款製訂
的依據分彆加以說明。
1. 防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的使用範圍
防靜電膠底鞋、導電膠底鞋是屬於特殊用途的專用鞋,穿用此類型鞋時,可以對
消除人體靜電起良好的作用。對由於其它因素產生的靜電(如設備帶有靜電而引起危害
)不屬於本標準考慮的內容。因此,特彆強調此種鞋是用於解決由於人體靜電而引起事
故的場所。
對於防靜電鞋和導電鞋的區彆,國際標準(ISO 2251、ISO 2024)指出,防靜電
鞋具有防靜電性能,導電鞋具有良好的導電性能。防靜電鞋可用於可能形成潛在電氣
故障的場所,以及需要有一個較低電阻的場所。也就是說,對於存在250V的外露電流,
而且電氣設備由於故障有可能導致對人體電擊的場所。為了對工作人員有可靠的保護,
防靜電製品的電阻值*低限度為0.5×10^5Ω。導電鞋作於完全不存在有使工作人員
遭受工頻電電擊危險的場所。例如,在搬運火藥、**時,使之生成的人體靜電電壓
*低以及在儘可能短的時間內消除靜電的場所。因此冇有必要規定電阻的下限,為確
保導電膠底鞋的導電性能,它的電阻值上限規定為1.5×10^5Ω。
根據國際標準的條文以及我們的實驗,防靜電膠底鞋、導電膠底鞋都以消除人體
靜電為目的。防靜電膠底鞋不僅用於防止人體靜電,而且可以防止人不慎觸及250V工
頻電所帶來的危險。導電膠底鞋不僅在儘可能短的時間內消除人體靜電,而且使人體
所帶有的靜電電壓*低。但僅能用於工作人員不會遭到電擊的場所。
2. 防靜電膠底鞋和導電膠底鞋的電阻值要求
當工作人員直接穿鞋站在地麵上時,人體所帶有的靜電電荷可通過腳、鞋底流入
大地,由於存在著人體對地麵電阻(R),和人體對地電容(C),因此對電荷的消散
有很大的影響。人體對地電阻可認為是由人體電阻與鞋底電阻對地之和。一般來講,
人體電阻在1000--1500Ω之間,遠小於鞋底對地電阻值,故可予以忽略,即認為人體
對地電阻為鞋底對地電阻。
人體穿鞋時的對地等效電路如下圖所示。
q
→┬─────────┐───┬──
│ │ │
┌┴┐ │ │
│ │ │
│ │R ─┴─ C V(t)
└┬┘ ─┬─ │
↓I(t) │ │
└────┬────┘───┴──
─┴─
──
─
圖中,C表示人體對地電容:R表示人體對地電阻;q表示人體靜電荷產生率(C/s);
I(t)表示人體靜電荷泄漏率;V(t)表示人體電位;而且,我們用Q(t)來表示人體所帶
有的靜電量。因此,不難寫出人體帶有靜電荷的動態方程式:
dQ(t)=[q-I(t)]dt (1)
因為,Q(t)=C·V(t)=C·R·I(t)
故(1)式可改寫為:
dQ(t)/dt+Q(t)/RC=q (2)
解(2)式,則,Q(t)=qRC+Ce^(-t/RC)
利用初始條件[t=0時,Q(0)=0],可得到:
Q(t)=qRC(1-e^(t/RC))
而V(t)=CQ(t)=qR(1-e^(t/RC))
當t→∞時,
Q=qRC (Q、V為達到平衡時人體所帶電量和人體電位。)
V=qR
而人體貯存的靜電能為:W=(1/2)CV^2=(1/2)QV=Q^2/(2C)
或W=(1/2)q^2R^2C
人體對地電阻R越大,人體所積累的能量也越大, 因而人體靜電放電引起可燃氣
爆炸的危險性也越大。所以必須考慮人體靜電能量不能超過可燃氣*小點火能量,這
與*小點火能量、人體對地電容和靜電產生率三個因素有關。應選擇上述三個因素的
*壞條件(*易引起爆炸的條件)來加以考慮。
人體電容值大致在100--250pF之間。因此我們可選取400pF為一般情況下人體電
容的*大值。
人的一般動作能產生10^(-9)C/s的靜電荷, 即使激烈的滑行動作也隻能產生
10^(-8)C/s的靜電荷。因此,為了留有裕度,我們可選10^(-8)C/s為人體靜電產生
率的上限值(上述數據參看日本《電設工業》1983年4月號)。
可燃氣的*小點火能量(Emin)因氣體種類不同而相差很大。在常見可燃氣中,E
min*小的是硫化碳(0.009mJ),大部分烴類氣體的*小點火能為0.2mJ左右。因此,
我們可取0.009mJ為*小點火能的*低值,人體所積累的*大靜電能量必須要小於0.
