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电化学阻抗谱数据图谱介绍

更新时间:2023-08-24      点击次数:1027
EIS Data Plotting

电化学阻抗谱数据图谱介绍

1 Nyquist Plots

由五个类型EIS数据生成的图有两种标准类型:Nyquist图和Bode图。Nyquist图通常由-Z_iZ_r组成,这种类型的图常用于识别数据中的模式和形状(参见图1中几种不同电路的Nyquist图示例)

Nyquist图上的虚阻抗值通常是倒置的或者相反Z_i轴有时以相反的数字顺序显示,因为几乎所有的Z_i值通常小于零,并且在笛卡尔图上主要在第一象限查看形状和图案更方便(参见图1)

另一个传统上适用于Nyquist的惯例是正交性,它指的是x轴和y轴的视觉比例为1:1。注意这并不一定意味着坐标轴的数值刻度必须相同(例如,参见图1中的绘图)。考虑这一原则的一种简单方法是当在标准正交图上围绕两个轴上的相同值绘制线条时,它总是会形成一个正方形(例如,连接点(0,0)(0,100)(100,100)(100,0),它将是一个完整正方形)

过去标准正交只用于Nyquist图,因为一些普遍存在的形状(例如,半圆和倾斜线)在标准正交图上更容易识别。然而在现代随着电路装配软件的出现,一些绘图的必要性已经减少了。虽然可以通过标准正交Nyquist上扭曲的半圆和倾斜的线角观察到数据中的非理想性,但它们也很容易通过电路拟合算法可视化和量化。如果数据集中到某些Nyquist图的一小部分,留下大片空白的图形空间(例如,图1的右上方图),那么在某些Nyquist图上强制实现正交性有时也会很不方便。

尽管如此,对Nyquist采用正交性仍然被广泛认为是标准形式,并且大多数已发表的EIS数据都使用这种惯例。因此,通常建议用户在呈现EIS数据时准备正交Nyquist图。

2 Bode Plots

EIS数据使用的第二种标准类型的图是bode图。bode图是一个双轴图,由 vs.(在主垂直轴上) vs. (在次垂直轴上)组成。频率和阻抗幅值通常以对数标度绘制,而相角线性显示(2为几种不同电路的bode图示例)

观察bode图上的相位角是了解系统在任何特定频率下所经历的电路行为类型的快速方法。例如,相角为对应于理想电阻,+90°对应于理想电感,-90°对应于理想电容器。两者之间的值可能表示混合行为或非理想性,这取决于所研究的系统。

与不绘制频率值的Nyquist图相比,bode图也可以很容易地确定频率值。通常Nyquist图上最左下角的点对应于最高频率,并沿着向右的轨迹从高频移动到低频。


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