在做過微電流測量以后（也就是為新材料傳感器做過調(diào)理電路以后）又拿到了新的需求，設(shè)計電化學(xué)的測量儀器。

這個東西可能會是我做過集成度最高的項目，因為它涉及固件開發(fā)，模擬電路，以及交叉的電化學(xué)領(lǐng)域（高中的時候最想死的課），可能還有項目進(jìn)度控制這些。

這篇文章呢，不會有什么特別的東西，只是看了一下午的資料，按照慣例我需要總結(jié)一下。

電化學(xué)其實就是使用一些確定的電信號去激勵一個系統(tǒng)，然后再去測量系統(tǒng)的響應(yīng)，接著求出一些東西。就是這么簡單。難點是在于集成性，就是電化學(xué)有很多的計算模型，所以導(dǎo)致電學(xué)系統(tǒng)的涉及有不一樣。

這個是4電極系統(tǒng)，就是4個電極懟到瓶子里面

這里是上面儀器的一些參數(shù)

首先就是電壓的范圍比較寬，Vpp可以到20V，正負(fù)電壓的同時存在讓系統(tǒng)設(shè)計變得很復(fù)雜。

電流的探測也是階數(shù)跨越的很多，這里我不知道是激勵還是測量，還沒有完全搞明白。

這里面的一些測量方法我都會設(shè)計

這個是一個儀器的后面的接口

上面都是瑞士萬通的儀器，這些基本上是目前很全的測量模式了

特別的需要說的是這個，是一個小巧的測量系統(tǒng)

這個真的想做！其實里面就是軟件值錢，MCU=FAE+Cortex-M3，就是一個芯片已經(jīng)集成了測量功能和控制后端了。而且做的真的很精致，喜歡。

這里面就是支持的一些算法

如果是說要搭建分立的器件的話，這里面都得有

也有專門的FAE前端，可以自己加MCU

這個是一個經(jīng)典的恒電勢測量框圖

這個就是上面的儀器，正好我摸過

4電極系統(tǒng)

下面是個載板，好喜歡

表面的器件

完整的樣子

這個是上面的模塊框圖

這里一個最簡單的PH測量

pH 電極連接到 EmStat Pico 開發(fā)板的 RE_0 輸入并引用 WE_0。注意：該方向給出反向電壓響應(yīng)。

RE_0 輸入由 AD8606 運(yùn)算放大器緩沖，以實現(xiàn)大于 1TΩ 的輸入阻抗。RE_0 和 WE_0 處的電位記錄 2 分鐘，同時電極每 20 秒在 pH 4 和 pH 7 緩沖液之間交替切換。從一種緩沖液中提取 ISE 后，用去離子水沖洗，然后放入另一種緩沖液中。

測量PH

伏安循環(huán)法，也就是上面的4個電極就是干這個事情的

循環(huán)伏安法是一種將電壓斜坡（例如，從 –1V 到 +1V）施加到溶液中的電極，然后從 +1V 回到 –1V，同時測量流經(jīng)電極的電流的技術(shù)。該循環(huán)允許測量由于電極-溶液界面處的物質(zhì)的氧化和還原而產(chǎn)生的陽極和陰極電流2 。該技術(shù)通常用于電活性物質(zhì)的檢測和定量，包括普魯士藍(lán)（一種常見染料）等金屬絡(luò)合物。

電化學(xué)阻抗譜 (EIS) 廣泛用于研究表面的界面化學(xué)，例如腐蝕界面和電池電極。這通常是通過在小于 1 Hz 到 MHz 級別的頻率下施加一個小的正弦電位并測量電流響應(yīng)來完成的。 電化學(xué)界面可以通過電路元件的組合來建模。最簡單的模型是蘭德爾斯電路，它由兩個電阻器和一個電容器組成。由于沒有與代表擴(kuò)散的 Warburg 元件等效的電路元件，因此將其省略。PalmSens 虛擬電池具有三個測試電路，其中包括標(biāo)稱值如圖 8c 所示的 Randles 電池。其中，Rs是溶液（電解質(zhì)）的電阻，Cdl是雙層（界面）的電容，Rct是電荷轉(zhuǎn)移（界面）電阻。 EIS 數(shù)據(jù)通常顯示為奈奎斯特圖或波特圖，進(jìn)一步的數(shù)學(xué)電路擬合確定等效電路內(nèi)的元件值。

因為現(xiàn)在的電化學(xué)測量模塊對于Python的支持都不好，就有上面的模塊還是一個其它人的。這里的商機(jī)完全可以自己設(shè)計一個上眾籌。

審核編輯：湯梓紅