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恒電位儀的原理

2011-05-19 [9278]

         恒電位儀整體說是一個(gè)負(fù)反饋放大——輸出系統(tǒng),與被保護(hù)物(如埋地管道)構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié),通過參比電極測量通電點(diǎn)電位,作為取樣信號(hào)與控制信號(hào)進(jìn)行比較,實(shí)現(xiàn)控制并調(diào)節(jié)極化電流輸出,使通電點(diǎn)電位得以保持在設(shè)定的控制電位上。

 其過程是:不管什么原因——供電系統(tǒng)電壓波動(dòng),環(huán)境介質(zhì)導(dǎo)電性變化,或電路參數(shù)漂移——使輸出增大,導(dǎo)致通電點(diǎn)電位上升,則取樣信號(hào)增大,取樣信號(hào)是加在恒電位儀比較放大的反相輸入端,與接在正相輸入端控制信號(hào)比較后使放大器放大倍數(shù)下降,控制極化電源輸出減小,使通電點(diǎn)電位下降,回復(fù)到原設(shè)定的控制電位值上;同樣,如果什么原因使通電點(diǎn)電位下降,參比電極得到的取樣信號(hào)下降,經(jīng)過與控制信號(hào)比較使放大器放大倍數(shù)上升,控制極化電源輸出增大,通電點(diǎn)電位上升,回復(fù)到原設(shè)定的控制電位值上。也就是當(dāng)外部或內(nèi)部任何原因造成被保護(hù)物對地電位變化時(shí),恒電位儀都能相應(yīng)地增大或減小輸出把變化的電位拉回來,使通電點(diǎn)電位保持不變。

只要儀器的放大倍數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)得正確,取樣信號(hào)特性與儀器輸入輸出特性有足夠的線性一致,并且調(diào)整良好,恒電位儀在額定工作范圍內(nèi)可使被保護(hù)物通電點(diǎn)的電位與設(shè)定的控制電位一致,誤差一般在5mV以下。正因其有使通電點(diǎn)電位保持近于恒定的性質(zhì),因此稱為恒電位儀。

恒電位儀的核心是比較放大器,由深度負(fù)反饋的差動(dòng)放大器構(gòu)成,現(xiàn)在一般采用性能優(yōu)良的集成運(yùn)算放大器擔(dān)任,其輸入是控制和參比(取樣)電路,輸出到跟隨放大、控制移相、振蕩等電路生成觸發(fā)脈沖,極化電源由晶閘管整流電路構(gòu)成,通過改變導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出。

恒電位儀的接線不復(fù)雜,一般由4條電纜組成(不考慮誤差、故障報(bào)警等附屬電路可引出的信號(hào)接線),分別接于:輸出陰極、輸出陽極、零位接陰、參比電極。輸出陰極是恒電位儀輸出的負(fù)端子,接至被保護(hù)物的通電點(diǎn),輸出陽極是恒電位儀的正端子,接至輔助陽極(地床或深井陽極);零位接陰是儀器電路的地端,接于被保護(hù)物通電點(diǎn)附近,參比電極即取樣信號(hào)輸入端,接埋設(shè)在通電點(diǎn)附近的參比電極。輸出陰極和輸出陽極電纜要有足夠的截面積,一般不應(yīng)小于10 mm2;零位接陰和參比電極對電纜截面無要求,只考慮足夠強(qiáng)度即可。恒電位儀的接線都應(yīng)該是銅線,遠(yuǎn)端并應(yīng)焊接。

 

  值得說明的是零位接陰是接于通電點(diǎn)幾乎同一點(diǎn)(以電的概念解釋就是同一點(diǎn),施工時(shí)應(yīng)該離開50~100mm,避開電流涌入),但是必須用單獨(dú)接線,因?yàn)榱阄唤雨幨钦麄€(gè)儀器電路的地,這個(gè)“地”必須建立在被保護(hù)物(管道)上,才能實(shí)現(xiàn)正確控制,因此絕不能使用短線把零位接陰與輸出陰極接在一起,雖然那按電的概念也是同一點(diǎn)。

 

  zui后說明一下,恒電位儀是電化學(xué)研究、應(yīng)用方面的重要儀器,有很多種類,上面說的是用于陰極保護(hù)的恒電位儀的基本方面。

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