普林斯頓

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

　　導緻實驗出(chū)現噪音幹擾的(de)原因是(shì)什麽？

　　A:  很多情況下我們會收到(dào)關于(yú)在(zài)實際測試中數據出(chū)現噪音幹擾或電流波動的(de)問題反饋，造成這(zhè)種現象的(de)原因通常來(lái)自于(yú)：1) 參比電極，2)  設備沒有正常接地(dì / de)， 3)  所測試的(de)電解池具有高電容特性， 4)  環境幹擾。

　　Reference Electrode

　　參比電極原因

　　應該說(shuō)大(dà)多數的(de)噪音或波動問題都緣于(yú)參比電極。普林斯頓恒電位儀是(shì)采用差分靜電計來(lái)測量電位的(de)，它需要(yào / yāo)同時(shí)測量參比電極與工作電極的(de)輸入端來(lái)獲得精确的(de)電極電位。  使用差分靜電計測量的(de)優勢之(zhī)一(yī / yì ／yí)是(shì)當測試過程中電流出(chū)現過載時(shí)可以(yǐ)确保電解池電位的(de)恒定控制，而(ér)差分靜電計的(de)缺點是(shì)當參比的(de)阻抗特别大(dà)時(shí)（如50,000 Ω or more）會導緻與參比電路上(shàng)寄生電容相關的(de)偶合阻抗增大(dà) ，從而(ér)降低了(le／liǎo)靜電計放大(dà)器的(de)負反饋端的(de)穩定作用，而(ér)我們知道(dào)靜電計的(de)正反饋端是(shì)會破壞穩定性的(de)并且發生的(de)很快，這(zhè)樣就(jiù)導緻了(le／liǎo)恒電位儀結果的(de)波動。

　　大(dà)多數情況下通過測試參比電極就(jiù)可以(yǐ)找到(dào)問題所在(zài)，如電極多孔陶瓷頭堵塞，電極内有氣泡，使用了(le／liǎo)雙鹽橋連接（也(yě)就(jiù)是(shì)魯金毛細管），鹽橋内溶液的(de)阻抗高也(yě)是(shì)造成參比阻抗過高的(de)原因之(zhī)一(yī / yì ／yí)。辨别參比電極好壞的(de)簡單快捷的(de)方法是(shì)将參比電極端斷開然後将參比電極連接夾子(zǐ)與對電極連接夾一(yī / yì ／yí)起連接至對電極上(shàng)形成兩電極體系，此時(shí)對電極同時(shí)作爲(wéi / wèi)輔助電極和(hé / huò)模拟參比電極使用。如果通過此方式測試時(shí)噪音消失則需要(yào / yāo)更換參比電極或按照如下方法檢測參比電極：

　　推薦使用如下方法檢測/處理參比電極的(de)故障：

　　降低參比電極的(de)阻抗，确定參比電極頭是(shì)正常的(de)，如果有問題立即更換。在(zài)鹽橋或魯金毛細管内避免使用任何高阻抗溶液。

　　通過使用系統的(de)E/I濾波功能提高E/I的(de)穩定性，當然這(zhè)需要(yào / yāo)您的(de)設備支持此功能。系統在(zài)電流靈敏度測量裝置上(shàng)并聯了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)個(gè)10nF的(de)電容以(yǐ)降低I/E轉換器的(de)帶寬從而(ér)大(dà)大(dà)減小了(le／liǎo)相位漂移及電位波動。

　　如果問題是(shì)因爲(wéi / wèi)溶液阻抗過高造成的(de)則需要(yào / yāo)在(zài)體系的(de)對電極與參比電極之(zhī)間連接一(yī / yì ／yí)個(gè)100nF的(de)電容，這(zhè)對于(yú)降低電位控制運算放大(dà)器的(de)速度有一(yī / yì ／yí)定的(de)效果并且這(zhè)不(bù)會允許出(chū)現與反饋響應不(bù)同步的(de)電位控制現象。

