Разработка оборудования для тестирования контролируемого импеданса
Измерения электрического импеданса обычно производятся с двумя электродами, которые одновременно подают ток и измеряемое напряжение. При измерении с двумя электродами поляризация электрода (ЭП) возникает из-за наведенного поляризационного потенциала между электродом и образцом. В результате EP добавляет нежелательный импеданс к импедансу образца. Импеданс EP включает как сопротивление поляризации, так и поляризационную емкость. Соответственно, EP становится очень неблагоприятным в диапазоне частот от 0,1 Гц до 100 кГц, где как емкостный, так и резистивный эффекты импеданса очень значительны. Проблема EP чаще возникает, когда импеданс выборки ниже, чем импеданс EP.
ГЛАВА 1 ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОИМПЕДАНСНУЮ СПЕКТРОСКОПИЮ... 7
1.1. Теоретический анализ электроимпедансной спектроскопии. 7
1.2. Анализ моделирования и принцип работы ЭИС.. 8
1.2.3. Представление и интерпретация данных: пример моделирование схемы Рэндла 17
1.3. Влияние поляризации электрода на данные импеданса. 25
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДЛЯ ЭИС.. 27
2.1. Введение в разработку. 27
2.2. Обзор электроимпедансной спектроскопии. 28
2.3. Обзор возможности применения выбранной микросхемы (AD5933) 29
2.4. Описание дизайна программной среды. 32
2.5. Описание дизайна аппаратной среды.. 34
2.5.1. Выбор микроконтроллера. 34
2.5.2. Обзор конструкции AFE с четырьмя электродами для выбранной микросхемы (AD5933) 37
2.5.3. Аналоговый интерфейс для измерения четырех электродов. 38
2.5.4. Расчет импеданса и теория калибровки. 44
2.5.5. Компоновка печатной платы.. 46
2.6. Дизайн программного обеспечения. 48
2.6.1. Обзор программного стека. 48
2.6.2. Драйвер для AD5933 - внутренняя программа. 49
2.6.3. Пользовательский интерфейс (UI) и D3 для визуализации интерфейсной программы. 50
2.8. Оценка характеристик спектроскопа импеданса. 53
2.8.1. Измерения цепи Randles (как самый простой способ смоделировать электрохимическую систему) 54
2.8.3. Обнаружение фальсификации молока водопроводной водой. 66
2.9. Заключение и введение в дальнейшую разработку. 72
ГЛАВА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭСТРАЛЬНОГО ЦИКЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПЕДАНСА. СПЕКТРОСКОПИЯ.. 75
3.2. Эстральный цикл и его связь с электрическим сопротивление. 76
3.2.1. Изменения импеданса во время эстрального цикла. 76
3.2.2. Сравнение приборов и критерии проектирования. 77
3.3.1. Электроимпедансный спектроскоп. 78
3.7 Причина отказа устройства и решение этой проблемы.. 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 92
ПРИЛОЖЕНИЕ А: Измеритель контролируемого импеданса. 99
ПРИЛОЖЕНИЕ Б: Перечень элементов для микросхемы.. 100
ПРИЛОЖЕНИЕ В: Электрическая схема микросхемы AD5933. 101
ПРИЛОЖЕНИЕ Г: Сборная печатная микросхема системы для тестирования контролируемого импеданса. 102
ПРИЛОЖЕНИЕ Д: Настройка измерителя контролируемого импеданса. 103
1. Хворенков В. В. Бахтиева Г. Г. Методические указания по подготовке и защите выпускной квалификационной работы студентов обучающихся по программе бакалавриата. Направление 210300 Радиотехника. – Ижевск: ИжГТУ, 2009 г. – 30 с.
2. Положение о государственной итоговой аттестации по основным профессиональным образовательным программам высшего образования – программам бакалавриата, программам специалитета и программам магистратуры ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М. Т. Калашникова». – Ижевск: ИжГТУ, 2015 г. – 28 с.
3. ГОСТ 2.701-2008 Схемы. Виды и типы. Основные требования к выполнению. ВНИИНМАШ АНО НИЦ CALS-технологий Прикладная логистика, 2008 г. – 14 с.
4. ГОСТ 2.702-2011 Правила выполнения электрических схем. ВНИИНМАШ АНО НИЦ CALS-технологий Прикладная логистика, 2011 г. – 28 с.
5. ГОСТ 2.106-96 Текстовые документы. ВНИИНМАШ Госстандарта России 96 г. – 40 с.
6. ГОСТ 2.105-95 Общие требования к текстовым документам ВНИИНМАШ Госстандарта России 95 г. – 32 с.
7. ГОСТ 7.0.5-2008 Библиографическая ссылка. Общие требования и правила составления. ФГУП «Российская книжная палата», 2008 г. – 22 с.
