電化學(xué)阻抗譜數(shù)據(jù)圖譜理論知識(shí)詳解

EIS Data Plotting
電化學(xué)阻抗譜數(shù)據(jù)圖譜介紹
1 Nyquist Plots
由五個(gè)類型EIS數(shù)據(jù)生成的圖有兩種標(biāo)準(zhǔn)類型:Nyquist圖和Bode圖。Nyquist圖通常由-Z_i和Z_r組成，這種類型的圖最常用于識(shí)別數(shù)據(jù)中的獨(dú)特模式和形狀(參見圖1中幾種不同電路的Nyquist圖示例)。 Nyquist圖上的虛部阻抗值通常是倒置的�；蛘呦喾矗琙_i軸有時(shí)以相反的數(shù)字順序顯示，因?yàn)閹缀跛�有的Z_i值通常小于零，并且在笛卡爾圖上主要在第一象限查看形狀和圖案更方便(參見圖1)。
另一個(gè)傳統(tǒng)上適用于Nyquist的慣例是正交性，它指的是x軸和y軸的視覺比例為1:1。注意這并不一定意味著坐標(biāo)軸的數(shù)值刻度必須相同(例如，參見圖1中的繪圖)�？紤]這一原則的一種簡(jiǎn)單方法是當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)正交圖上圍繞兩個(gè)軸上的相同值繪制線條時(shí)，它總是會(huì)形成一個(gè)完全正方形(例如，連接點(diǎn)(0,0)，(0,100)，(100,100)和(100,0)，它將是一個(gè)完全正方形)。
 
過(guò)去標(biāo)準(zhǔn)正交只用于Nyquist圖，因?yàn)橐恍┢毡榇嬖诘男螤?例如，半圓和傾斜線)在標(biāo)準(zhǔn)正交圖上更容易識(shí)別。然而在現(xiàn)代隨著電路裝配軟件的出現(xiàn)，一些繪圖的必要性已經(jīng)減少了。雖然可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)正交Nyquist上扭曲的半圓和傾斜的線角觀察到數(shù)據(jù)中的非理想性，但它們也很容易通過(guò)電路擬合算法可視化和量化。如果數(shù)據(jù)集中到某些Nyquist圖的一小部分，留下大片空白的圖形空間(例如，圖1的右上方圖)，那么在某些Nyquist圖上強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)正交性有時(shí)也會(huì)很不方便。
盡管如此，對(duì)Nyquist采用正交性仍然被廣泛認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)形式，并且大多數(shù)已發(fā)表的EIS數(shù)據(jù)都使用這種慣例。因此，通常建議用戶在呈現(xiàn)EIS數(shù)據(jù)時(shí)準(zhǔn)備正交Nyquist圖。
 
2 Bode Plots
EIS數(shù)據(jù)使用的第二種標(biāo)準(zhǔn)類型的圖是bode圖。bode圖是一個(gè)雙軸圖，由 vs.  (在主垂直軸上)和 vs.  (在次垂直軸上)組成。頻率和阻抗幅值通常以對(duì)數(shù)標(biāo)度繪制，而相角以線性顯示(圖2為幾種不同電路的bode圖示例)。  
觀察bode圖上的相位角是了解系統(tǒng)在任何特定頻率下所經(jīng)歷的電路行為類型的快速方法。例如，相角為0°對(duì)應(yīng)于理想電阻，+90°對(duì)應(yīng)于理想電感，-90°對(duì)應(yīng)于理想電容器。兩者之間的值可能表示混合行為或非理想性，這取決于所研究的系統(tǒng)。
與不繪制頻率值的Nyquist圖相比，bode圖也可以很容易地確定頻率值。通常Nyquist圖上最左下角的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于最高頻率，并沿著向右的軌跡從高頻移動(dòng)到低頻。