交流阻抗為什麼測試時間為負

Ⅰ 測量阻抗的方法

阻抗定義：

• 阻抗是元器件或電路對周期的交流信號的總的反作用。
• AC 交流測試信號 (幅度和頻率)。

• 包括實部和虛部。

Ⅱ 請教電池交流阻抗測試方法

目前，電池阻抗的測量方法主要有兩種，一是單一頻率逐次測量法，二是多頻率的快速測量方法。
基於外部提供單一正弦頻率的激勵設備進行阻抗測量的方法，雖然具有較高的測量精度，但是其測量電池的阻抗譜，如測量0.01hz～1000hz頻率的阻抗譜，往往需要數分鍾的時間。此外，基於單一正弦頻率的激勵測量方法只能應用於離線的阻抗測量，且具有較高的成本。
對於多頻率快速測量方法的研究，主要依靠信號處理的手段，如快速傅里葉變換(fft)，離散拉普拉斯變換(dft)等。上述基於傅里葉變換以及拉普拉斯變換獲取電池阻抗的方法，雖然從一定程度上實現了電池阻抗的獲取，但是由於電池阻抗具有一定時效性，不同時刻的電池阻抗是不同的，而傅里葉變換包括快速傅里葉變換缺少信號的時域信息，這一特性使得通過該方法獲得的阻抗具有不確定性。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種充電時蓄電池阻抗快速測量方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
一種充電時蓄電池阻抗快速測量方法，用以在電池充放電過程中獲得蓄電池阻抗，包括以下步驟：
1)將待測量蓄電池和充電裝置連接；
2)利用充電裝置對待測量蓄電池進行充電和放電產生電流階躍信號，生成變化的電流和電壓；
3)在蓄電池充放電期間採集蓄電池上的電壓和電流信號；
4)分別對采樣採集到的蓄電池電壓和電流進行小波分析，並通過電壓與電流小波變換系數之比得到蓄電池阻抗值。
所述的步驟2)中，利用跳變電流進行阻抗測量計算，實際應用時跳變電流方向可選正或負，跳變前的電流可為0或不為0，產生電流階躍信號的四種情況實際上是電流方向和跳變前電流的四種組合，則有：
待測量蓄電池初始狀態為輸入或輸出電流為0，利用充電裝置對待測量蓄電池進行充電，產生充電電流階躍信號；
待測量蓄電池初始狀態為輸入或輸出電流為0，利用充電裝置對待測量蓄電池進行放電，產生放電電流階躍信號；
待測量蓄電池初始狀態為輸入或輸出電流不為0，利用充電裝置對待測量蓄電池進行充電，產生電流階躍信號；
待測量蓄電池初始狀態為輸入或輸出電流不為0，利用充電裝置對待測量蓄電池進行放電，產生電流階躍信號。
所述的步驟3)中，分別對電池包、並聯電池模組和電池單體的電壓、電流進行測量。
所述的步驟4)的小波分析中採用morlet小波作為小波基。
所述的步驟4)具體包括以下步驟：
41)對電流信號進行分析時刻提取，選擇電壓和電流信號變化的瞬間時刻作為分析時刻b；
42)根據香農熵最小原理確定帶寬參數fb和中心頻率fc；
43)根據阻抗測量需求確定分析頻率f，採用公式a＝fc/f確定尺度因子a；
44)計算電壓和電流信號在尺度因子a、分析時刻b、帶寬參數fb和中心頻率fc下的小波變換系數，分別得到電壓小波系數u(a,b)和電流小波系數i(a,b)；
45)根據阻抗計算公式z＝u(a,b)/i(a,b)計算電池的阻抗。
所述的步驟41)中，提取電流信號進行分析時刻具體包括以下步驟：
411)對電流信號進行交叉窗分段處理；
412)根據每一段信號的標准差，獲取發生變化的信號所在的信號段，即目標信號段；
413)對目標信號段進行低通濾波處理；
414)對處理後的目標信號逐一求導，獲取變化信號的開始時刻，即為分析時刻b。
電壓小波系數u(a,b)和電流小波系數i(a,b)的計算式分別為：

