基于AT89C52的電化學(xué)工作站設(shè)計(jì)
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3 基本功能
3．1 恒電位功能
在三電極體系中，即便從開始就把相對于參比電極的研究電極電位設(shè)定為某值，但由于隨著電極反應(yīng)的進(jìn)行，電極表面反應(yīng)物濃度不斷減小，生成物濃度不斷增加，電極電位將偏離初始設(shè)定電位。所以為使設(shè)定的電位保持一定，就應(yīng)隨著研究電極和參比電極之間的電位變化，不斷地調(diào)節(jié)施加于兩電極之間的電壓。可是這樣的操作在很短的時(shí)間內(nèi)是不能做到的，只能借助恒電位儀來實(shí)現(xiàn)。恒電位儀是電化學(xué)研究工作中的重要儀器，它可以用于控制電極電位為指定值，從而達(dá)到恒電位極化和研究恒電位暫態(tài)等目的，配以信號發(fā)生器后，可以使電極電位自動(dòng)跟蹤信號發(fā)生器給出的指令信號而變化。
3．2 恒電流功能
當(dāng)運(yùn)行在恒電流功能時(shí)，電化學(xué)工作站的恒電流模塊控制流過工作電極和輔助電極間的電流等于給定的電流值，而且電解池中等效電阻的變化也不會(huì)影響電流，同時(shí)測量工作電極相對于參比電極的電位值并保存。
3．3 導(dǎo)體電阻測量
對于電阻測量，常用的是萬用表，它使用方便并且便于移動(dòng)。但是萬用表測量的電阻阻值較大，對于小阻值的電阻如導(dǎo)體，阻值一般是mΩ級，普通萬用表就無能為力。若要獲得導(dǎo)體電阻值的變化，萬用表則無法測出。工作站選用導(dǎo)體降壓法來測導(dǎo)體電阻。本文引用地址：http://2s4d.com/article/172378.htm
采用圖3所示方法進(jìn)行測量，給被測導(dǎo)體接通一個(gè)恒定電流，電流值稍大，如1A，然后用微電壓測量儀測量導(dǎo)體上的壓降。根據(jù)歐姆定律R=U／I，就可以算出導(dǎo)體電阻。通過的電流較大是希望導(dǎo)體壓降更大，便于微電壓測量儀測量，減小誤差。
3．4 陰極保護(hù)
在輸油管道、變電站等場合，金屬的腐蝕問題會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故，這就需要對管道、接地導(dǎo)體進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)測，對腐蝕嚴(yán)重的設(shè)備提前維護(hù)和更換，避免造成重大損失。工作站在強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，提出“動(dòng)態(tài)恒流法”，使得陰極保護(hù)效果更好。首先用恒電位儀給被保護(hù)金屬加一個(gè)直流電，使被保護(hù)金屬的腐蝕失電子與外加電流的電子處于相對平衡狀態(tài)，對其進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測接地導(dǎo)體的電阻變化情況，當(dāng)電阻值增大時(shí)，調(diào)節(jié)給定保護(hù)電流值使保護(hù)達(dá)到一個(gè)新的平衡狀態(tài)。這樣就可以最大程度地對其進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)根據(jù)其阻值的變化還可以得出腐蝕速率，預(yù)計(jì)使用年限，提前對接地導(dǎo)體進(jìn)行更換，避免因接地不良而導(dǎo)致不安全事故。
導(dǎo)體電阻阻值R=ρL／S，其中，ρ為電阻率；導(dǎo)線橫截面積S=a×b；L為導(dǎo)線長度。若在土中埋放一段時(shí)間后，其高度變化量為δa，寬度變化量為δb，設(shè)電阻變化為δR。對電阻值求增量，得
由式(3)可以看出，電阻值變化率和腐蝕速率的關(guān)系。這樣就可以根據(jù)電阻的變化得知接地導(dǎo)體腐蝕情況。
4 結(jié)束語
隨著金屬的廣泛應(yīng)用，金屬腐蝕問題得到人們的關(guān)注。金屬腐蝕的主要原因是電化學(xué)腐蝕，而研究電化學(xué)反應(yīng)需要一個(gè)良好的電化學(xué)工作站。所設(shè)計(jì)的電化學(xué)工作站融合了智能控制、人機(jī)交互等技術(shù)，通過軟硬件測試證明所設(shè)計(jì)的電化學(xué)工作站能夠?qū)崿F(xiàn)恒電位、恒電流、導(dǎo)體電阻測量、陰極保護(hù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。
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