宽频介电和阻抗谱仪

宽频介电谱仪故障排除2例钱文虎;张勇【摘要】简单介绍宽频介电谱仪的工作原理,详细讨论使用之中出现的各种故障及消除故障的方法与措施.%This paper briefly introduced the broadband dielectric spectroscopy of working principle, discussed in detail the use of process of different kinds of fault phenomenon and its troubleshooting methods and measures.【期刊名称】《分析仪器》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】6页(P106-111)【关键词】宽频介电谱仪;低频阻抗分析系统;温度控制系统【作者】钱文虎;张勇【作者单位】苏州大学分析测试中心,苏州215123;苏州大学分析测试中心,苏州215123【正文语种】中文介电谱是对电介质施加一电场，在一定温度范围内描述其介电常数、介电损耗随一定范围内电场频率变化的曲线。

介电谱技术具有测量简便、测频宽广以及非破坏性等特点，在化工、医药、食品、农业等领域的实际生产中，具有监测与控制作用。

宽频介电谱仪(NovoControl Concept 80)是由低频阻抗分析系统与温度控制系统两部分构成。

1 低频阻抗分析系统低频阻抗分析系统是由α-A阻抗分析仪、ZGS主动灵敏样品架、个人PC电脑等构成，图1为工作原理图。

由于该系统忽略了分布式电场对测试样品空间尺度效应的影响，样品的电容电阻被认为与系统理想的电容电阻或串联或并联。

随着电场测试频率增大，样品电容电阻的空间尺度效应越来越大，加上传输线、夹具、电极等杂散电容电阻的影响，测试结果在电场频率接近10MHz附近越来越失真。

因此仪器使用前，就必须对系统进行相关校准。

中低频(10-6～107)Hz校准程序： (1)仪器整体校准(Calibrate all) ；(2)每次测量校准(Calibrate reference) ；(3)被测样品电阻在0～100Ω之间，小电阻校准(Load Short Calibration)； (4)被测样品电容在0～100pF之间，小电容校准(Low Capacity Open Calibration)。

