恒電位儀基本原理

三電極體系：恒電位儀的工作依賴于典型的三電極電化學(xué)體系，包括工作電極（WE）、參比電極（RE）和輔助電極（CE）。工作電極是發(fā)生目標(biāo)電化學(xué)反應(yīng)的電極，其電位需要被控制；參比電極提供穩(wěn)定的電位參考標(biāo)準(zhǔn)，用于監(jiān)測工作電極的電位；輔助電極與工作電極形成電流通路，傳導(dǎo)電解電流。

反饋控制機(jī)制：操作人員通過儀器面板或軟件設(shè)定目標(biāo)電位，參比電極實(shí)時(shí)測量工作電極的實(shí)際電位，并將信號反饋至恒電位儀的比較電路。比較電路計(jì)算設(shè)定電位與實(shí)際電位的差值，誤差信號經(jīng)放大器放大后，生成控制信號，用于調(diào)節(jié)輸出電流，使工作電極電位保持在設(shè)定值。

主要功能

恒電位控制：能將被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)的電位地控制在保護(hù)電位范圍內(nèi)，通常電位控制精度可達(dá) ±10mV 甚至更高，有效防止金屬腐蝕。

恒電流控制：當(dāng)恒電位控制出現(xiàn)問題，如參比信號失效或其他故障時(shí)，恒電位儀可自動切換到恒電流工作狀態(tài)，確保儀器的輸出電流恒定在預(yù)設(shè)的電流值上。

穩(wěn)定直流電源輸出：可將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并在一定的負(fù)載變化范圍內(nèi)保持輸出電壓和電流的相對穩(wěn)定，為被保護(hù)物提供穩(wěn)定的電源。

自動調(diào)節(jié)功能：能根據(jù)環(huán)境條件和被保護(hù)金屬的狀態(tài)自動調(diào)節(jié)輸出電流，確保被保護(hù)金屬始終處于的陰極保護(hù)狀態(tài)。

電路組成

比較器與誤差放大器：高精度運(yùn)算放大器用于比較設(shè)定電位與參比電極反饋的電位，放大誤差信號，通常放大倍數(shù)達(dá) 103~10?倍，以確保控制精度。

功率輸出級：由晶體管或場效應(yīng)管（MOSFET）組成，根據(jù)誤差信號調(diào)節(jié)輸出電流，范圍通常為 μA 至 A 級，滿足不同電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的需求。

阻抗匹配電路：由于參比電極內(nèi)阻較高，尤其是在高電阻溶液中，需通過高輸入阻抗電路，如射極跟隨器，避免信號衰減，保證電位測量的準(zhǔn)確性。

保護(hù)與模塊：包含過流保護(hù)、短路保護(hù)和過載保護(hù)，防止電極或儀器損壞。

常見類型

高頻開關(guān)恒電位儀：體積小、重量輕，有立式、臺式、壁掛式等多種形態(tài)，便于安裝和使用，適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境。內(nèi)部采用進(jìn)口控制芯片，電位控制精度高，搭載快速 IGBT 功率模塊，電能轉(zhuǎn)換效率超 90%，較傳統(tǒng)設(shè)備節(jié)能 30% 以上，還能在 AC60V-260V 寬電壓波動中穩(wěn)定運(yùn)行。

防爆型恒電位儀：嚴(yán)格遵循防爆標(biāo)準(zhǔn)，澆封型外殼與本質(zhì)電路設(shè)計(jì)，防爆等級達(dá) ExdIIBT4，表面溫度始終控制在 135℃以下。采用晶閘管整流方案，轉(zhuǎn)換效率稍遜，但具有高組件化、強(qiáng)抗沖擊的特性，在 - 40℃~+55℃極端溫度、濕度≤95% 的惡劣環(huán)境中性能穩(wěn)定，關(guān)鍵部件故障時(shí)自動切換備用模塊，持續(xù)供電 4 小時(shí)，保障陰極保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

應(yīng)用領(lǐng)域

陰極保護(hù)工程：在埋地管道、海洋平臺、船舶、油罐等金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕保護(hù)中廣泛應(yīng)用，通過提供合適的陰極保護(hù)電流，使金屬結(jié)構(gòu)處于陰極保護(hù)狀態(tài)，減緩或防止金屬的腐蝕