[发明专利]一种海洋用Ag/AgCl电场传感器内阻测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋用电场传感器的内阻测量方法，具体涉及一种海洋用Ag/AgCl电场传感器的内阻测量方法。

背景领技术

Ag/AgCl电场传感器是将周围电场信号转化为电场传感器的电压信号，通过电压信号的变化反演周围电场的变化。Ag/AgCl电场传感器在海水中存在两个相界面，Ag|AgCl|Clˉ，电极表面的Ag和AgCl分别作为阳极和阴极参与反应并趋于平衡，电极电化学反应表示为：

总反应：

阴极反应：

阳极反应：

这两个平衡反应只有在理想状态下才会达到平衡，当周围的电场发生变化的时候，平衡发生移动，导致电极电势发生变化。当有较大电流流经电场传感器时，此平衡会被打破，甚至无法恢复。

根据Ag/AgCl电场传感器制备方法的不同主要可分为三种类型：粉末烧结型、热浸涂型、电化学氧化型。粉末烧结法又称干法，是将Ag粉和AgCl粉末均匀混合，经过研磨、清洗、干燥之后，用模具压制成电极胚体，经过高温烧结之后，打磨、活化得到。粉末烧结型使用时间长但其电阻较大，且电极表面易粉化；热浸涂法是将银电极基体浸入熔融的AgCl中，冷却后以浸涂后的电极为阴极，在一定电流密度下将部分AgCl还原为Ag得到。热浸涂型电极结构稳定但其工艺复杂，不利于实施。电化学氧化法又称湿法，是将银箔表面清洗后，将银箔作为阳极，通过外加电流的方法，将银箔表面氧化成AgCl膜，将银箔装入带有微孔的塑料管内用固体填料填充得到。电化学氧化型电场传感器平行性好，灵敏度高，极差较小。

电场传感器之间的内阻是影响电场传感器对周围电场感应能力的重要指标。他对电场传感器的自噪声，抗极化性能有重要影响。内阻越大，在有微弱电流流经电场传感器时，极差漂移越大，则其抗极化能力就越弱。

目前测量电场传感器的内阻并没有统一的测量方法，其中主要的方法有两种：一种是直接用万用电表欧姆档进行测量。此种方法是通过万用电表的电源直接为电场传感器供电，电流为毫安级，测量过程中会发现，电阻数值并不稳定，且持续升高，是电场传感器被外加电源强烈极化造成的。对电场传感器造成极大的破坏。另一种为电化学交流阻抗法。电化学交流阻抗技术是利用电化学工作站，通过三电极体系(参比电极，辅助电极，工作电极)进行测量。这种方法同样存在几点不足之处，一是，这种测量技术流经电场传感器的电流较大达到毫安级，且测量时间较长，对电场传感器的损伤较大，测量完成后，需要较长时间恢复甚至直接损坏电极；二是，三电极体系中的辅助电极(又称对电极)要求比测量电极(又称工作电极)的比表面积大，测量结果才更准确，目前的辅助电极主要为铂电极，其表面积很小约为1cm²，而电场传感器的表面积较大，达到1dm²；三是，交流阻抗技术只能测量单个电场传感器的内阻，而电场传感器实际使用时时成对使用，我们需要的得到的是一对电场传感器在实际使用时的电阻。一对电场传感器的内阻并不是单个电场传感器内阻的简单相加，因为还需要考虑整个系统中其他组份的电阻；四是，在对电化学氧化法制备的电场传感器的内阻测量时，在阻抗复平面图上很难出现半圆型图谱。为了开发电场传感器的应用，一种新的电场传感器的内阻测量方法需求非常迫切。

发明内容

本发明是一种测量时间短，不会引起Ag/AgCl电场传感器的极化，测量后极差能够迅速恢复，简单易行，测量结果准确的Ag/AgCl电场传感器的内阻测量方法。为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

在恒温条件下，将一组电场传感器紧靠在一起放入浓度为3.5％的NaCl溶液中浸泡，稳定2～3天。

待其极差稳定之后，选取其中一对电场传感器，用高精度数据采集仪测量此对电场传感器的极差V₁。

将数控直流电源、可调变阻箱、高精度电流表与电场传感器串联，高精度数据采集仪与电场传感器并联；通过直流电源控制流经电场传感器的电流大小，将电阻箱调节到最大值，直流电源的输出电压根据流经电场传感器的电流大小进行调节，电流的控制范围为0～20μA，开关闭和，电流表读数稳定之后，立刻记录高精度数据采集仪测量到的极差V₂和电流表的读数A。

求得前后两次电场传感器的极差变化值U＝|V₂-V₁|，根据欧姆定律R＝U/I＝|(V₂-V₁)/A|，即可得到此对电场传感器之间的内阻R。