009mJ。
可得到W=12q^2R^2C<Emin=0.009mJ
即:R<(1/q)(2Emin/C)^(1/2)
將C=4×10^(-10)F, q=10×^(-6)C/s代入。
則,R<2.12×10^8Ω。
上述推導表明,隻要鞋的電阻不超過2.12×10^8Ω。,從防爆角度來看是**
的。打一個保險係數,我們取1×10^8Ω為防靜電鞋的上限電阻值。
凡能引起心室顫動的電流都是危險電流。觸電者能自由擺脫帶電體的電流看作是
**電流。為了**,工頻**電流不應超過10mA。所以,在工作人員穿防靜電膠底
鞋的情況下,若給一個裕度,定5mA為**電流的上限,可以按下式求出人體的工頻電
壓(250V)下,保證**的鞋的阻值。
R=V/I=250/0.005=5.0×10^4(Ω)
對照國外有關的標準:
國際標準ISO 2251《防靜電膠鞋》10^8Ω≥R≥5.0×10^4Ω。
澳大利亞靜電規範AS 1020-1970《防靜電鞋阻值》10^7Ω>R>7.5×10^4Ω。
日本勞動省JIS T8103-1979《對防靜電鞋阻值要求》AS-IS 10^8Ω>R> 10^5
Ω用於可燃物的*小點火能量為0.1mJ以上的場所。
AS-IW 10^7Ω>R>10^5Ω用於可燃物的*小點火能量為0.1mJ以下的場所。聯
邦德國路德公司生產的防靜電鞋阻值範圍為10^8Ω>R>10^5Ω。
我們從理論上計算出的防靜電膠底鞋的電阻值範圍與上述幾個國家訂出的標準基
本符合。因此,我們考慮將防靜電膠底鞋的阻值規定在10^8Ω≥R≥5.0×10^4Ω。
對於導電膠底鞋的電阻值範圍,考慮國際標準(ISO 2024)中提到:本國際標準應
用於特殊用途的有導電性能的橡膠靴,特殊用途是指完全排除任何工頻電擊的危險的
場所。例如在搬運**時,使生成的電壓*低以及在儘可能*短的時間內消除靜電的
場合。而且冇有必要規定電阻的下限。為了確保膠鞋的導電,電阻的上限規定為1.5×
10^5Ω。
澳大利亞靜電規範AS 1020-1970中規定導電鞋電阻值R≤1.5×10^5Ω。
英國政府頒布的有關標準中提到,導電鞋電阻值R≤1.5×10^5Ω。
因此,我們考慮將導電膠底鞋的電阻值範圍訂為R≤1.5×10^5Ω。
3. 防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的物理、機械性能指標
防靜電膠底鞋,導電膠底鞋的使用範圍比較廣,根據鞋的使用現場和環境要求,
它有多種形式。例如,在火藥、電子行業一般采用運動鞋、解放鞋、輕便鞋等形式;
化工行業所采用的鞋要有耐酸、堿的能力。有的行業需要耐寒的皮靴形式;有的行業
還必須考慮鞋具有防砸特性。為此,防靜電膠底鞋、導電膠底鞋不僅在電氣指標上滿
足消除人體靜電的要求,其它性能還必須滿足相應的使用條件要求。在標準中,一一
提出各項使用要求比較困難。所以,按照鞋形式的分類,我們提出物理、機械性能(伸
長率、扯斷力、磨耗等)以及鞋號、尺寸、外觀質量、特殊用途等項技術要求,要按照
所屬的國家標準和技術標準提出的技術指標,並采用規定的試驗方法進行檢驗。
4. 防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的穿用要求
在穿用過程中,為了保證防靜電膠底鞋、導電膠底鞋消除人體靜電的效果,所以
強調鞋的底部不得沾有絕緣性雜質。此外,穿鞋時所處地麵的電阻,對消除人體靜電
也有一定的影響。日本《靜電**指南》中提到,在有可能發生爆炸、火災的危險場
所,地麵的電阻要在10^8Ω以下。美國政府頒發的“**手冊”中也談到:導電地
麵的電阻必須在2.5×10^5Ω以下。鑒於尚末有此項國家標準,而且從消除人體靜電
的效果出發,我們提出在穿用防靜電膠底鞋時,所處地麵的電阻應不大於1.0×10^8
Ω。在穿用導電膠底鞋時,所處地麵的電阻應不大於1.5×10^5Ω。
當工作人員穿用防靜電鞋同時又穿著襪子時,是否會增大人體對地電阻從而對消
除靜電產生較大的影響?為此,我們測量了人穿襪子與光腳時的電阻(采用萬用表測量
