首页 > 技术支持 > 一般问题 > 导致实验出现噪音干扰的原因是什么?

导致实验出现噪音干扰的原因是什么?

时间:2019-05-16阅读:139

Q:  What can cause my experiment to appear "noisy"?

导致实验出现噪音干扰的原因是什么?

A:  很多情况下我们会收到关于在实际测试中数据出现噪音干扰或电流波动的问题反馈,造成这种现象的原因通常来自于:1) 参比电极,2)  设备没有正常接地, 3)  所测试的电解池具有高电容特性, 4)  环境干扰。

Reference Electrode

参比电极原因

应该说大多数的噪音或波动问题都缘于参比电极。普林斯顿恒电位仪是采用差分静电计来测量电位的,它需要同时测量参比电极与工作电极的输入端来获得精确的电极电位。  使用差分静电计测量的优势之一是当测试过程中电流出现过载时可以确保电解池电位的恒定控制,而差分静电计的缺点是当参比的阻抗特别大时(如50,000 Ω or more)会导致与参比电路上寄生电容相关的偶合阻抗增大 ,从而降低了静电计放大器的负反馈端的稳定作用,而我们知道静电计的正反馈端是会破坏稳定性的并且发生的很快,这样就导致了恒电位仪结果的波动。

大多数情况下通过测试参比电极就可以找到问题所在,如电极多孔陶瓷头堵塞,电极内有气泡,使用了双盐桥连接(也就是鲁金毛细管),盐桥内溶液的阻抗高也是造成参比阻抗过高的原因之一。辨别参比电极好坏的简单快捷的方法是将参比电极端断开然后将参比电极连接夹子与对电极连接夹一起连接至对电极上形成两电极体系,此时对电极同时作为辅助电极和模拟参比电极使用。如果通过此方式测试时噪音消失则需要更换参比电极或按照如下方法检测参比电极:

推荐使用如下方法检测/处理参比电极的故障:

  • 降低参比电极的阻抗,确定参比电极头是正常的,如果有问题立即更换。在盐桥或鲁金毛细管内避免使用任何高阻抗溶液。
  • 通过使用系统的E/I滤波功能提高E/I的稳定性,当然这需要您的设备支持此功能。系统在电流灵敏度测量装置上并联了一个10nF的电容以降低I/E转换器的带宽从而大大减小了相位漂移及电位波动。
  • 如果问题是因为溶液阻抗过高造成的则需要在体系的对电极与参比电极之间连接一个100nF的电容,这对于降低电位控制运算放大器的速度有一定的效果并且这不会允许出现与反馈响应不同步的电位控制现象。
  • 如果进行的是腐蚀实验,请尝试在工作电极与地线之间串接一个0.1-1µF的电容,以使不太稳定的高频交流信号不被测量到,这样就有助于降低恒电位仪的电流测量并且能消除波动。注:此方法不适用于阻抗测量实验。
  • 对于阻抗测量方法可使用一根铂金丝并将它与正在使用的参比电极并联连接,铂金丝的一端须靠近参比电极头或盐桥头,另一端在与一个0.1 - 1 µF电容连接后串连至参比电极线。这样在测试时会在参比线路中滤掉交流信号中的高频部分(如果使用的是1 µF的电容,2KHz以上的信号将被分流掉)而只检测直流部分。

Improper Grounding

不完美的接地

当仪器间相互连接及与其操作电脑相互连接时将他们的外壳连接至同一地线接口是相当重要的,不管你信不信大多数的地线接口都会由于墙体中电线的长度不同而不处于同一样的电位状态并且同一个房间内的两个电源插座间的地线电位差通常会有几百个毫伏。如果两个仪器通过一根信号传输线连接在一起而每个仪器分别连到不同的电源插口,这时在两个仪器间可能会由于电位差和连接线的屏蔽层阻抗而产生电流流动。而产生的交流电压和电流最终会影响到你正在测量的信号,这应该怎样避免呢?

