电化学测试技术电化学噪声.pptVIP

通过对电化学数据的频域分析可以得到一些电极过程信息,如腐蚀类型、腐蚀倾向等.但是,很难得到腐蚀速率的确切大小,并且许多有用信息在变换过程中消失。同时,由于目前仪器的限制(采样点数少、采样频率低),进一步阻碍了频域分析技术的应用。第30页，共46页，星期日，2025年，2月5日谱噪声电阻(SpectralNoiseImpedance,R0sn)是利用频域分析技术处理电化学噪声数据时引入的一个新的统计概念,分别测定相同电极体系的电位和电流噪声后,将其分别进行时频转换,得到相应于每一个频率下的谱噪声响应Rsn(SpectralNoiseResponse):而谱噪声电阻R0sn被定义为Rsn在频率趋于零时的极限值一般认为R0sn的大小正比于电极反应电阻Rp第31页，共46页，星期日，2025年，2月5日电化学噪声的分析——时域分析由于仪器的缺陷(采样点数少、采样频率低等)和时频转换技术本身的不足(如:转换过程中某些有用信息的丢失、难于得到确切的电极反应速率等),一方面迫使电化学工作者不断探索新的数据处理手段,以便利用电化学噪声频域分析的优势来研究电极过程机理;另一方面又将人们的注意力部分转移到时域谱的分析上,从最原始的数据中归纳出电极过程的一级信息.在电化学噪声时域分析中,标准偏差(StandardDeviation)S、噪声电阻Rn和孔蚀指标PI等是最常用的几个基本概念,它们也是评价腐蚀类型与腐蚀速率大小的依据:第32页，共46页，星期日，2025年，2月5日标准偏差又分为电流和电位的标准偏差两种,它们分别与电极过程中电流或电位的瞬时(离散)值和平均值所构成的偏差成正比式中,xi为实测电流或电位的瞬态值,n为采样点数.对于腐蚀研究来说,一般认为随着腐蚀速率的增加,电流噪声的标准偏差SI随之增加,而电位噪声的标准偏差SV随之减少第33页，共46页，星期日，2025年，2月5日第1页，共46页，星期日，2025年，2月5日什么是电化学噪声？电化学噪声(Electrochemicalnoise,简称EN)是指电化学动力系统演化过程中,其电学状态参量(如：电极电位、外测电流密度等)的随机非平衡波动现象。电化学噪声技术有很多优点。首先,它是一种原位无损的监测技术,在测量过程中无须对被测电极施加可能改变腐蚀电极腐蚀过程的外界扰动；其次,它无须预先建立技测体系的电极过程模型；第三,它无须满足阻纳的三个基本条件；最后,检测设备简单,且可以实现远距离监测。第2页，共46页，星期日，2025年，2月5日content电化学噪声分类电化学噪声测定电化学噪声分析电化学噪声技术应用第3页，共46页，星期日，2025年，2月5日电化学噪声的类型按信号性质电流噪声电压噪声按噪声来源热噪声散粒效应闪烁噪声第4页，共46页，星期日，2025年，2月5日电化学噪声电流噪声系统电极界面发生电化学反应引起的两工作电极之间外测电流的波动电位噪声系统的工作电极（研究电极）表面电极电势波动第5页，共46页，星期日，2025年，2月5日热噪声电子的随机热运动带来一个大小和方向都不确定的随机电流,它们流过导体则产生随机的电压波动.但在没有外加电场存在的情况下,这些随机波动信号的净结果为零。实验与理论结果表明,电阻中热噪声电压的均方值E[V2N]正比于其本身的阻值大小(R)及体系的绝对温度(T):式中,V是噪声电位值,Δυ是频带宽,KB是Boltzmann常数[KB=1.38*10-23J/K]。上式在直到1013Hz频率范围内都有效,超过此频率范围后量子力学效应开始起作用。此时,功率谱将按量子理论预测的规律而衰减。第6页，共46页，星期日，2025年，2月5日热噪声的谱功率密度一般很小,在一般情况下,在电化学噪声的测量过程中,热噪声的影响可以忽略不计.热噪声值决定了待测体系的待测噪声的下限值,因此当后者小于监测电路的热噪声时,就必须采用前置信号放大器对被测体系的被测信号进行放大处理.第7页，共46页，星期日，2025年，2月5日散粒噪声在电化学研究中,当电流流过