文档介绍：电化学噪声及应用
姓名:林乐圣
指导教师:王华
什么是电化学噪声?
电化学噪声(Electrochemical noise,简称EN) 是指在恒电位(或恒电流)控制下,电解池中通过金属电极溶液界面的电流(或电极电位)的自发波动的现象。
电化学噪声技术是集各种优势于一身,具有无可比拟的优良特性。主要表现在4个方面:(1)电化学噪声技术最大的优势在于它是一种无损监测,在监测过程中无须施加外界扰动,能够真实的反映材料表面的腐蚀情况;(2)对被测体系无须建立系统模型;(3)能够完整记录腐蚀过程所有电流和电位数据,真正实现连续监测;(4)测试设备简单,成本低,能够实现远距离监测。
电化学噪声简介
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
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
散粒效应噪声
闪烁噪声
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
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*10-23 J/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。
热噪声
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.
散粒噪声
在电化学研究中,当电流流过被测体系时,如果被测体系的局部平衡仍没有被破坏, 此时被测体系的散粒效应噪声可以忽略不计。然而, 在实际工作中,特别当被测体系为腐蚀体系时,由于腐蚀电极存在着局部阴阳极反应,从而产生腐蚀电极的散粒效应噪声,它是用子弹射入靶子是所产生的噪声命名的。
闪烁噪声
又称为1/ fα噪声, α一般为1、2、4, 也有取6 或更大值的情况
与散粒噪声相同, 它与流过被测体系的电流有关、与腐蚀电极的局部阴阳极反应有关; 所不同的是引起散粒噪声的局部阴阳极反应所产生的能量耗散掉了, 且E外测表现为零或稳定值, 而对应于闪烁噪声的E外测则表现为具有各种瞬态过程的变量。
噪声与曲线的关系
热噪声和散粒噪声均为高斯型白噪声, 它们主要影响频域谱中PSD 曲线的水平部分
闪烁噪声主要影响频域谱中PSD 曲线的高频( 线性) 倾斜部分