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阻抗谱分析技术是分析器件、电极系统、材料等频率响应的一门技术。传统的阻抗谱分析设备一般体积较大、价格昂贵、操作专业性强,随着科技术的迅猛发展和市场的日益完善,设备的设计也越来越面向用户、面向应用,尤其是嵌入式系统的。因此,本文的目的是设计出集操作简单、成本低廉、便携于一体的阻抗谱分析设备。 本文比较现有的分析技术、手段,选择出适用于中低频率、阻抗测量范围也比较大的自动平衡电桥法,并从原理上说明了该方案,并给出了该方法下的阻抗谱数据处理方法,即离散傅立叶变换的推导过程。同时还指出了,在离散傅立叶变换,采样频率不合理的设置会可能会导致频谱泄露的问题,进一步提出解决该问题的一些办法。 另一方面,电化学阻抗谱分析也是一个重要的应用领域,特别介绍了电化学的阻抗测量的原理、等效电路模型以及电极系统的一些基础概念。本装置以触控一体机为显示和总控制系统,以STM32系列单片机为底层控制单元,AD5933集成阻抗分析芯片为测量单元,辅以反馈、校准电阻网络和测量通道切换电路。根据固件函数库、寄存器相关协议等,编写程序。对电路中一些关键器件的选型、参数的具体设置做了一定的比较与研究。通过比较选出最优的反馈电阻实现了高精度、宽阻抗范围、多频率点的便携式阻抗谱测量。利用本装置对电子元件及KCl溶液的测量,并与LCR仪、电化学工作站的实验结果进行了比对,误差分析,结果表明本装置具有成本低廉、体积小、精度高等特点。本课题从原理和应用上,对研制便携式阻抗谱分析仪作了一些尝试,并对工程中遇到的问题进行了分析与论述,为以后更多的相关工作作铺垫。