高频电路实验的设备选择与实验操作指南在进行高频电路实验时，正确选择适合的设备和采取正确的实验操作是确保实验顺利进行的重要环节。

本文将为您提供设备选择和实验操作的指南。

一、设备选择1.信号源：在高频电路实验中，需要选择一款稳定的信号源。

常见的信号源有函数发生器、信号源发生器等。

根据实验需求选择频率范围广、信号稳定性好的信号源。

2.示波器：示波器是高频电路实验中常用的测量仪器，用于观察电路中信号的波形和幅度。

选择带宽较高、采样率适中的示波器，以确保测量的准确性。

3.频谱仪：频谱仪用于分析信号的频谱特性，对于高频电路实验中信号的频率分布分析至关重要。

选择频率范围广、分辨率高的频谱仪，以获取准确的频谱信息。

4.功率放大器：高频电路实验中，常常需要对信号进行放大处理。

选择合适的功率放大器，确保放大后的信号质量不降低。

5.阻抗匹配网络：在高频电路实验中，为了实现最大功率传递和防止信号反射，需要选择合适的阻抗匹配网络，确保电路的匹配性能。

6.滤波器：根据实验需求选择合适的滤波器，用于滤除不需要的干扰信号，保证实验信号的纯净性。

二、实验操作指南1.实验前准备：在进行高频电路实验前，需要仔细阅读实验指导书，并做好实验预备工作。

检查所需设备的连接线是否齐全，设备是否正常工作。

2.电路搭建：根据实验要求，按照电路图设计搭建实验电路。

注意电路元件的连接方式和极性，确保搭建正确。

3.信号输入：连接信号源到实验电路的输入端，调节信号源的频率和幅度，使其符合实验要求。

注意调节信号源时的稳定性和准确性。

4.测量与观察：使用示波器或频谱仪对实验电路中的信号进行测量和观察。

调整示波器的参数，选择合适的测量通道和测量方式。

观察信号的波形、幅度和频谱分布，记录测量结果。

5.参数调节：根据实验要求，逐步调节实验电路中的参数，如改变电阻、电容或电感的数值，观察信号的变化。

记录参数调节的影响和实验结果。

6.数据分析：根据实验结果，进行数据的分析和处理。

介电频谱仪原理
介电频谱仪的原理是基于介电常数和介电损耗的测量。

介电常数是衡量电介质在电场作用下反抗能力的一个物理量，表示电介质存储电能能力的物理量。

介电损耗是电介质在交变电场作用下，由于发热而消耗的能量。

在测量过程中，样品被放置在两个电极之间，一个交流电源产生一个交变电场。

通过测量样品两端的电压和电流，可以计算出样品的介电常数和介电损耗。

介电频谱仪可以在不同的频率下测量样品的介电常数和介电损耗，从而得到样品的介电频谱。

通过分析介电频谱，可以了解样品的微观结构和物理性质，如极化机制、分子运动等。

需要注意的是，介电频谱仪的测量结果会受到多种因素的影响，如样品形状、大小、表面粗糙度、测试环境等。

因此，在进行测量时需要注意控制实验条件，并对测量结果进行合理的分析和解释。

电化学阻抗谱和阻抗谱的区别
电化学阻抗谱（EIS）和阻抗谱是在电化学和材料科学领域中常用的两种测试方法，它们在一定程度上有所相似，但也有一些明显的区别。

首先，电化学阻抗谱是一种电化学测试方法，用于研究电化学系统的动力学特性。

它通过在系统中施加交变电压或电流，并测量系统的响应来研究系统的电化学特性。

而阻抗谱则是一种广泛应用于材料科学和电路分析中的测试方法，用于研究材料或电路的复阻抗特性。

其次，电化学阻抗谱主要用于研究电化学界面的动力学过程，比如电极表面的电荷传输、电解质扩散等。

它通常用于研究电池、腐蚀、电化学传感器等领域。

而阻抗谱则更广泛地应用于材料的电学特性、电路的频率响应等方面。

另外，从测试原理上来说，电化学阻抗谱通常是在电化学系统中施加交变电压或电流，然后测量系统的阻抗响应，得到阻抗频谱图。

而阻抗谱则可以通过在材料或电路中施加交变电压或电流，然后测量相应的电压和电流，得到阻抗频谱图。

总的来说，电化学阻抗谱和阻抗谱在测试对象、应用领域和测试原理上有一些区别，但它们都是非常重要的测试方法，对于研究材料和电化学系统的特性具有重要意义。

希望这些信息能够帮助你更好地理解它们之间的区别。

电化学阻抗谱的优缺点全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：电化学阻抗谱（EIS）是一种非常有效的电化学技术，用来研究电极和电解质界面的电荷传输和质量传递。

通过在一定频率范围内应用交流电压或电流，并测量电流响应，可以获得电化学阻抗谱。

这种方法在材料科学、电化学工程和能源存储方面得到了广泛应用。

电化学阻抗谱的优点包括：1. 非破坏性测试：EIS只需要在待测系统中引入微小的交流电信号，因此不会对系统造成破坏，能够在实验室或现场快速进行测试。

2. 宽频率范围：EIS技术可以在很宽的频率范围内获得有效数据，从低频到高频都能提供对系统的全面了解。

这使得EIS成为研究电化学反应的理想工具。

3. 高精度：由于EIS对系统的响应进行精确测量，并且可通过拟合得到具有物理意义的参数，因此具有很高的精度和可靠性。

4. 可实时监测变化：EIS可以实时监测系统的变化，包括电极表面的化学变化、离子传输速率的增减等。

电化学阻抗谱也存在一些缺点：1. 实验条件要求严格：EIS需要较为严格的实验条件，如保持温度恒定、消除外界干扰等，以确保实验数据的准确性，这增加了实验的难度和成本。

