海洋开发用全固态Ag∕AgCl电场传感器内阻测试研究.pdf

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1、第45卷第9期2015年9月中国海洋大学学报PERIODICALOFOCEANUNIVERSITY0FCHINA45(9)：086～089Sept．，2015海洋开发用全固态Ag／AgCl电场传感器内阻测试研究8柴方月01，宰学荣2，付玉彬1粜。，田雨华1，裴建新3(中国海洋大学1．材料科学与工程研究院；2．化学化工学院；3．海洋地球科学学院，山东青岛266100)摘要：本文探索了一种全固态Ag／AgCl电场传感器欧姆内阻和极化内阻的测试新方法。即通过直流电源控制流经电场传感器的电流，记录电源接通前后电场传感器的电势差ut和U2，同时记录直流

2、电源接通后电流表的读数J，利用公式R—lU，一队f／，，即可得出两个电场传感器之间的内阻值。流经电场传感器的电流要控制在微安数量级内，在此范围内电场传感器的极化可以迅速恢复，不会损坏电场传感器。本文还总结了不同极化时间和极化电流条件下，极化内阻的变化规律，并对其产生机理进行了分析。关键词：全固态Ag／AgCl电极；电场传感器；欧姆内阻；极化内阻；测试方法中图法分类号：TM91l文献标志码：A文章编号：1672—5174(2015)09—086—04DOI：10．16441／j．cnki．hdxb．20140228全固态Ag／AgCl电场传感器

3、(下文中以“Ag／AgCl电极”代替)由于其较好的极差稳定性和对低频率电场的灵敏反应特性，在探测舰船轴频电场、海底电磁探测甚至是生物和医学等领域有着广泛的应用[13

4、。根据电磁探测要求，Ag／AgCl电极的内阻是一项重要指标，内阻越小，在受到同样的电流扰动时，电场传感器的极差变化越小，则电极的抗极化性能越强[4]。目前测量Ag／AgCl电极的内阻主要有2种方法，一种是直接用万用电表的欧姆档进行测量；另一种是利用电化学工作站的阻抗测试得到[5]。这两种方法在测量电解法制备的Ag／AgCl电极过程中流经电场传感器的电流较大，引起电场传感器的强烈极

5、化，测试完成后极差需要长时间恢复，甚至直接损坏电极。因此选择一种合适内阻的测量方法有着重要的意义。1测量方法及测量原理全固态Ag／AgCl电极在测量电场过程中，都是成对使用，所以影响其使用性能的内阻部分不仅包括自身的欧姆内阻，还有使用过程中的极化内阻，电极对之间溶液的内阻。由于电极对之间本身存在电势差，加上溶液，整个系统可等效为一个电源。整个电源的内阻才是实际使用过程中影响使用性能的关键部分。利用等效电源法[6

6、，将此电路理解为一个等效电源。即可通过等效电源法计算其内阻。在数据采集仪(Agi—lent34972A)直接测量电压的过程中，仪器内

7、阻约为107Q，而配对成功的电场传感器之间的极差为1×10_4V以下，根据欧姆定律，j—U／R，回路中电流约为10_11A，电流基本忽略，测量到的极差就是纯电源的开路电压，即电动势E。设计如图1所示的电路，通过外加直流电源提高回路中的电流，使其达到可测量范围。电流为流经数据采集仪和电场传感器的电流之和。电解法制备的Ag／AgCl电极的内阻与数据采集仪的内阻比例约为1：107，则电流的比例为内阻的反比，为107：1，在总电流为10越的情况下，流经数据采集仪的电流为10-12A，忽厂1—■l—≮7——(a保温箱Insulationcan；b恒温水

8、浴槽。Constant{emperaturewaterbath；cAg／AgCl电极对。Electrodecouple；d3．5％的NaCI溶液。TheNaClsolution(massfraction3．5％)．)图1内阻测量示意图Fig．1Schematicdiagramofresistancemeasurement*基金项目：国家高技术研究发展计划一深水可控源电磁勘探系统开发项目(2012AA09A201)资助收稿日期：2014—07—07；修订日期：2014—09—03作者简介：柴方刚(1989一)，男，硕士生。E-mail：chai

9、fanggan95335@163．com**通讯作者：E—mail：ffyybb@OUC．edu．cn9期柴方刚，等：海洋开发用全固态Ag／AgCl电场传感器内阻测试研究略不计。所以电流表测量的电流直接理解为流经电场传感器的电流。在5℃恒温条件下，将一组自制Ag／AgCl电极(30cmX05cm)紧靠在一起放人浓度为3．5％的NaCl溶液中浸泡，稳定2～3d。待其极差稳定之后，选取其中一对Ag／AgCl电极，用数据采集仪测量此对电极的极差U。。将数控直流电源、可调变阻箱、电流表与电场传感器串联，数据采集仪与Ag／AgCl电极对并联；将内阻箱调

10、节到20kQ，开关闭和，立刻记录数据采集仪测量到的极差U2和电流表的读数j。求得前后两次电场传感器的极差变化值U—IU2一U。I，根据欧姆定律尺一LyJ—l(U—U