　　如果進行的(de)是(shì)腐蝕實驗，請嘗試在(zài)工作電極與地(dì / de)線之(zhī)間串接一(yī / yì ／yí)個(gè)0.1-1µF的(de)電容，以(yǐ)使不(bù)太穩定的(de)高頻交流信号不(bù)被測量到(dào)，這(zhè)樣就(jiù)有助于(yú)降低恒電位儀的(de)電流測量并且能消除波動。注：此方法不(bù)适用于(yú)阻抗測量實驗。

　　對于(yú)阻抗測量方法可使用一(yī / yì ／yí)根鉑金絲并将它與正在(zài)使用的(de)參比電極并聯連接，鉑金絲的(de)一(yī / yì ／yí)端須靠近參比電極頭或鹽橋頭，另一(yī / yì ／yí)端在(zài)與一(yī / yì ／yí)個(gè)0.1 - 1 µF電容連接後串連至參比電極線。這(zhè)樣在(zài)測試時(shí)會在(zài)參比線路中濾掉交流信号中的(de)高頻部分（如果使用的(de)是(shì)1 µF的(de)電容，2KHz以(yǐ)上(shàng)的(de)信号将被分流掉）而(ér)隻檢測直流部分。

　　Improper Grounding

　　不(bù)完美的(de)接地(dì / de)

　　當儀器間相互連接及與其操作電腦相互連接時(shí)将他(tā)們的(de)外殼連接至同一(yī / yì ／yí)地(dì / de)線接口是(shì)相當重要(yào / yāo)的(de)，不(bù)管你信不(bù)信大(dà)多數的(de)地(dì / de)線接口都會由于(yú)牆體中電線的(de)長度不(bù)同而(ér)不(bù)處于(yú)同一(yī / yì ／yí)樣的(de)電位狀态并且同一(yī / yì ／yí)個(gè)房間内的(de)兩個(gè)電源插座間的(de)地(dì / de)線電位差通常會有幾百個(gè)毫伏。如果兩個(gè)儀器通過一(yī / yì ／yí)根信号傳輸線連接在(zài)一(yī / yì ／yí)起而(ér)每個(gè)儀器分别連到(dào)不(bù)同的(de)電源插口，這(zhè)時(shí)在(zài)兩個(gè)儀器間可能會由于(yú)電位差和(hé / huò)連接線的(de)屏蔽層阻抗而(ér)産生電流流動。而(ér)産生的(de)交流電壓和(hé / huò)電流最終會影響到(dào)你正在(zài)測量的(de)信号，這(zhè)應該怎樣避免呢？

　　首先所有用于(yú)實驗的(de)儀器的(de)電源線都必須連接到(dào)同一(yī / yì ／yí)個(gè)電源插座上(shàng)，包括恒電位儀，電腦及其它的(de)電腦附件（如：要(yào / yāo)确認打印機是(shì)否會有幹擾，因爲(wéi / wèi)這(zhè)一(yī / yì ／yí)類的(de)設備通常會被忽略），旋轉圓盤電極等等。如果需要(yào / yāo)可使用一(yī / yì ／yí)個(gè)工業用的(de)多插孔插排，将相關儀器的(de)電源全部依次插在(zài)上(shàng)面即可。所有儀器的(de)電源線應該被歸整在(zài)一(yī / yì ／yí)起并盡可能的(de)遠離一(yī / yì ／yí)切有可能對它造成幹擾的(de)信号及不(bù)屬于(yú)同一(yī / yì ／yí)個(gè)系統内的(de)儀器。另一(yī / yì ／yí)個(gè)方法是(shì)通過提供其它路徑來(lái)減少分支電路中的(de)電流量，這(zhè)常被稱作"strap-them-together approach"，最簡單的(de)方法是(shì)使用一(yī / yì ／yí)根較粗的(de)銅線（#10或更大(dà)）将實驗時(shí)所用到(dào)的(de)所有儀器的(de)外殼直接連在(zài)一(yī / yì ／yí)起以(yǐ)形成最短的(de)雜流消除路徑。