2. 数据分析复杂：EIS所获得的数据需要经过复杂的数学处理和分析，例如拟合、模拟等，对研究人员的专业水平要求较高。

3. 仪器设备价格昂贵：EIS所需的仪器设备价格较高，对于一些研究实验室或个人研究者来说，可能难以承受。

4. 样品要求严格：EIS对待测样品的要求也比较严格，需要样品具有特定的尺寸、表面处理等条件，这限制了EIS的应用范围。

第二篇示例：首先来说说EIS的优点。

EIS具有高灵敏度和分辨率，可以检测到微弱的电化学响应信号。

这使得EIS在研究电极界面的微观过程和表面反应机制时非常有用。

EIS可以提供丰富的信息，如电荷传输过程、界面反应动力学、电解质传输特性等。

通过分析EIS谱图，可以深入了解电化学系统的性质。

EIS还具有非破坏性和实时监测的优点，可以在不破坏样品的情况下对其进行表征。

宽频阻抗谱法定位原理
宽频阻抗谱法是一种用于定位电力系统中故障点或异常情况的方法。

它基于电力系统中的阻抗特性，通过对电流和电压的测量，分析阻抗的频率响应，从而确定故障或异常情况的位置。

该方法的原理可以简单概括如下：
1.测量电流和电压：通过在电力系统中的不同位置测量电
流和电压信号。

2.计算复阻抗：根据测量的电流和电压信号，计算出复阻
抗值。

复阻抗是一个包含实部和虚部的复数，表示了电力系
统在不同频率下的阻抗特性。

3.绘制阻抗谱图：将复阻抗值与频率进行关联，绘制阻抗
谱图。

阻抗谱图是一个以频率为横轴，阻抗模值为纵轴的图
表，显示了电力系统在不同频率下的阻抗变化。

4.分析阻抗谱图：通过对阻抗谱图的分析，观察阻抗模值
的变化和趋势。

异常情况或故障点通常会导致阻抗模值在特
定频率范围内出现异常的变化。

5.定位故障或异常点：根据阻抗谱图的分析结果，确定异
常情况或故障点的位置。

通常，异常变化的频率范围可以用
来缩小故障或异常点的位置范围。

宽频阻抗谱法利用了电力系统中的阻抗特性和频率响应，通过测量和分析阻抗谱图，可以帮助定位电力系统中的故障或异常情况，为故障诊断和维修提供指导。

通用测试仪器大全之阻抗分析仪（工作原理，特性，使
用方法，与相似仪器区别）
什么是阻抗分析仪？阻抗分析仪能在阻抗范围和宽频率范围进行精确测量，它利用物体具有不同的导电作用，在物体表面加一固定的低电平电流时，通过阻抗计算出物体的各种器件、设备参数和性能优劣。

阻抗分析仪的原理：抗分析仪可以丈量和评定压电陶瓷片、压电换能器、超声波清洗机、超声波焊接机、超声波粉碎机、超声波加工设备等各种器件、设备的参数和性能优劣。

1. 通过导纳圆1、基本精确度：0.05［%］
2、频率精确度：±0.005［%］
3、量测参数：Z，L，C，R，Q，D，Y，G，B，X
4、输出：10mV to 1V rms，200uA to 20mA rms
5、显示格式：串/并联电路，或两极式
6、7、电表模式：可当标准LCR 电表使用
8、待测：组件连接
9、备有许多的可选附件以供不同的测试需要。

10、消耗因素：±0.0005（1+D*D2）
11、质量因素：±0.05［%］（Q + 1/Q）
阻抗分析仪如何使用？阻抗分析仪阻抗测试仪用于所有容量的发电机组，测量各种同步发电机在动、静态下的转子交流阻抗及其特性曲线。

1、测量各种同步发电机在动、静态下的转子交流阻抗及其特性曲线；
2、一键飞梭（旋转鼠标）无需按键，操作更方便；。

电力电缆宽频介电谱
宽频介电谱是用来描述电力电缆的介电特性的参数之一。

介电谱是指在一定频率范围内，介质的电导率和介电常数随频率的变化关系。

宽频介电谱则是在相对较宽的频率范围内进行测量和分析。

电力电缆作为一种传输电能的装置，其介质通常采用绝缘材料，如聚乙烯、聚氯乙烯等。

这些绝缘材料在电场作用下会产生一定的电导率和介电常数，而这些特性会随着频率的变化而变化。

宽频介电谱的测量可以帮助我们了解电力电缆的介质特性，例如其电导率、介电常数、损耗等参数随频率变化的情况。

这对于电力系统的设计和运行具有重要的意义。

通过测量电力电缆的宽频介电谱，可以评估其在不同频率下的传输性能，选取合适的电力电缆和参数，以提高电力系统的效能和可靠性。

同时，宽频介电谱的分析也可帮助识别电力电缆中的故障、老化问题，以做好维修和优化的工作。

宽频介电谱仪电化学工作站功能
钱文虎;杨刚
【期刊名称】《分析测试技术与仪器》
【年(卷),期】2013(019)003
【摘要】电化学分析法是应用电化学原理和技术,利用化学电池内被分析溶液的组成及含量与其电化学性质的关系而建立起来的一类分析方法,常用仪器为具有多功能的电化学工作站.详细介绍了宽频介电谱仪的电化学工作站功能,包括其仪器结构组成、仪器原理、先进的功能应用及仪器本身独特优势.
【总页数】7页(P175-181)
【作者】钱文虎;杨刚
【作者单位】苏州大学分析测试中心,医学部实验中心,江苏苏州215123;苏州大学分析测试中心,医学部实验中心,江苏苏州215123
【正文语种】中文
【中图分类】O657.1
【相关文献】
1.宽频介电谱仪热激励去极化电流功能研究 [J], 钱文虎;张勇
2.宽频介电谱仪测量误差分析 [J], 钱文虎
3.宽频介电谱仪故障排除2例 [J], 钱文虎;张勇
4.宽频介电谱仪的维护维修与使用管理 [J], 钱文虎;张勇
5.宽频带高分辨力和具有回波记忆功能的超声探伤仪 [J],
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光催化EIS阻抗谱测试频率范围引言光催化材料的电化学性能评价是研究该材料光催化理论与应用的重要手段之一。

