[发明专利]一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统及方法

说明书

本发明涉及一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统及方法，本发明包括一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统。首先通过中央处理器根据DDS算法产生正弦信号；然后通过电阻对模块选用不同电阻，分别在断开阻抗模块与闭合阻抗模块的条件下，采集系统比例放大系数；根据线性最小二乘拟合算法计算测量阻抗值；最后通过人工选择方法对不同频率正弦信号选择的匹配阻抗从而得到匹配阻抗谱。与现有技术相比，本发明克服了阻抗谱测量中由于阻抗不匹配导致测量精度降低的问题，进一步提高了测量系统的精度。

技术领域

本发明涉及测量电路技术与信号处理技术领域，尤其涉及一种阻抗匹配的阻 抗谱测量系统及方法。

背景技术

在电化学性能的研究过程中，多采用测量电化学阻抗谱的方法。电化学阻抗 谱方法是一种以小振幅的正弦波电流为扰动信号的电化学测量方法。由于是以小 振幅的电信号对电化学体系扰动，一方面可避免对体系产生大的影响，另一方面 也使得扰动与体系的响应之间近似呈线性关系，这就使得测量结果的数学处理变 得简单。同时，电化学阻抗谱方法又是一种频率域的测量方法，它以测量得到的 频率范围很宽的阻抗谱来研究电极系统，因而能比其他常规的电化学方法得到更 多的动力学信息及电极界面结构的信息。

给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流电势波，测量交流电势与电 流信号的比值(此比值即为系统的阻抗)随正弦波频率的变化，或者是阻抗的相位 角随的变化。此时电极系统的频响函数，就是电化学阻抗。在一系列不同频率下 测得的一组这种频响函数值则就是电极系统的电化学阻抗谱。

目前，市场上的能进行电化学阻抗谱测量的产品有电化学工作站、频率响应 分析仪、精密LCR仪等设备。这些设备可进行多频点阻抗测量，精度高，完善 的软件设计，但是成本昂贵，体积庞大，不便于携带，设计复杂，使用繁琐，非 专业人员难以上手使用。还有一类测量设备体积小，但是功能较差，一般只能在 少数几个或者一个频点测量阻抗信息，或者能测量的阻抗值范围小，分析能力弱， 人机交互不方便。这两类常规设备原理上都没有将测量系统阻抗从被测阻抗中区 分出来。

总之，常规阻抗谱测量方法没有考虑测量过程中的阻抗匹配，要么测量精度 低，要么测量范围小，或需要手工换档；其次，不同频率下的阻抗计算多采用相 关分析，精度高的条件下，要求整周期的数据处理，不适合高频采样点数少的情 况；最后，测量过程中没有把测量系统阻抗从被测阻抗中区分开来，降低了测量 的准确度。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统及 方法。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种阻抗匹配的阻抗谱测量系统，其特 征在于，包括：射极跟随器模块、直流抑制模块、多路电阻对模块、阻抗模块、 差分放大模块、中央处理器；所述的射极跟随器模块通过导线与所述的直流抑制 模块连接；所述的直流抑制模块通过导线与所述的多路电阻对模块连接；所述的 多路电阻对模块通过导线与所述的差分放大模块并联连接；所述的阻抗模块通过 导线与所述的差分放大模块并联连接；所述的差分放大模块通过导线与所述的中 央处理器连接；所述的中央处理器通过导线与所述的射极跟随器模块连接；所述 的中央处理器通过导线与所述的直流抑制模块连接；所述的中央处理器通过导线 与所述的多路电阻对模块连接；所述的中央处理器通过导线与所述的阻抗模块连 接；所述的中央处理器通过导线与所述的差分放大模块连接。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种阻抗匹配的阻抗谱测量方法，其特 征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过中央处理器根据DDS算法产生频率为f_l的正弦信号且 f_l∈[f₁,...,f_L]；

步骤2：通过中央处理器控制多路电阻对模块选择阻值均为0Ω的一对电阻， 其中一个0Ω电阻串连接在直流抑制模块与差分放大模块间，另一个0Ω电阻串 连接在地与差分放大模块间；