交流阻抗为什么测试时间为负

Ⅰ 测量阻抗的方法

阻抗定义：

• 阻抗是元器件或电路对周期的交流信号的总的反作用。
• AC 交流测试信号 (幅度和频率)。

• 包括实部和虚部。

Ⅱ 请教电池交流阻抗测试方法

目前，电池阻抗的测量方法主要有两种，一是单一频率逐次测量法，二是多频率的快速测量方法。
基于外部提供单一正弦频率的激励设备进行阻抗测量的方法，虽然具有较高的测量精度，但是其测量电池的阻抗谱，如测量0.01hz～1000hz频率的阻抗谱，往往需要数分钟的时间。此外，基于单一正弦频率的激励测量方法只能应用于离线的阻抗测量，且具有较高的成本。
对于多频率快速测量方法的研究，主要依靠信号处理的手段，如快速傅里叶变换(fft)，离散拉普拉斯变换(dft)等。上述基于傅里叶变换以及拉普拉斯变换获取电池阻抗的方法，虽然从一定程度上实现了电池阻抗的获取，但是由于电池阻抗具有一定时效性，不同时刻的电池阻抗是不同的，而傅里叶变换包括快速傅里叶变换缺少信号的时域信息，这一特性使得通过该方法获得的阻抗具有不确定性。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种充电时蓄电池阻抗快速测量方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种充电时蓄电池阻抗快速测量方法，用以在电池充放电过程中获得蓄电池阻抗，包括以下步骤：
1)将待测量蓄电池和充电装置连接；
2)利用充电装置对待测量蓄电池进行充电和放电产生电流阶跃信号，生成变化的电流和电压；
3)在蓄电池充放电期间采集蓄电池上的电压和电流信号；
4)分别对采样采集到的蓄电池电压和电流进行小波分析，并通过电压与电流小波变换系数之比得到蓄电池阻抗值。
所述的步骤2)中，利用跳变电流进行阻抗测量计算，实际应用时跳变电流方向可选正或负，跳变前的电流可为0或不为0，产生电流阶跃信号的四种情况实际上是电流方向和跳变前电流的四种组合，则有：
待测量蓄电池初始状态为输入或输出电流为0，利用充电装置对待测量蓄电池进行充电，产生充电电流阶跃信号；
待测量蓄电池初始状态为输入或输出电流为0，利用充电装置对待测量蓄电池进行放电，产生放电电流阶跃信号；
待测量蓄电池初始状态为输入或输出电流不为0，利用充电装置对待测量蓄电池进行充电，产生电流阶跃信号；
待测量蓄电池初始状态为输入或输出电流不为0，利用充电装置对待测量蓄电池进行放电，产生电流阶跃信号。
所述的步骤3)中，分别对电池包、并联电池模组和电池单体的电压、电流进行测量。
所述的步骤4)的小波分析中采用morlet小波作为小波基。
所述的步骤4)具体包括以下步骤：
41)对电流信号进行分析时刻提取，选择电压和电流信号变化的瞬间时刻作为分析时刻b；
42)根据香农熵最小原理确定带宽参数fb和中心频率fc；
43)根据阻抗测量需求确定分析频率f，采用公式a＝fc/f确定尺度因子a；
44)计算电压和电流信号在尺度因子a、分析时刻b、带宽参数fb和中心频率fc下的小波变换系数，分别得到电压小波系数u(a,b)和电流小波系数i(a,b)；
45)根据阻抗计算公式z＝u(a,b)/i(a,b)计算电池的阻抗。
所述的步骤41)中，提取电流信号进行分析时刻具体包括以下步骤：
411)对电流信号进行交叉窗分段处理；
412)根据每一段信号的标准差，获取发生变化的信号所在的信号段，即目标信号段；
413)对目标信号段进行低通滤波处理；
414)对处理后的目标信号逐一求导，获取变化信号的开始时刻，即为分析时刻b。
电压小波系数u(a,b)和电流小波系数i(a,b)的计算式分别为：