首先所有用于实验的仪器的电源线都必须连接到同一个电源插座上,包括恒电位仪,电脑及其它的电脑附件(如:要确认打印机是否会有干扰,因为这一类的设备通常会被忽略),旋转圆盘电极等等。如果需要可使用一个工业用的多插孔插排,将相关仪器的电源全部依次插在上面即可。所有仪器的电源线应该被归整在一起并尽可能的远离一切有可能对它造成干扰的信号及不属于同一个系统内的仪器。另一个方法是通过提供其它路径来减少分支电路中的电流量,这常被称作"strap-them-together approach",最简单的方法是使用一根较粗的铜线(#10或更大)将实验时所用到的所有仪器的外壳直接连在一起以形成最短的杂流消除路径。

Highly Capacitive Cells

高电容性体系
当测试一个电容性体系时所有的恒电位仪将变的不稳定,恒电位仪的反应越快就会有越多的问题。例如:普林斯顿的恒电位仪283在进行日常的腐蚀测试时数据就会出现波动。通过方法ASTM G5 (430不锈钢在硫酸溶液中的测试)可知,当测试样品到达“钝化”区时就会形成一种比较稳定的氧化层,此氧化层会产生电容特性,这样就使得已经产生相位偏移反馈信号的恒电位仪发生更大的相位偏移而没有办法去消除噪声干扰。或者说具有诸如跟283一样带宽的系统在钝化区时曲线都可能会产生波动。

幸运的是解决这种特殊问题的方法很简单,就是启用软件中的I/E滤波功能(具体见上方参比电极部分)来降低I/E转换器的带宽。也可以在参比电极和对电极之间串接一个电容器 (100 nF,详见上面参比电极部分),这样降低电位控制运算放大器的速度有很好的效果并且不会允许电位控制与反馈响应不同步的情况出现。

Environmental Pick-Up

环境干扰

电源线,电脑显示器,搅拌器以及荧光灯都会是造成干扰的因素,特别是在做小电流测试时。大多数比较实际的方法是用一个细金属线编织的足够大的法拉第屏蔽箱去屏蔽你的实验体系。接缝处必须被很好的焊接并且电极线只能从一个大小合适的圆孔里进出,屏蔽箱必须跟测试系统一起接地,也就是说,必须与所使用的电极线上面的黑色夹子连接或与恒电位仪连接。当然,已经接地的金属通风厨也能起到不错的屏蔽作用可以尝试使用。

近年来出现了一个新比较特殊的问题,就是新的强制性的节能照明灯也会导致恒电位仪系统产生一些电流噪音,目前新的标准是使用T-8型灯,此灯更节省能源更静内部也没有PCB板,可提供更真实的彩色照明并且是通过电子镇流器控制。电子镇流器能在一个比较高的频率范围内运行(20-25KHz)而T-12型的镇流器的电磁设计只能在60Hz运行。这种高频可以在比较小的电子能量时获得与T-12一样的照片效果,但不幸的是这种电子镇流器很可能会使我们的系统出现噪音干扰h。判断噪音问题是否是来自于你的灯光的最简单的方法是在实验过程中关掉那些灯光然后看一下噪音是否减少或消失。

除消除干扰源头之外,你可以使用I/E和低通滤波功能去减少来自于环境的影响。

上一个:为什么在电流灵敏度改变时有时会有电流尖峰出现?

下一个: 在“PowerSuite”软件中如何不通过新方法创建程序而直接快速的运行另一个新的测试?

华东地区(上海总部)

联系地址:上海外高桥富特东三路526号1幢二层

联系电话:021-58685111- AMT SI,400 1100 281

华北地区(北京)

联系地址:北京市朝阳区酒仙桥路10号京东方大厦二层西侧

联系电话:010-85262111-15, 400 1100 281

西北西南地区(成都)

联系地址:成都市锦悦西路160号高新孵化园9号楼F座10楼9-10号

联系电话:028-86758111- AMT SI,400 1100 281

华中华南地区(广州)

联系地址:广州市越秀区东风东路767号东宝大厦810室

联系电话:020-83634768- AMT SI,400 1100 281

北京维修中心

联系地址:北京市朝阳区酒仙桥路10号京东方大厦二层西侧

联系电话:010-85262111-12,186 0067 3523

投诉电话

联系地址:北京市朝阳区酒仙桥路10号京东方大厦二层西侧

联系电话:010-85262111-15,138 1746 0237

销售热线:
400 1100 281

售后热线:
400 1100 282

邮箱:
amt.si.china@ametek.com