电化学交流阻抗谱（E IS）是一种无损、非侵入性的测试方法，可以有效地表征光催化材料的电子传输和表面反应过程。

在进行E IS测试时，测试频率的选择对于获得准确的测试结果和解释数据具有重要意义。

本文将探讨光催化EI S阻抗谱测试频率范围的选择问题。

EI S测试原理在光催化EI S实验中，我们通常将样品作为工作电极，辅助电极和参比电极组成一个三电极体系。

样品通过工作电极与电解液相接触，电解液中含有一个氧化还原对作为参考，施加交变电势信号使光催化材料在光照条件下发生光电化学反应。

通过改变施加交变电势信号的频率，可以测得不同频率下的复阻抗，进而得到阻抗谱的相关参数。

EI S测试频率范围的选择在进行光催化EI S实验时，合理选择测试频率范围对于获得可靠的测试结果至关重要。

下面将从低频和高频两个方面来讨论测试频率范围的选择问题。

1.低频测试范围低频范围通常是从0.01H z到100k Hz。

在选择低频测试范围时，需要考虑以下几个因素：-电极电容：低频范围可以很好地表征电极的电容特性。

通过低频测试，可以获取材料在低频下的电化学接口行为信息，如电极界面电容和电解负抗等。

-离子扩散：低频范围下，由于光催化材料表面反应速率较慢，离子扩散对电化学反应起主导作用。

选择适当的低频范围可以更好地反映出离子传输特性。

-低频噪声：在低频范围内，系统噪声通常较大。

因此，在选择低频测试范围时，需要选择较高的测试频率，以避免系统噪声对测试结果的干扰。

2.高频测试范围高频范围通常是从100kH z到1M Hz。

在选择高频测试范围时，需要考虑以下几个因素：-双电层电容：高频范围可以更好地表征电解质溶液中光催化材料表面的双电层电容特性。

通过高频测试，可以获得材料在高频下的电化学接口行为信息，如电导率和双电层电容等。

-表面反应速率：高频范围对于研究光催化材料的表面反应速率具有重要意义。

宽带阻抗测量仪的设计——阻抗测量理论及其方法来源：互联网1.1阻抗测量理论阻抗测量一般是指电阻、电容、电感及相关的Q值、损耗角、电导等参数的测量。

由于电阻器、电感器和电容器受到所加的电压、电流、频率、温度及其它环境的影响而改变阻抗值，因此在不同的条件下其电路模型不同。

一个阻抗矢量包括实部（电阻R）和虚部（电抗X），如图2-1所示。

Y和分别是导纳幅度和导纳角。

电抗有两种形式——感抗（XL）和容抗（Xc）。

按照定义，X L =2πfL，X C =1/（2πfC），这里f是所关注的频率，L是电感，C是电容。

2πf也可以用角频率ω来代替，进而表示为X L =ωL和X C =1/（ωC）。

可对导纳和电纳使用类似的倒数关系。

串联和并联连接的阻抗和导纳的参数示意图如图2-2所示。

a）为电阻与感抗串联的示意图，表达式见式（2-6）；b）为电阻与容抗串联的示意图，表达式见式（2-7）；c）为电阻与感抗并联的示意图，表达式见式（2-8）；d）为电阻与容抗并联的示意图，表达式见式（2-9）。

品质因素（Q）是电抗纯度的度量（即与纯电抗，也就是与没有电阻的接近程度），表达式见式（2-10）。

看到Q是θ角的正切。

Q一般适用于电感器，对于电容器来说，表示纯度的这一项通常用损耗因素（D）表示。

其表达式见式（2-11）。

损耗因素是（Q）的倒数，它也是θ补角的正切。

为了测量阻抗我们至少需要测量两个量值。

因为阻抗是一个复数。

许多现代阻抗测试仪测量阻抗矢量的实部和虚部，然后将它们转换成所需要的参数，比如Z，θ，Y，R，X，G，B.所有电路元件既不是纯粹的电阻性元件，也不是纯粹的电抗性元件，而是这些阻抗成分的组合。