其中，u(t)为电压信号，i(t)为电流信号，为母小波ψ(t)在尺度因子a和平移因子b下的子小波，t为时间。
小波分析时刻的选取还可以由控制充电装置产生相应阶跃波形的控制器直接给出。
本发明所提出的充电时电池阻抗快速测量方法主要包括充电装置连接，施加电流阶跃信号，电压、电流值采样和阻抗计算四个关键步骤，与现有技术相比，本发明方法优点如下：
(1)不需要外界设备施加正弦激励，只需在电池充电时利用充电装置产生一个阶跃电流信号作用到电池上，通过电池电压和电流测量装置单元测量电压和电流信号后再利用本发明所述方法即可进行电池阻抗测量计算；
(2)宽频阻抗计算时间短，相比于单一正弦频率逐次施加至电池上，本发明方法利用阶跃信号谐波成分丰富的特点可在短时间内实现宽频率的阻抗测量计算。
总之，本发明所述方法可进行快速、准确的阻抗测量，为阻抗测量实时性要求高的应用场合提供基础。
附图说明
图1为本发明的总体流程框图。
图2为实施例中充放电瞬间得到的电压、电流波形，其中，图(2a)为在开关闭合时的电流波形，图(2b)为在开关闭合时的电压波形。
图3为本发明所提出的方法所测量得到的阻抗值与真实值的对比。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明以电池的阻抗作为目标，而阻抗是一个包含幅值和相角的复值对象，因此在小波类型上应该选择复值小波，复值小波可以很好的表达相位信息。此外，电池阻抗的研究一方面会涉及到信号特征提取，另一方面还要对信号进行频域上的定位，因此需要选择非正交小波作为小波基函数。morlet小波是由gaussian函数调节的指数复值小波，其虚部是实部的hilbert变换，满足复值小波和非正交小波的要求。并且morlet小波基可以达到与信号相匹配的时间或频率分辨率，能够提供显式的尺度与频率的关系，非常适用于阻抗的计算。此外，morlet小波中还包含着更多的振动信息，小波功率可以将正、负峰值包含在一个宽峰之中，因此本发明采用morlet小波作为小波基进行研究。
morlet小波的数学表达式为：

其中，fc表示函数的中心频率，fb表示带宽变量。改变fc可以改变小波分析时的目标频率成分。
对于一个信号f(t)，它的morlet连续小波变换分解为：

式(2)中，w(a,b)为小波变换系数，a为尺度因子(a>0)，b为平移因子，为ψ(t)的共轭函数，ψa,b(t)为母小波ψ(t)在尺度因子a和平移因子b下的子小波。
对于电池的阻抗测量，可分别对同一时刻的电压和电流的时域信号做以morlet小波为基的小波变换：

则电池阻抗表达式为：

由于小波变换的本质是对信号进行滤波和分解，是将信号分解到各个频率上，认为无需对电池从外部加载激励信号，可利用电池本身放电过程中产生的电信号变化(如开关瞬间的电压和电流信号)作为分析对象，这样就无需外部激励源，从而简化系统。
本例中的实验对象采用容量为2850mah三星18650型锂离子电池，在充放电瞬间得到的电压、电流波形，电流为500ma阶跃，如图2所示。采用采样率10khz对电池电压和电流信号进行测量。按照本发明所述方法进行阻抗快速计算。通过在电压、电流变化时刻进行小波分析，可以得到如图3所示的不同频率下的电池阻抗谱。且可以看到所测量得到的阻抗与真实值相接近。

Ⅲ 交流阻抗的基本原理

当电极系统受到一个正弦波形电压(电流)的交流讯号的扰动时，会产生一个相应的电流(电压)响应讯号，由这些讯号可以得到电极的阻抗或导纳。一系列频率的正弦波讯号产生的阻抗频谱，称为电化学阻抗谱。 对于一个稳定的线性系统M，如以一个角频率为w的正弦波电信号（电压或电流）X为激励信号（在电化学术语中亦称作扰动信号）输入该系统，则相应地从该系统输出一个角频率也是w的正弦波电信号（电流或电压）Y，Y即是响应信号。Y与X之间的关系可以用下式来表示：
Y = G( w ) X
如果扰动信号X为正弦波电流信号，而Y为正弦波电压信号，则称G为系统M的阻抗 (Impedance)。如果扰动信号X为正弦波电压信号，而Y为正弦波电流信号，则称G为系统M的导纳 (Admittance)。
由阻抗(导纳)的定义可知，对于一个稳定的线性系统，当响应与扰动之间存在唯一的因果性时，阻抗Z与导纳Y 都决定于系统的内部结构，都反映该系统的频响特性，故在Z与Y之间存在唯一的对应关系：Z = 1/Y
G是一个随频率变化的矢量，用变量为频率f或其角频率w 的复变函数表示。故G的一般表示式可以写为：
G( w ) = G’( w ) + j G”( w ) 电化学阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电位（或电流）为扰动信号的电化学测量方法。由于以小振幅的电信号对体系扰动，一方面可避免对体系产生大的影响，另一方面也使得扰动与体系的响应之间近似呈线性关系，这就使测量结果的数学处理变得简单。交流阻抗法就是以不同频率的小幅值正弦波扰动信号作用于电极系统，由电极系统的响应与扰动信号之间的关系得到的电极阻抗，推测电极的等效电路，进而可以分析电极系统所包含的动力学过程及其机理，由等效电路中有关元件的参数值估算电极系统的动力学参数，如电极双电层电容，电荷转移过程的反应电阻，扩散传质过程参数等。
一个电极体系在小幅度的扰动信号作用下，各种动力学过程的响应与扰动信号之间呈线形关系，可以把每个动力学过程用电学上的一个线性元件或几个线性元件的组合来表示。如电荷转移过程可以用一个电阻来表示，双电层充放电过程用一个电容的充放电过程来表示。这样就把电化学动力学过程用一个等效电路来描述，通过对电极系统的扰动响应求得等效电路各元件的数值，从而推断电极体系的反应机理。
同时，电化学阻抗谱方法又是一种频率域的测量方法，它以测量得到的频率范围很宽的阻抗谱来研究电极系统，因而能比其他常规的电化学方法得到更多的动力学信息及电极界面结构的信息。 面板布置如图3.2所示，面板上各元件名称和功能如下：
① 输入端：接调压器输出端；
② U1、U2：电压测量端钮；
③ I1、 I2：电流测量端钮；
④ 接地端钮；
⑤ 工作电源插座及开关；

