交流阻抗数据分析系统

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第2卷第3期(1990)腐蚀科学与防护技术9(总122)交流阻抗数据分析系统张鉴清曹楚南(中国科学院金属腐蚀与防护研穷昕腐蚀科学开放实验室沈阳1100l5)摘耍在IBM-pC机上建立7交流阻抗熬据分析秉统。该系统具有：(1)计算理论阻抗谱(2)阻抗图谱的屏幕显示与绘制(3)阻抗磷的曲线拟舍，(4)袭据可靠性及扭合结果的捡验等4个功能功能(1)与(2)，可寿阻抗谱所对应的等效电路的确定提供撑己据。幼能(3)拥有的苦干曲线拟舍程序中，有1个利用自行收敛的随机尝试法进行曲线拟合，可将阻抗数据对2个普遍的阻抗表达式进行拟合。

2、功能(4)则是利用K—K转换对阻抗数据的可靠性进行检验的可能性，琏行7初步的尝试。一、前言交流阻抗技术在电化学领域得搿广泛应用的同时，在腐蚀科学领域也日益受到重视。园为这种技术可以获得有关腐蚀机理的信息，且有可能被用作腐蚀监测。自从Epelboin及其台作者[1)将交流阻抗技术引入腐蚀科学，这种技术日益普及，且涉及到腐蚀科学的各个领域。人们用这种技术做了大量的工作。不过，正如Mansfeld[2]最近指出的那样；“童今为止，这种技术的应用积累了大量的实验数据，而缺乏对之分析解释。⋯要很好地应用交流阻抗技术，很重要的一步是用适当的模塑来描述观察到的实验现象，且从目前

3、的收集数据阶段走向分折数据阶段。我们的交流阻抗数据分析系统正是为此目的而发展的。该系统具有4个功能，下面结合这4个功能对之进行详细的介绍。二、理论阻抗谱的计算只要知道等效电路及阻抗表达式，很窖易在计算机上通过输入参数值来计算一定频率范围向的阻抗理论值。系统中收入了一些文献中常见的等效电路以及2个基于稳态过程的稳定性条件而推导出来的阻抗表达式(8]。若电极过程除电极电位外还有另外一个或两个状态变量，那么在电极过程中不受传4质过程影响的情况下，其阻抗表达式可分别由式(1)或式(2)给出：Z(n))=s+i+击+维普资讯http://www.cqvip.comZ([【]

4、)=Rs+(2)专一、风为溶液电阻，C为双电屡电容，∞为角频率，+]∞与击D写亍]则为2个不同情况下的法拉第导纳的表达式。其中t为电化学反虚电阻，、B、D、、及B、口都为参数，按照稳定性条件的要求，月t>O，D>O>0及d>0这些参数的物理意义及量纲，文献中[3]有详细的介绍。根据文献[3)的分析，以输入的参数值不同，可从这2个阻抗表达式得到20种不同类型的阻抗谱，而这些阻抗谱X可归之为7个不同等效电路。图1—3为不同参数代入式(1)、(2)进行计算得耕的阻抗谱图。薯姜岂{童Ftg．L．TheBodeplotlot．ttquatto．(1-)Fig·2TheNyq

5、uinplD￡fortheequ&Liott(1)(Ⅱt0C,dl~IE‘Rt一50a=lB=一0．01)(R=OCdl=tE一4RL=10a=1B=0．I)Fig．3ThNyqttts,"pIo±forthe啦ttation(2)(H0CdI盏1E‘‘Rt=10A=0．1B=1D1T=ZO维普资讯http://www.cqvip.com阻抗图谱的屏幕显示与绘制现在文献中常见的阻抗谱图是Nyquist圈，但Mansfeld㈨强烈主张在腐蚀科学领域应用阻抗技术时用Bode图为阻抗的标准谱图。其实，这2种形式的阻抗谱图都有各自的长处。将阻抗数据作成合适的谱圈是阻抗数据

6、分析的一个重要费骤，因此，一个好的数据分析系统应该具有多种形式谱斟。本系统的作图程序能够绘出Bode图(圈1)，Nyquisc图(图2，3)，复平面导纳图，Randles图以及logZ~。(1ogZ~，log一二～＼一lrlogY，)对16go作图等5种类型的阻抗谱图可以在计算机屏幕上显示图形，且可以将图用打珂J机硬拷贝或用绘图仪绘制当对阻抗数据绘出Randies图时，应先扣除溶液电阻风的影响。这个lCs值可在预先测定的情况下输入，也可通过高频端的阻抗数据拟台求得。Man：sfeld[5]曾给出了一个Warbarg阻抗的一般公式：。ZcD：·(∞)Ⅱ一，(3)式(

7、3)中，一1．∞为角频率，K为常数，一1

8、对图4中高