[發明專利]一種基于振動模式的電化學檢測裝置控制系統及檢測方法

有效

• 申請號: 202110672096.6
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113406165B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 耿延泉;王韶文;閆永達;韓聯歡;趙學森;胡振江;詹東平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;廈門大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G05B11/42
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 馮建

一種基于振動模式的電化學檢測裝置控制系統及檢測方法，涉及一種電化學檢測系統及檢測方法。檢測裝置固定在Z向位移臺上，X?Y二維氣浮平臺上固定三維壓電位移臺，信號發生器控制激振壓電陶瓷環的振動，電容式位移傳感器測得激振壓電陶瓷環的位移變化經電荷放大器處理后傳遞給鎖相放大器，PID控制器將鎖相放大器提取的電壓幅值信號運算處理后對壓電促動器進行控制，壓電促動器、X?Y二維氣浮平臺和三維壓電位移臺為上位機提供實時信號，上位機通過UMAC控制器控制Z向位移臺、X?Y二維氣浮平臺和三維壓電位移臺。探針以振動模式接近被測樣品表面，減小相互作用力不易損壞，Z向閉環反饋功能保證距離恒定，檢測更加準確。

技術領域

本發明涉及一種電化學檢測系統及檢測方法，尤其是一種基于振動模式的電化學檢測裝置控制系統及檢測方法，屬于電化學檢測技術領域。

背景技術

納米材料電化學有效的推動了電化學能源的進步，然而，在納米尺度上研究納米晶的“本征”電化學性質，揭示電催化劑的架構關系，為能源器件界面構筑提供理論支撐仍有很大探索空間。與經典電化學相比，納米尺度電化學體系表現出納米尺度的新特征：(1)尺度變化的連鎖效應：納米尺度的電極直徑，工作間距等，使得經典電化學中的物質傳遞，電荷轉移，多相化學反應的理論不再適用于納米尺度電化學；(2)外場的協同效應：物理場電效應，如光電效應、壓電效應、電場感應等，使得一些經典的宏觀電化學中不顯著的作用和過程變得突出，進而影響界面電荷轉移，電化學動力學等。如何探測納米尺度電化學的反應過程和界面微觀結構，成為研究人員亟待解決的難題。因此，研制一款電極分辨率高，性能可靠，操作容易，可實現原位工況重復檢測的電化學檢測裝置勢在必行。

發明內容

為解決背景技術存在的問題，本發明提供一種基于振動模式的電化學檢測裝置控制系統及檢測方法，它的納米電極探針以振動模式接近被測樣品表面，減小相互作用力不易損壞，Z向閉環反饋功能保證距離恒定，檢測更加準確。

為實現上述目的，本發明采取下述技術方案：一種基于振動模式的電化學檢測裝置控制系統，包括檢測裝置、Z向位移臺、X-Y二維氣浮平臺、三維壓電位移臺、上位機、UMAC控制器、信號發生器、電荷放大器、鎖相放大器以及PID控制器，所述檢測裝置包括滑槽固定座和能夠通過緊固螺栓與其緊固定位的滑塊，所述滑塊上固定壓電促動器，所述壓電促動器底部固定電容固定器，所述電容固定器下端螺紋連接調距環并插裝電容式位移傳感器，所述電容式位移傳感器能夠通過鎖緊螺釘鎖緊定位，所述調距環底部固定激振壓電陶瓷環，所述激振壓電陶瓷環底部固定上固定環，所述上固定環底部固定下固定環且二者之間夾裝柔性鉸鏈，所述柔性鉸鏈邊緣固定導電片并連接外接導線，柔性鉸鏈中心通過定位螺釘與螺母接頭安裝納米電極探針，檢測裝置通過所述滑槽固定座固定在所述Z向位移臺上，所述X-Y二維氣浮平臺上固定安裝所述三維壓電位移臺并位于檢測裝置下方，所述信號發生器連接激振PZT驅動器控制激振壓電陶瓷環的振動，電容式位移傳感器測得激振壓電陶瓷環的位移變化經電荷放大器處理后傳遞給鎖相放大器，所述鎖相放大器根據信號發生器產生的信號頻率提取同頻率的所述電荷放大器的電壓幅值信號，所述PID控制器將鎖相放大器的電壓幅值信號進行運算處理后通過壓電陶瓷控制器對壓電促動器進行控制，完成檢測裝置的Z向閉環反饋，壓電促動器、X-Y二維氣浮平臺和三維壓電位移臺分別為上位機提供實時信號，所述上位機通過UMAC控制器控制Z向位移臺、X-Y二維氣浮平臺和三維壓電位移臺的位移。

一種基于振動模式的電化學檢測裝置控制系統的檢測方法，包括以下步驟：

步驟一：電極逼近