元件阻抗的测量值除与本身的寄生参数有关以外还与多种测量条件有关。

比如频率，测试信号电平等。

对于采用不同材料和制作工艺的元件，这些元件影响因素的影响程度也各不相同。

频率：由于存在寄生参数，因此频率对所有实际元件都有影响。

并非所以的寄生参数都会影响测量结果，但正是某些主要的寄生参数确定了元件的频率特性。

电声脉冲法（ｐｕｌｓｅｄｅｌｅｃｔｒｏａｃｏｕｓｔｉｃ，ＰＥＡ）NOMEX合成纤维绝缘介质在直流电场中的空间电荷特性_廖瑞金1.1空间电荷密度分布测量系统测量时，脉冲源向试样施加一个高压窄脉冲，引起介质中的空间电荷产生微小位移，并以声波形式传播至压电传感器，再转换为电信号后即可获取空间电荷密度分布特性。

本试验中脉冲源（加拿大ＡＶＴＥＣＨ公司产ＡＶＩＲ１Ｃ型号）脉冲宽度为２～５ｎｓ，脉冲电压幅值２００Ｖ，高压直流源（日本ＭＡＴＳＵＳＡＤＡ公司产ＡＵ２０Ｒ３ＬＣ型号）为０～±２０ｋＶ可调。

试验声耦合剂为硅油，测量环境温度为（２５±１）°Ｃ，相对湿度为（４０±２）％。

试验中外施电压采用梯级升压方式施加，本文对试样施加负极性直流高压，场强分别为５、１５、２５、５０ｋＶ／ｍｍ。

对每个试样测量加压３０ｍｉｎ内和去压短路３０ｍｉｎ内的空间电荷密度分布。

每个测量时间点进行１０００次测量，取其平均值作为该时间点测量结果，以消除噪声影响。

1.2空间电荷密度分布波形的数据恢复声波在固体介质中传播时会发生衰减和色散，在多层复合介质中传播时会在两种介质的界面处发生折反射现象，这些因素都将导致波形失真。

本文从以下两方面入手，对失真后的波形进行恢复重建，尽可能消除上述影响因素，以得到真实的空间电荷密度分布波形［２８］。

软件方面。

本文通过软件修正测量信号，以尽量减小声波信号在介质中的色散和衰减所产生的信号畸变。

基本原理如下：因空间电荷密度分布的理想波形ρｉ（ｔ）与测量得到的衰减后波形ρａ（ｔ）在时域存在卷积关系为ρａ（ｔ）＝ｇ（ｔ，ｚ）ρｉ（ｔ）。

（１）式中，ｇ（ｔ，ｚ）是介质衰减与传递时间ｔ和位置ｚ的衰减传递函数。

所以，通过对衰减后的波形ρａ（ｔ）进行反卷积，可求得介质中的真实波形。

在ＰＥＡ的数据处理程序中，通过求出介质中每个基本点的衰减传递函数ｇ（ｔ，ｚ），即可求得介质中的衰减传递矩阵Ｇ（ｔ，ｚ），通过恢复方程ρｉ（ｚ）＝Ｇ－１（ｔ，ｚ）ρａ（ｚ），（２）从而重建整个介质中的真实空间电荷密度分布波形。

宽频介电和阻抗谱仪操作规程一、操作步骤1、开机：将温控主机上的Mains和Analyzer的开关按下，开机后预热30min 后再做校准和测试。

打开电脑上的Windeta软件。

2、校准：首先，将ZG4后面板和分析仪前面板的三个接线口用BNC线对应连接。

ZG4前面板不接线，在Windeta软件从Analyzers-第一个Options-Calibrate Reference开始参考校准，校准会自动运行，该校准用时约10min.3、测试（1）样品放置：试样不能直接放在测量腔的电极中，而应该和附加的外部电极一起组成类似三明治的结构。

对低频试样腔，可供选择的镀金的外部电极有10、20、30和40mm直径的电极，对固体试样，电极间的距离由试样厚度决定；（2）接线：将ZG4后面板和分析仪前面板的三个接线口用BNC线对应连接。

将ZG4的I high和BDS1200的1连接，I low和BDS1200的4连接；（3）实验条件设置：在Measuement菜单进行：在Sample Specification里输入样品信息；在List Order里选择要用到的自变量，注意Frequency要在最上面，Temperature 要在最下面；在Value List里给选择的自变量赋值；点击Start开始测试（4）保存实验结果：在File-Save Measurement Result保存实验结果，这里保存的是原始数据，为eps格式。

要保持数值表，在File-Save Measurement As ASCII保存。

二、注意事项校准分全校准、参考校准、负载短路校准和低电容开路校准。

全校准、负载短路校准和低电容开路校准4周做一次，参考校准每次开机都得做。