⑥ 热敏打印机；
⑦ 旋转编码开关及左右键；
⑧ 液晶显示器；
⑨ USB通讯口；
⑩ 蜂鸣器。 进行发电机转子交流阻抗测试时采用四端接线法，接线方式如图3.3所示。在测试钳的两付导线中，红色粗导线为电流线，分别接电流端I1、I2；黑色细导线为电压线，分别接电压端U1、U2。

Ⅳ 交流阻抗测试（AC）的原理和方法是什么

交流阻抗谱法是交流法测量电导率的发展，它通过往测试体系上施加一个频率可变的正弦波电压微扰，测试其阻抗的频率响应，来得到固体电解质和界面的相应参数。对于一个电池体系（包括电解质和电极），当施加一个正弦波微扰信号：
（2-1）
（其中U为电压有效值，ω为角频率，ω=2πf，f为交流频率，t为时间，
为电压初相位，
，Re为取实部。）
回路所产生的电流一般也为正弦波，可以写为：
（2-2）
定义：电压相量
电流相量
则测量体系的阻抗可以表示为：
（2-3）
例如，对于纯电阻R，
；
对于纯电容C，
对于纯电感
L，
对于一个电阻R
和电容C并联的电路，其阻抗为：
(2-4)
一般是把不同频率下测得的阻抗（
）和容抗（
）作复数平面图，横坐标为
，纵坐标为
，得到的图称为阻抗谱图（也称Nyquist图）。
呵呵，公式跟图贴不上来。要是还想知道更多，跟我联系吧。我很多试验都作阻抗~~~

Ⅳ 交流阻抗的相位角是负值表示啥意思

说明这个电路的负载是容性负载

Ⅵ 交流阻抗技术的介绍

交流阻抗技术是电化学暂态技术的一种。常用的是正弦波交流阻抗技术。控制电极电流（或电极电势）使按正弦波规律随时间小幅度变化，同时测量作为其响应的电极电势（或电流）随时间的变化规律。这一响应经常以直接测得的电极系统的交流阻抗Z或导纳Y来代替。电极阻抗一般用复数表示,即Z＝Z′-jZ ″（或Y＝Y′-jY″）,虚部常是电容性的,因此Z ″前用负号。测量电极阻抗的方法总是围绕解决测量实部和虚部这两个成分或模和相位角。

Ⅶ 电路中,复阻抗中什么时候电阻是负的，代表的意义是什么

容性负载的阻抗虚部是负的，代表的意义是交流电压加载在阻抗上时，电压滞后于电流；虚部为正值时，代表电压超前于电流；为零，则是纯阻性，电压、电流相位相同。

Ⅷ 超级电容器电化学交流阻抗电极的时间效应怎么计算

循环伏安测试中，电压窗口一般有负到正方向设置，以标准电化学出峰为例，正扫出峰是体系中还原态物质在工作电极表面发生电化学氧化是的峰电位和峰电流。负扫峰是体系中氧化态物质在工作电极表面发生电化学还原是的峰电位和峰电流。线形扫面循环伏安曲线可也看成是CV曲线的一半。但是LSV部分正扫和负扫。电压窗口还需自己摸索，先把电压窗口设大一点，比如0-2V,然后看曲线出峰位置，进而逐步缩小扫面电压窗口以节约测试时间。