),數據如下:
━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━
襪 子 類 彆 │ 人體穿襪時電阻,MΩ │ 人體光腳時電阻,MΩ
━━━━━━━━━━━┿━━━━━━━━━━━━┿━━━━━━━━━━━━
普通** │ 0.15 │ 0.08
───────────┼────────────┼────────────
普通** │ 0.3 │ 0.18
───────────┼────────────┼────────────
單 絲 襪 │ 0.31 │ 0.18
───────────┼────────────┼────────────
尼 龍 襪 │ 0.12 │ 0.05
━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━
從上列數值可看出,人在穿用普通較薄的尼龍襪子時,與光腳時的電阻相差不大。
因此不會對消除人體靜電效果產生較大的影響。日本《靜電**指南》中提到,因為
一般襪子穿上後是導電的,所以冇有必要加以考慮。但是不應穿羊毛(毛線)的化纖等
厚襪子。因此,我們僅提出在鞋的穿用過程中,注意避免穿著絕緣性強或毛製的厚襪
子。
5. 關於檢驗問題
防靜電膠底鞋、導電膠底鞋的電氣性能是否能滿足要求,關係到國家財產和人身
**問題,所以對其電阻值的檢驗必須采用逐隻測量的方法。本標準公布後,將由國
家授權單位按標準規定建立檢驗單位,為國內的生產、銷售、使用單位服務,代表國
家發放產品檢驗證。各基層單位可以參考本標準建立自己的企業檢驗機構。此外,國
家檢驗單位還要對各廠的產品實行批量抽驗,對不合格者要吊銷產品檢驗證。
6. 生產廠家出廠時的檢測
當防靜電膠底鞋、導電膠底鞋出廠時、生產廠家必須按照本標準要求作靜電、導
電性能的電阻值測量自檢。測量每雙鞋的電阻值必須滿足標準的要求。
附 錄
補 充 參 考 試 驗
一、導電膠底鞋磨損後電阻值變化實驗
表 1
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鞋編號│ 1號 │ 2號 │ 3號
電阻值, Ω │ │ │
測量階段 │ │ │
────────────┼────────┼──────┼────────
磨損前 │ 0.62×10^4 │ 1.2×10^4 │ 0.8×10^4
────────────┼────────┼──────┼────────
花紋略磨損 │ 0.5×10^4 │ 1.1×10^4 │ 0.8×10^4
────────────┼────────┼──────┼────────
花紋磨掉一半 │ 0.4×10^4 │ 0.6×10^4 │ 0.7×10^4
────────────┼────────┼──────┼────────
花紋全部磨平 │ 0.5×10^4 │ 0.6×10^4 │ 0.6×10^4
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從實驗中看出。隨著鞋底的不斷磨耗,其電阻值有所下降,但數值變化不大。
二、一般類型鞋的電阻值
表 2
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鞋 型 │ 電 阻 值 Ω
────────────────────┼────────────────
布底鬆緊口鞋 │ 2.1×10^8
────────────────────┼────────────────
白膠底網球鞋 │ 6.9×10^(10)
────────────────────┼────────────────
回力球鞋 │ 1.6×10^(12)
────────────────────┼────────────────
泡沫拖鞋 │ 0.4×10^9
────────────────────┼────────────────
塑料底布鞋 │ 2.9×10^9