其中，u(t)為電壓信號，i(t)為電流信號，為母小波ψ(t)在尺度因子a和平移因子b下的子小波，t為時間。
小波分析時刻的選取還可以由控制充電裝置產生相應階躍波形的控制器直接給出。
本發明所提出的充電時電池阻抗快速測量方法主要包括充電裝置連接，施加電流階躍信號，電壓、電流值采樣和阻抗計算四個關鍵步驟，與現有技術相比，本發明方法優點如下：
(1)不需要外界設備施加正弦激勵，只需在電池充電時利用充電裝置產生一個階躍電流信號作用到電池上，通過電池電壓和電流測量裝置單元測量電壓和電流信號後再利用本發明所述方法即可進行電池阻抗測量計算；
(2)寬頻阻抗計算時間短，相比於單一正弦頻率逐次施加至電池上，本發明方法利用階躍信號諧波成分豐富的特點可在短時間內實現寬頻率的阻抗測量計算。
總之，本發明所述方法可進行快速、准確的阻抗測量，為阻抗測量實時性要求高的應用場合提供基礎。
附圖說明
圖1為本發明的總體流程框圖。
圖2為實施例中充放電瞬間得到的電壓、電流波形，其中，圖(2a)為在開關閉合時的電流波形，圖(2b)為在開關閉合時的電壓波形。
圖3為本發明所提出的方法所測量得到的阻抗值與真實值的對比。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
實施例
本發明以電池的阻抗作為目標，而阻抗是一個包含幅值和相角的復值對象，因此在小波類型上應該選擇復值小波，復值小波可以很好的表達相位信息。此外，電池阻抗的研究一方面會涉及到信號特徵提取，另一方面還要對信號進行頻域上的定位，因此需要選擇非正交小波作為小波基函數。morlet小波是由gaussian函數調節的指數復值小波，其虛部是實部的hilbert變換，滿足復值小波和非正交小波的要求。並且morlet小波基可以達到與信號相匹配的時間或頻率解析度，能夠提供顯式的尺度與頻率的關系，非常適用於阻抗的計算。此外，morlet小波中還包含著更多的振動信息，小波功率可以將正、負峰值包含在一個寬峰之中，因此本發明採用morlet小波作為小波基進行研究。
morlet小波的數學表達式為：

其中，fc表示函數的中心頻率，fb表示帶寬變數。改變fc可以改變小波分析時的目標頻率成分。
對於一個信號f(t)，它的morlet連續小波變換分解為：

式(2)中，w(a,b)為小波變換系數，a為尺度因子(a>0)，b為平移因子，為ψ(t)的共軛函數，ψa,b(t)為母小波ψ(t)在尺度因子a和平移因子b下的子小波。
對於電池的阻抗測量，可分別對同一時刻的電壓和電流的時域信號做以morlet小波為基的小波變換：

則電池阻抗表達式為：

由於小波變換的本質是對信號進行濾波和分解，是將信號分解到各個頻率上，認為無需對電池從外部載入激勵信號，可利用電池本身放電過程中產生的電信號變化(如開關瞬間的電壓和電流信號)作為分析對象，這樣就無需外部激勵源，從而簡化系統。
本例中的實驗對象採用容量為2850mah三星18650型鋰離子電池，在充放電瞬間得到的電壓、電流波形，電流為500ma階躍，如圖2所示。採用采樣率10khz對電池電壓和電流信號進行測量。按照本發明所述方法進行阻抗快速計算。通過在電壓、電流變化時刻進行小波分析，可以得到如圖3所示的不同頻率下的電池阻抗譜。且可以看到所測量得到的阻抗與真實值相接近。

Ⅲ 交流阻抗的基本原理

當電極系統受到一個正弦波形電壓(電流)的交流訊號的擾動時，會產生一個相應的電流(電壓)響應訊號，由這些訊號可以得到電極的阻抗或導納。一系列頻率的正弦波訊號產生的阻抗頻譜，稱為電化學阻抗譜。 對於一個穩定的線性系統M，如以一個角頻率為w的正弦波電信號（電壓或電流）X為激勵信號（在電化學術語中亦稱作擾動信號）輸入該系統，則相應地從該系統輸出一個角頻率也是w的正弦波電信號（電流或電壓）Y，Y即是響應信號。Y與X之間的關系可以用下式來表示：
Y = G( w ) X
如果擾動信號X為正弦波電流信號，而Y為正弦波電壓信號，則稱G為系統M的阻抗 (Impedance)。如果擾動信號X為正弦波電壓信號，而Y為正弦波電流信號，則稱G為系統M的導納 (Admittance)。
由阻抗(導納)的定義可知，對於一個穩定的線性系統，當響應與擾動之間存在唯一的因果性時，阻抗Z與導納Y 都決定於系統的內部結構，都反映該系統的頻響特性，故在Z與Y之間存在唯一的對應關系：Z = 1/Y
G是一個隨頻率變化的矢量，用變數為頻率f或其角頻率w 的復變函數表示。故G的一般表示式可以寫為：
G( w ) = G』( w ) + j G」( w ) 電化學阻抗譜方法是一種以小振幅的正弦波電位（或電流）為擾動信號的電化學測量方法。由於以小振幅的電信號對體系擾動，一方面可避免對體系產生大的影響，另一方面也使得擾動與體系的響應之間近似呈線性關系，這就使測量結果的數學處理變得簡單。交流阻抗法就是以不同頻率的小幅值正弦波擾動信號作用於電極系統，由電極系統的響應與擾動信號之間的關系得到的電極阻抗，推測電極的等效電路，進而可以分析電極系統所包含的動力學過程及其機理，由等效電路中有關元件的參數值估算電極系統的動力學參數，如電極雙電層電容，電荷轉移過程的反應電阻，擴散傳質過程參數等。
一個電極體系在小幅度的擾動信號作用下，各種動力學過程的響應與擾動信號之間呈線形關系，可以把每個動力學過程用電學上的一個線性元件或幾個線性元件的組合來表示。如電荷轉移過程可以用一個電阻來表示，雙電層充放電過程用一個電容的充放電過程來表示。這樣就把電化學動力學過程用一個等效電路來描述，通過對電極系統的擾動響應求得等效電路各元件的數值，從而推斷電極體系的反應機理。
同時，電化學阻抗譜方法又是一種頻率域的測量方法，它以測量得到的頻率范圍很寬的阻抗譜來研究電極系統，因而能比其他常規的電化學方法得到更多的動力學信息及電極界面結構的信息。 面板布置如圖3.2所示，面板上各元件名稱和功能如下：
① 輸入端：接調壓器輸出端；
② U1、U2：電壓測量端鈕；
③ I1、 I2：電流測量端鈕；
④ 接地端鈕；
⑤ 工作電源插座及開關；

