一种用于电化学的装置——恒流器
时间：2024-07-16 阅读：159
什么是恒流器？
恒电流器是一种用于电化学的装置。
该装置对样品施加电压，引起化学反应，并检测化学反应引起的物理量的变化。恒电流仪通常与恒电位仪结合使用，恒电位仪也是电化学中使用的测量装置。
这两个设备控制包含三种类型电极的单元：样品电极、对电极和参比电极。恒电位仪和恒电流仪控制不同的东西；前者控制电压，后者控制电流。
恒流器的用途
恒流器用于计时电位法和电池放电/充电测试。
1. 计时电位法
这是一种通过跟踪电位随时间的变化来测量数据的方法。通常，与电化学反应相关的参数是通过使恒定电流通过样品电极并且在样品电极和电解质之间没有流动来获得的。
获得的参数包括参与氧化还原反应的物质的浓度和扩散系数。为了处理电解质中存在的成分的氧化还原反应，使用不易溶解成离子的铂作为测量的电极。
2. 电池放电和充电
电池有两种类型：一次电池和二次电池。原电池是一次性电池，只能放电。另一方面，二次电池是可以放电和充电并且可以重复使用的电池。
恒流器用于评估放电和充电的性能。锂离子电池是可放电和再充电的电池的示例。锂离子电池用作智能手机和混合动力汽车的电池。
恒电流原理
恒流器不仅需要测量被测物体，还需要信号发射器和PC。频率响应分析仪 (FRA) 用作信号发射器。 FRA 添加了恒定频率的正弦曲线。 FRA 输出的正弦曲线被输入到恒流器并生成电压。恒流器内产生的电压使电流流过待测物体，样品发出的响应信号被输入至恒流器。
输入到恒流器的信号被转换成波并输入到FRA。此时，生成与输入的正弦波相比相位偏移了ω(欧米伽)的正弦(ω)波。请注意，相移根据测量对象而变化。
sin (ω) 波在 FRA 内进行傅里叶变换，仅提取测量频率处的分量。最后将傅里叶变换提取的数据发送至PC机。监控该值可以定量评估该参数。
有关恒电流仪的其他信息
1. FRA原理
FRA（Frequency Response Analyzer），也称为频率响应分析仪，是一种向被测物体施加正弦波信号并观察其频率响应的设备。 FRA 使用称为单正弦相关 (SSC) 的数字相关方法来确定阻抗。
FRA 是电化学测量应用中常用的测量方法，因为它可以实现非常高精度的测量，基本幅度精度为 0.1%，基本相位精度为 0.1 度。从测量目标返回的响应信号是不仅包括输入信号频率还包括其他频率分量的信号。
FRA将响应信号乘以与输入信号同相的正弦波和相移90度的正弦波，得到仅输入信号频率的频率。通过分为实部和虚部，可以在响应信号中获得与输入信号相同的频率分量。
2. FRA的特点
FRA的特点之一是其出色的降噪功能。 FRA 可以通过使用单正弦相关方法的单次测量将高频分量降低至 -60 dB 或更低，并且可以通过增加积分次数来消除更多噪声分量。即使您要分析的信号的幅度低于噪声，也可以将其提取出来。
另一个优点是可测量的频率范围很宽（10uHz至1MHz）。由于内部振荡器的输出也经过数字处理，因此不存在波形失真。