────────────────────┼────────────────
膠底拖鞋 │ 2.5×10^9
────────────────────┼────────────────
聚乙烯底布鞋 │ 3.5×10^(10)
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━━
三、酸、堿對導電膠底鞋電阻值的影響
實驗采用在含有30%的硫酸液體和含有30%的氫氧化鈉液體中,將導電膠底鞋浸冇
10h,觀察其電阻變化情況。
表 3
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方 式 │ 電阻值,Ω │ 方 式 │ 電阻值,Ω
─────────┼───────┼──────────┼────────
浸硫酸液之前 │ 0.20×10^3 │ 浸氫氧化鈉液之前 │0.20×10^3
─────────┼───────┼──────────┼────────
浸硫酸液之後 │ 0.37×10^3 │ 浸氫氧化鈉液之後 │0.23×10^3
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四、長時間保存後鞋的電阻值變化問題
對於防靜電膠鞋、導電膠鞋在經過一段時間後,其主要指標-電阻是否變化很大,
必須給予考慮。我們選用導電鞋做下列試驗。
1. 高溫老化試驗
將導電膠底鞋在100℃的恒溫箱中放置10h,測定經過高溫老化後鞋的電阻值,數
據如表4。
表 4
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型 式 │ 電阻值,Ω │ 電阻值,Ω
────────────┼──────────────┼─────────
高溫老化前 │ 0.89×10^5 │ 2.0×10^3
────────────┼──────────────┼─────────
高溫老化後 │ 0.12×10^5 │ 1.0×10^3
━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━
可以看出,經過高溫老化後,鞋的電阻值雖然有一點變化但不超過一個數量值,
我們認為是允許的。
2. 長期觀察試驗
在一年的時間內,每隔一段時間測量一次鞋的電阻值,觀察其變化勢向。數據列
於表5。
表 5
━━━━━━┯━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━
時 間 │ 1號鞋電阻值 Ω │ 2號鞋電阻值 Ω │ 3號鞋電阻值 Ω
──────┼─────────┼─────────┼──────────
1981年8月 │ 0.75×10^3 │ 0.33×10^3 │ 0.30×10^3
9月 │ 0.71×10^3 │ 0.33×10^3 │ 0.31×10^3
10月 │ 0.53×10^3 │ 0.41×10^3 │ 0.26×10^3
11月 │ 0.72×10^3 │ 0.42×10^3 │ 0.30×10^3
12月 │ 0.75×10^3 │ 0.61×10^3 │ 0.34×10^3
1982年1月 │ 0.75×10^3 │ 0.60×10^3 │ 0.36×10^3
2月 │ 0.72×10^3 │ 0.60×10^3 │ 0.39×10^3
3月 │ 0.71×10^3 │ 0.67×10^3 │ 0.55×10^3
4月 │ 0.55×10^3 │ 0.47×10^3 │ 0.32×10^3
6月 │ 0.61×10^3 │ 0.67×10^3 │ 0.27×10^3
7月 │ 0.95×10^3 │ 0.71×10^3 │ 0.34×10^3
━━━━━━┷━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━
在一年的時間內,從鞋的電阻值測量來看,電阻值變化範圍不大。