⑥ 熱敏列印機；
⑦ 旋轉編碼開關及左右鍵；
⑧ 液晶顯示器；
⑨ USB通訊口；
⑩ 蜂鳴器。 進行發電機轉子交流阻抗測試時採用四端接線法，接線方式如圖3.3所示。在測試鉗的兩付導線中，紅色粗導線為電流線，分別接電流端I1、I2；黑色細導線為電壓線，分別接電壓端U1、U2。

Ⅳ 交流阻抗測試（AC）的原理和方法是什麼

交流阻抗譜法是交流法測量電導率的發展，它通過往測試體繫上施加一個頻率可變的正弦波電壓微擾，測試其阻抗的頻率響應，來得到固體電解質和界面的相應參數。對於一個電池體系（包括電解質和電極），當施加一個正弦波微擾信號：
（2-1）
（其中U為電壓有效值，ω為角頻率，ω=2πf，f為交流頻率，t為時間，
為電壓初相位，
，Re為取實部。）
迴路所產生的電流一般也為正弦波，可以寫為：
（2-2）
定義：電壓相量
電流相量
則測量體系的阻抗可以表示為：
（2-3）
例如，對於純電阻R，
；
對於純電容C，
對於純電感
L，
對於一個電阻R
和電容C並聯的電路，其阻抗為：
(2-4)
一般是把不同頻率下測得的阻抗（
）和容抗（
）作復數平面圖，橫坐標為
，縱坐標為
，得到的圖稱為阻抗譜圖（也稱Nyquist圖）。
呵呵，公式跟圖貼不上來。要是還想知道更多，跟我聯系吧。我很多試驗都作阻抗~~~

Ⅳ 交流阻抗的相位角是負值表示啥意思

說明這個電路的負載是容性負載

Ⅵ 交流阻抗技術的介紹

交流阻抗技術是電化學暫態技術的一種。常用的是正弦波交流阻抗技術。控制電極電流（或電極電勢）使按正弦波規律隨時間小幅度變化，同時測量作為其響應的電極電勢（或電流）隨時間的變化規律。這一響應經常以直接測得的電極系統的交流阻抗Z或導納Y來代替。電極阻抗一般用復數表示,即Z＝Z′-jZ ″（或Y＝Y′-jY″）,虛部常是電容性的,因此Z ″前用負號。測量電極阻抗的方法總是圍繞解決測量實部和虛部這兩個成分或模和相位角。

Ⅶ 電路中,復阻抗中什麼時候電阻是負的，代表的意義是什麼

容性負載的阻抗虛部是負的，代表的意義是交流電壓載入在阻抗上時，電壓滯後於電流；虛部為正值時，代表電壓超前於電流；為零，則是純阻性，電壓、電流相位相同。

Ⅷ 超級電容器電化學交流阻抗電極的時間效應怎麼計算

循環伏安測試中，電壓窗口一般有負到正方向設置，以標准電化學出峰為例，正掃出峰是體系中還原態物質在工作電極表面發生電化學氧化是的峰電位和峰電流。負掃峰是體系中氧化態物質在工作電極表面發生電化學還原是的峰電位和峰電流。線形掃面循環伏安曲線可也看成是CV曲線的一半。但是LSV部分正掃和負掃。電壓窗口還需自己摸索，先把電壓窗口設大一點，比如0-2V,然後看曲線出峰位置，進而逐步縮小掃面電壓窗口以節約測試時間。