[發(fā)明專利]一種海洋用Ag/AgCl電場傳感器內阻測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410218534.1
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN105092979B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設計）人: 李予國;柴方剛;付玉彬
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01R27/14
• 分類號: G01R27/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種海洋用電場傳感器的內阻測量方法，具體涉及一種海洋用Ag/AgCl電場傳感器的內阻測量方法。

背景領技術

Ag/AgCl電場傳感器是將周圍電場信號轉化為電場傳感器的電壓信號，通過電壓信號的變化反演周圍電場的變化。Ag/AgCl電場傳感器在海水中存在兩個相界面，Ag|AgCl|Clˉ，電極表面的Ag和AgCl分別作為陽極和陰極參與反應并趨于平衡，電極電化學反應表示為：

總反應：

陰極反應：

陽極反應：

這兩個平衡反應只有在理想狀態(tài)下才會達到平衡，當周圍的電場發(fā)生變化的時候，平衡發(fā)生移動，導致電極電勢發(fā)生變化。當有較大電流流經電場傳感器時，此平衡會被打破，甚至無法恢復。

根據(jù)Ag/AgCl電場傳感器制備方法的不同主要可分為三種類型：粉末燒結型、熱浸涂型、電化學氧化型。粉末燒結法又稱干法，是將Ag粉和AgCl粉末均勻混合，經過研磨、清洗、干燥之后，用模具壓制成電極胚體，經過高溫燒結之后，打磨、活化得到。粉末燒結型使用時間長但其電阻較大，且電極表面易粉化；熱浸涂法是將銀電極基體浸入熔融的AgCl中，冷卻后以浸涂后的電極為陰極，在一定電流密度下將部分AgCl還原為Ag得到。熱浸涂型電極結構穩(wěn)定但其工藝復雜，不利于實施。電化學氧化法又稱濕法，是將銀箔表面清洗后，將銀箔作為陽極，通過外加電流的方法，將銀箔表面氧化成AgCl膜，將銀箔裝入帶有微孔的塑料管內用固體填料填充得到。電化學氧化型電場傳感器平行性好，靈敏度高，極差較小。

電場傳感器之間的內阻是影響電場傳感器對周圍電場感應能力的重要指標。他對電場傳感器的自噪聲，抗極化性能有重要影響。內阻越大，在有微弱電流流經電場傳感器時，極差漂移越大，則其抗極化能力就越弱。

目前測量電場傳感器的內阻并沒有統(tǒng)一的測量方法，其中主要的方法有兩種：一種是直接用萬用電表歐姆檔進行測量。此種方法是通過萬用電表的電源直接為電場傳感器供電，電流為毫安級，測量過程中會發(fā)現(xiàn)，電阻數(shù)值并不穩(wěn)定，且持續(xù)升高，是電場傳感器被外加電源強烈極化造成的。對電場傳感器造成極大的破壞。另一種為電化學交流阻抗法。電化學交流阻抗技術是利用電化學工作站，通過三電極體系(參比電極，輔助電極，工作電極)進行測量。這種方法同樣存在幾點不足之處，一是，這種測量技術流經電場傳感器的電流較大達到毫安級，且測量時間較長，對電場傳感器的損傷較大，測量完成后，需要較長時間恢復甚至直接損壞電極；二是，三電極體系中的輔助電極(又稱對電極)要求比測量電極(又稱工作電極)的比表面積大，測量結果才更準確，目前的輔助電極主要為鉑電極，其表面積很小約為1cm²，而電場傳感器的表面積較大，達到1dm²；三是，交流阻抗技術只能測量單個電場傳感器的內阻，而電場傳感器實際使用時時成對使用，我們需要的得到的是一對電場傳感器在實際使用時的電阻。一對電場傳感器的內阻并不是單個電場傳感器內阻的簡單相加，因為還需要考慮整個系統(tǒng)中其他組份的電阻；四是，在對電化學氧化法制備的電場傳感器的內阻測量時，在阻抗復平面圖上很難出現(xiàn)半圓型圖譜。為了開發(fā)電場傳感器的應用，一種新的電場傳感器的內阻測量方法需求非常迫切。

發(fā)明內容

本發(fā)明是一種測量時間短，不會引起Ag/AgCl電場傳感器的極化，測量后極差能夠迅速恢復，簡單易行，測量結果準確的Ag/AgCl電場傳感器的內阻測量方法。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

在恒溫條件下，將一組電場傳感器緊靠在一起放入濃度為3.5％的NaCl溶液中浸泡，穩(wěn)定2～3天。

待其極差穩(wěn)定之后，選取其中一對電場傳感器，用高精度數(shù)據(jù)采集儀測量此對電場傳感器的極差V₁。

將數(shù)控直流電源、可調變阻箱、高精度電流表與電場傳感器串聯(lián)，高精度數(shù)據(jù)采集儀與電場傳感器并聯(lián)；通過直流電源控制流經電場傳感器的電流大小，將電阻箱調節(jié)到最大值，直流電源的輸出電壓根據(jù)流經電場傳感器的電流大小進行調節(jié)，電流的控制范圍為0～20μA，開關閉和，電流表讀數(shù)穩(wěn)定之后，立刻記錄高精度數(shù)據(jù)采集儀測量到的極差V₂和電流表的讀數(shù)A。

求得前后兩次電場傳感器的極差變化值U＝|V₂-V₁|，根據(jù)歐姆定律R＝U/I＝|(V₂-V₁)/A|，即可得到此對電場傳感器之間的內阻R。