电化学交流阻抗的计算机解析

　　1前言

　　英国Solartron公司的1250频率响应分析仪为八十年代初期推出的新产品。以APPLEn一e为基础组成的1096数据管理系统(DMS)，通过工EEE一488接口控制1250频响分析仪和HP7470A数字绘图仪工作。这个系统包括数据管理系统程序DMS125o、管理主程序DMs-MAIN125o、BODE和NYQUIST图绘图软件DMSBODE和DMSNYQ，以及控市11HP7470A绘图的软件DMSPLOT等。此外，APPLEll一e本身配有DOS3.3操作管理软件和BASIC软件。

　　采用上述软件，1096数据管理系统可以进行电化学交流阻抗的自动扫频测量，可将测量数据存贮到数据库中(MDB)，也可以存在磁盘上，以便采集数据和进一步数据处理。测量结果以BODE或NYQUIST图显示出来，并且可在显示器上进行数据的自动编辑。必要时可由打印机将曲线图形打印出来，或送到HP7470A绘图仪将图形画出来。然而，由于频响分析仪主要是用于动态分析的各个领域，在电化学领域中的应用仅仅是一个方面。因此，它不具备电化学测量数据处理软件。用该系统的软件只能完成电化学阻抗的自动测量和图形显示，以及打印与绘图等。这已经给电化学与腐蚀工作者带来了极大的方便。为了满足电化学交流阻抗测量对模型电路各参数求解的需要，用户还必须根据自己的特殊要求，编制若千满足自己需要的数据处理程序。为此，我们在有关院校和研究所的支持和帮助下，编制T电化学阻抗数据处理程序(proeessingprogramofEleetr。chemicalrmpe-.daneeData)，简称为pPEID程序。

　　该程序主要根据最常用的阻抗复平面图(或称NYQUISTPLOT)，对复平面图上的半圆圆心和半径(X.，Y。和R。)进行曲线拟合，从而求出研究电极等效电路模型中的有关参数R.、R:、Cd、日和a等。程序可以将这些计算结果存盘，进行列表和绘制时间关系曲线。并可将测量结果曲线和计算曲线同时在显示器上显示出来加以比较。过去我们是先将测量数据打印出来。根据NYQUJST图用图解法求出有关电化学参数，既费时又不准确，而且对于圆心下降情况求解更加困难。采用FPEID程序之后，测量完毕就可转人数据处理程序，节省了很多时间，使工作效率大大提高。

　二、数据处理的理论基础

　　对于简单的电化学体系，通常用等效电路图la来表示，共复平面图是个半圆，圆心位于实轴上(图lb)。

　　但是，对许多电化学体系的交流阻抗频谱图(NYQUIST图)测量结果表明，阻抗谱图不是一个圆心落在实轴上的完整半圆，而常常是一个圆心落在实轴之下的一个圆弧，如图2所示。在这种情况下。就不能仍然用式(1)表示电极的阻抗，必须对式(1)加以修正，可以用式(6)表示〔1，3〕: