[发明专利]一种基于振动模式的电化学检测装置控制系统及检测方法

说明书

一种基于振动模式的电化学检测装置控制系统及检测方法，涉及一种电化学检测系统及检测方法。检测装置固定在Z向位移台上，X‑Y二维气浮平台上固定三维压电位移台，信号发生器控制激振压电陶瓷环的振动，电容式位移传感器测得激振压电陶瓷环的位移变化经电荷放大器处理后传递给锁相放大器，PID控制器将锁相放大器提取的电压幅值信号运算处理后对压电促动器进行控制，压电促动器、X‑Y二维气浮平台和三维压电位移台为上位机提供实时信号，上位机通过UMAC控制器控制Z向位移台、X‑Y二维气浮平台和三维压电位移台。探针以振动模式接近被测样品表面，减小相互作用力不易损坏，Z向闭环反馈功能保证距离恒定，检测更加准确。

技术领域

本发明涉及一种电化学检测系统及检测方法，尤其是一种基于振动模式的电化学检测装置控制系统及检测方法，属于电化学检测技术领域。

背景技术

纳米材料电化学有效的推动了电化学能源的进步，然而，在纳米尺度上研究纳米晶的“本征”电化学性质，揭示电催化剂的架构关系，为能源器件界面构筑提供理论支撑仍有很大探索空间。与经典电化学相比，纳米尺度电化学体系表现出纳米尺度的新特征：(1)尺度变化的连锁效应：纳米尺度的电极直径，工作间距等，使得经典电化学中的物质传递，电荷转移，多相化学反应的理论不再适用于纳米尺度电化学；(2)外场的协同效应：物理场电效应，如光电效应、压电效应、电场感应等，使得一些经典的宏观电化学中不显著的作用和过程变得突出，进而影响界面电荷转移，电化学动力学等。如何探测纳米尺度电化学的反应过程和界面微观结构，成为研究人员亟待解决的难题。因此，研制一款电极分辨率高，性能可靠，操作容易，可实现原位工况重复检测的电化学检测装置势在必行。

发明内容

为解决背景技术存在的问题，本发明提供一种基于振动模式的电化学检测装置控制系统及检测方法，它的纳米电极探针以振动模式接近被测样品表面，减小相互作用力不易损坏，Z向闭环反馈功能保证距离恒定，检测更加准确。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于振动模式的电化学检测装置控制系统，包括检测装置、Z向位移台、X-Y二维气浮平台、三维压电位移台、上位机、UMAC控制器、信号发生器、电荷放大器、锁相放大器以及PID控制器，所述检测装置包括滑槽固定座和能够通过紧固螺栓与其紧固定位的滑块，所述滑块上固定压电促动器，所述压电促动器底部固定电容固定器，所述电容固定器下端螺纹连接调距环并插装电容式位移传感器，所述电容式位移传感器能够通过锁紧螺钉锁紧定位，所述调距环底部固定激振压电陶瓷环，所述激振压电陶瓷环底部固定上固定环，所述上固定环底部固定下固定环且二者之间夹装柔性铰链，所述柔性铰链边缘固定导电片并连接外接导线，柔性铰链中心通过定位螺钉与螺母接头安装纳米电极探针，检测装置通过所述滑槽固定座固定在所述Z向位移台上，所述X-Y二维气浮平台上固定安装所述三维压电位移台并位于检测装置下方，所述信号发生器连接激振PZT驱动器控制激振压电陶瓷环的振动，电容式位移传感器测得激振压电陶瓷环的位移变化经电荷放大器处理后传递给锁相放大器，所述锁相放大器根据信号发生器产生的信号频率提取同频率的所述电荷放大器的电压幅值信号，所述PID控制器将锁相放大器的电压幅值信号进行运算处理后通过压电陶瓷控制器对压电促动器进行控制，完成检测装置的Z向闭环反馈，压电促动器、X-Y二维气浮平台和三维压电位移台分别为上位机提供实时信号，所述上位机通过UMAC控制器控制Z向位移台、X-Y二维气浮平台和三维压电位移台的位移。

一种基于振动模式的电化学检测装置控制系统的检测方法，包括以下步骤：

步骤一：电极逼近