　　Highly Capacitive Cells

　　高電容性體系

　　當測試一(yī / yì ／yí)個(gè)電容性體系時(shí)所有的(de)恒電位儀将變的(de)不(bù)穩定，恒電位儀的(de)反應越快就(jiù)會有越多的(de)問題。例如：普林斯頓的(de)恒電位儀283在(zài)進行日常的(de)腐蝕測試時(shí)數據就(jiù)會出(chū)現波動。通過方法ASTM G5 （430不(bù)鏽鋼在(zài)硫酸溶液中的(de)測試）可知，當測試樣品到(dào)達“鈍化”區時(shí)就(jiù)會形成一(yī / yì ／yí)種比較穩定的(de)氧化層，此氧化層會産生電容特性，這(zhè)樣就(jiù)使得已經産生相位偏移反饋信号的(de)恒電位儀發生更大(dà)的(de)相位偏移而(ér)沒有辦法去消除噪聲幹擾。或者說(shuō)具有諸如跟283一(yī / yì ／yí)樣帶寬的(de)系統在(zài)鈍化區時(shí)曲線都可能會産生波動。

　　幸運的(de)是(shì)解決這(zhè)種特殊問題的(de)方法很簡單，就(jiù)是(shì)啓用軟件中的(de)I/E濾波功能（具體見上(shàng)方參比電極部分）來(lái)降低I/E轉換器的(de)帶寬。也(yě)可以(yǐ)在(zài)參比電極和(hé / huò)對電極之(zhī)間串接一(yī / yì ／yí)個(gè)電容器 （100 nF，詳見上(shàng)面參比電極部分），這(zhè)樣降低電位控制運算放大(dà)器的(de)速度有很好的(de)效果并且不(bù)會允許電位控制與反饋響應不(bù)同步的(de)情況出(chū)現。

　　Environmental Pick-Up

　　環境幹擾

　　電源線，電腦顯示器，攪拌器以(yǐ)及熒光燈都會是(shì)造成幹擾的(de)因素，特别是(shì)在(zài)做小電流測試時(shí)。大(dà)多數比較實際的(de)方法是(shì)用一(yī / yì ／yí)個(gè)細金屬線編織的(de)足夠大(dà)的(de)法拉第屏蔽箱去屏蔽你的(de)實驗體系。接縫處必須被很好的(de)焊接并且電極線隻能從一(yī / yì ／yí)個(gè)大(dà)小合适的(de)圓孔裏進出(chū)，屏蔽箱必須跟測試系統一(yī / yì ／yí)起接地(dì / de)，也(yě)就(jiù)是(shì)說(shuō)，必須與所使用的(de)電極線上(shàng)面的(de)黑色夾子(zǐ)連接或與恒電位儀連接。當然，已經接地(dì / de)的(de)金屬通風廚也(yě)能起到(dào)不(bù)錯的(de)屏蔽作用可以(yǐ)嘗試使用。

　　近年來(lái)出(chū)現了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)個(gè)新比較特殊的(de)問題，就(jiù)是(shì)新的(de)強制性的(de)節能照明燈也(yě)會導緻恒電位儀系統産生一(yī / yì ／yí)些電流噪音，目前新的(de)标準是(shì)使用T-8型燈，此燈更節省能源更靜内部也(yě)沒有PCB闆，可提供更真實的(de)彩色照明并且是(shì)通過電子(zǐ)鎮流器控制。電子(zǐ)鎮流器能在(zài)一(yī / yì ／yí)個(gè)比較高的(de)頻率範圍内運行（20-25KHz）而(ér)T-12型的(de)鎮流器的(de)電磁設計隻能在(zài)60Hz運行。這(zhè)種高頻可以(yǐ)在(zài)比較小的(de)電子(zǐ)能量時(shí)獲得與T-12一(yī / yì ／yí)樣的(de)照片效果，但不(bù)幸的(de)是(shì)這(zhè)種電子(zǐ)鎮流器很可能會使我們的(de)系統出(chū)現噪音幹擾h。判斷噪音問題是(shì)否是(shì)來(lái)自于(yú)你的(de)燈光的(de)最簡單的(de)方法是(shì)在(zài)實驗過程中關掉那些燈光然後看一(yī / yì ／yí)下噪音是(shì)否減少或消失。

　　除消除幹擾源頭之(zhī)外，你可以(yǐ)使用I/E和(hé / huò)低通濾波功能去減少來(lái)自于(yú)環境的(de)影響。