[發(fā)明專利]一種基于電流脈沖注入的快速電化學(xué)阻抗譜測量方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201811518472.0 | 申請(qǐng)日： | 2018-12-12 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109459465B | 公開（公告）日： | 2020-08-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 陳劍;盧華歆 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 浙江大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01N27/02 | 分類號(hào)： | G01N27/02;G01R27/08 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200 | 代理人： | 林超 |
| 地址： | 310058 浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 電流 脈沖 注入 快速 電化學(xué) 阻抗 測量方法 | ||
1.一種基于電流脈沖注入的快速電化學(xué)阻抗譜測量方法，其特征在于：
在被測電化學(xué)系統(tǒng)的輸出端并聯(lián)一個(gè)可控恒流源電路，首先通過控制可控恒流源電路在被測電化學(xué)系統(tǒng)的輸出電流中注入M序列形式的脈沖擾動(dòng)電流，接著在被測電化學(xué)系統(tǒng)的輸出端進(jìn)行采集獲得擾動(dòng)電流與響應(yīng)電壓，對(duì)采集得到的擾動(dòng)電流與響應(yīng)電壓數(shù)據(jù)使用阻抗計(jì)算方法獲得電化學(xué)阻抗譜；
所述的可控恒流源電路主要由數(shù)模轉(zhuǎn)換器、MOS管(Q)、反饋電阻(Rs)、運(yùn)算放大器(G)和補(bǔ)償電容(C)組成，數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端連接到運(yùn)算放大器(G)正向輸入端，運(yùn)算放大器(G)的輸出端連接到MOS管(Q)的柵極，運(yùn)算放大器(G)負(fù)向輸入端連接到MOS管(Q)的源極，MOS管(Q)的漏極連接到被測電化學(xué)系統(tǒng)輸出端的正極，運(yùn)算放大器(G)的輸出端經(jīng)補(bǔ)償電容(C)連接到MOS管(Q)的源極，MOS管(Q)的源極經(jīng)反饋電阻(Rs)連接到被測電化學(xué)系統(tǒng)輸出端的負(fù)極；
數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出端輸出參考電壓(Vref)到運(yùn)算放大器(G)，通過運(yùn)算放大器(G)比較后輸出，進(jìn)而控制MOS管(Q)的導(dǎo)通，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在反饋電阻(Rs)產(chǎn)生并控制注入M序列形式的脈沖擾動(dòng)電流，M序列的有效帶寬具體如下：
其中，fs為M序列的時(shí)鐘頻率，n為階數(shù)，fmax表示M序列的有效帶寬的上限，fmin表示M序列的有效帶寬的下限。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電流脈沖注入的快速電化學(xué)阻抗譜測量方法，其特征在于：所述的被測電化學(xué)系統(tǒng)包括燃料電池和負(fù)載，負(fù)載和可控恒流源電路并聯(lián)在燃料電池的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電流脈沖注入的快速電化學(xué)阻抗譜測量方法，其特征在于：由被測電化學(xué)系統(tǒng)的輸出端采集獲得的擾動(dòng)電流i(t)與響應(yīng)電壓u(t)先進(jìn)行傅里葉變換得到變換后的電流U(ω)和變換后的電壓I(ω)，然后采用以下公式求解阻抗：
其中，Z(ω)表示阻抗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電流脈沖注入的快速電化學(xué)阻抗譜測量方法，其特征在于：還包括主控單元和采集單元，主控單元包括傅里葉變換模塊、阻抗譜計(jì)算模塊和M序列波形發(fā)生器，采集單元包括了兩個(gè)運(yùn)算放大器和兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采集單元的其中一個(gè)運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端分別連接到被測電化學(xué)系統(tǒng)輸出端的兩極，被測電化學(xué)系統(tǒng)輸出端的串聯(lián)有分流電阻器，另一個(gè)運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端分別連接到分流電阻器的兩端；兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端分別經(jīng)各自的模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接到傅里葉變換模塊，傅里葉變換模塊連接到阻抗譜計(jì)算模塊；M序列波形發(fā)生器連接到所述的可控恒流源電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端；采集單元通過兩個(gè)運(yùn)算放大器分別采集被測電化學(xué)系統(tǒng)的擾動(dòng)電流與響應(yīng)電壓的模擬信號(hào)數(shù)據(jù)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后輸入主控單元的傅里葉變換模塊進(jìn)行傅里葉變換，再輸入到阻抗譜計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，阻抗譜計(jì)算模塊輸出電化學(xué)阻抗譜。
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