一、传输函数
一般的一个物理系统的扰动与响应之间的关系:
输入(扰动信号:输出(响应信号: 电信号,光信号) 电信号,光信号)
传输函数:R=H(S).P
其中R 为响应函数,H 为传输函数,P 为扰动函数
常常电化学分析选用正弦波为扰动信号:
正弦波扰动信号 Y
Y=G(w).X
1) 当X 为正弦波电流信号,Y 为正弦波电压信号时,G 为阻抗,G z
2) 当X 为正弦波电压信号,Y 为正弦波电流信号时,G 为导纳,G Y 阻抗和导纳统称为导纳
G 的稳定的线性系统的条件:
a) 因果条件,排除系统中其他噪声信号的干扰,确保响应与扰动是唯一的因果关系;
b) 线性条件,如果不满足线性条件,响应信号不仅具有W 的正弦波还有谐波。只有在店微信号的正弦波幅值很小的(千分之几伏),所以常设定为5Mv, 两者才接近线性关系;
c) 稳定性条件,对系统施加扰动信号后不会引起系统内部结构的变化。
G(w)=G’(W)+jG”(W)
G 为矢量,G ’为实部,G ”为虚部,所以阻
阻抗:Z=Z’+Z’’
导纳:Y=Y’+Y”
Z=1/Y,
二、电化学元件的导纳
常用的线性元件电阻、电容、电感
①电阻R
Z R =Z’R +Z’’R =R + jZ ’’R Y R =Y’R +Y’’R =1/R + jY ’’R
在复平面图上,用实轴的一个点表示,
Bode
图上,与横坐标平行的直线
虚部为0 ②电容C
Zc=Z’c+Z’’
-j 1/(wC)
实部为0
Yc=Y’c+Y’’ 0 +j wC
在复平面图上,与虚轴(-Z ’’或Y ’’)重合,Bode 图上,阻抗为斜率为-1的直线,导纳为斜率为+1的直线。
③电感L
Z L =Z’L +Z’’L = 0 实部为0
Y L =Y’L +Y’’L = 0 在复平面图上,与第四象限虚部轴重合,Bode 图上,阻抗为斜率为+1的直线,导纳为斜率为-1的直线。
三、复合元件
(一)由电阻与电容串联复合的元件 阻抗: Z=R-j 1/(wC)=R+ 1/jwC
在阻抗复平面图上,在第一象限中与实轴相较于R 平行于虚轴的一条直线 导纳:Y=1/Z=1/(R-j1/(wC)) (Y’-1/2R)+Y’’=(1/2R)
所以导纳复平面图为(1/2R,0)为圆心,1/2R为半径的在第一象限的半圆 222
(二)电阻与电容并联的复合元件 (RC 导纳: Y=1/R+jwC
在导纳复平面图上为与实轴相较于1/R与虚轴平行的一条直线
阻抗:Z=1/Y=R/(1+jwC.R) (Z’-R/2)+Z’’=(R/2) 222
在阻抗复平面图上为以(R/2,0)为圆心,R/2为半径的半圆
(三)电阻与电感串联的复合元件 RL
阻抗: Z=R+jwL
阻抗复平面图在第四象限上,与实轴相较于R 且与虚轴平行的一条直线 导纳:Y=1/Z=R/(R2+(wL)2)
(Y ’-1/2R)2+Y’’2=(1/2R)
2 导纳复平面图以(1/2R,0)位圆心,1/2R为半径的在第四象限的半圆 (四)电阻与电感并联的复合元件 (RL )
导纳:Y=1/R+1/jwL=1/R-j1/(wL)
导纳复平面为第四象限中与实轴相较于1/R,且与虚轴平行的直线 阻抗:Z=1/Y=1/(1/R+1/jwL) (Z ’-R/2)2+Z’’2=(R/2)2 阻抗复平面图为在第四象限以(R/2,0)为圆心,R/2位半径的半圆
总结
① R 与C 或L 串联
②R 与C 或 L 并联 阻抗复平面图为与虚轴相平行的一条直线,且交于实轴R 处 导纳复平面图为与以(1/2R,0)为圆心,1/2R为半径的半圆 阻抗复平面图为与以(R/2,0)为圆心,R/2为半径的半圆
导纳复平面图为与虚轴相平行的一条直线,且交于实轴1/R处