当今 ，实际工程 中缺乏现场快速简便测量涂层、钢筋混凝 土状态的仪器。利用高速单片机、数字信号发 生器、双通道 同步高速 AD和 高输入 阻抗模 拟 电路 ，设计 了一 套 电池供 电、适 于现场应 用的便 携式 电化 学阻抗 (EIS)测试仪 。考虑到涂层或钢筋混凝土的高阻抗 以及现 场测试过程 易受外部噪声干扰 的特点 ，仪器电路设计 中 采取了双通道 8阶低通滤波器和前置放大器来提 高电流分辨率 ；采用相关积分算法，借助具有电磁屏蔽特性的护 环 电极探 头减小了外部耦合噪声对微弱信号的干扰 ，实现 了高精度 阻抗测试。仪器通过频率扫描测量涂层／金属 界面的阻抗谱 ，计算出涂层电阻、电荷传递电阻和界面电容 ，进而监测金属构件的腐蚀状 态。对 室内涂层钢板的测 试表明 ，该仪器测量的阻抗谱与 PAR273电化 学测试 系统的测量结果有 良好 的一致性 。 [关键词 ] 电化学阻抗测试仪 ；涂层；钢筋混凝土；相 关积分算法 [中图分类号 ]0657．1 [文献标识码 ]B [文章编号]1001—1560(2011)08—0063—03 O 前 言 l 设 计 采用传统 的非 电化 学或直 流 电化 学方法 测量涂 层 、钢筋混凝土的腐蚀行为存在耗时长、可控性不好以 及重现性差等缺点…。电化学阻抗 (EIS)测量时施加 的扰动信号小 ，可 以原位测量涂层或混凝土／钢筋的界 面电容 、极化 电阻 、Warburg扩散阻抗等与失效过程有 关的电化学参数 ，不会对涂层或混凝土／钢筋界面性质 造成不可逆影 响_2-s]。EIS技术还可 以用来研究涂层 的老化速率 ，根据涂层介电常数计算涂层含水率 ，进而 预测涂层 的破坏因素和寿命。美 国已制定 了 EIS评价 涂层的 ASTM标准 J，但由于没有适合的便携式阻抗测 量仪 ，一直也没有快速检测和评估现场施工涂层质量或 混凝土钢筋锈蚀状态的可靠手段和方法。本工作结合电 化学与电子测量技术 ，研制 了一种便携式交流阻抗现场 测试仪 ，可现场测量涂层 、钢筋混凝土的状态 ，判断腐蚀 趋势。[收稿 日期] 2011—03—20 [通信作者] 董泽华 ，副教授 ，主要从事腐蚀 电化 学、电 化学测 试 方法 及 工 业腐 蚀 监 测 研究 ，电 话 ：027—87543432，E—mail：zehua．dong@ gmail．corn 1．1 原 理 EIS测量是用 1个小幅值正弦波电位信号叠加在 1 个直流极化电位上 ，通过恒电位仪施加于被测体系，同 步测量极化电位 以及响应 电流 ，通过相关积分算法 或 傅立叶变换计算 出被测电极体系的复数阻抗 z，进而绘 制出被测体系的 Nyquist图和 Bode图。选取适当的等 效电路 ，通过计算 机模 拟可 以获取被测 电极体 系的界 面电容 、电荷传递 电阻和 Randle阻抗等诸多参数 。 EIS测量 中必须保证极化电位 与极化 电流信号无 相移地同步采样。假设 电位和电流通道信号分别如式 (1)、式 (2)：E(．t)=Esin(tot一咖 )+Ⅳ1 (1) ，(t)=Iasin(tot一咖)+Ⅳ2 (2) 式中，E 和 ，日为信号幅值 ， 和 为信号采样时刻的 相位角 ，∞为信号频率 ，Ⅳ 和 Ⅳ2为随机噪声。激励正 弦波信号 由数字信号发生器产生 ，所以 to是已知量 ，而 咖 和 qb都是未知量。为了计算两信号间相位差和幅 值比，引入单位幅值基准信号 s(t)=sin(tot)作为标准 参考信号 ]。将式(1)两边同乘以同频率基准信号 sin(tot)，并从任意时刻开始积分 1个信号周期，通过相 关积分算法，即可得出电位信号相对于基准信号的幅

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