激发极化法极化率衰减曲线测量技术

激发极化法极化率衰减曲线测量技术上海绿海电脑科技有限公司陆焕文

电法勘探测量方法与仪器的分类：

1：按电场生成分类：

可分为天然电场法和人工电场法。天然电场是大地中自然产生的，或者是有雷电，远距离长波无线电台发出的电场，底下电化学效应自己引起的电场（自然电场）。

人工电场是勘探人员用发送机法术固定的电流波形在底下建立的人工电场。人工电场还可以分成传导类电场和感应类电场，传导类电场是发送机的发送电极接地的（用铜电极赶插入地下）。感应类电场是用无线电发送天线向空中发射后感应到地下的，即发送机发送端不接地（如测地雷达）。2：按被测的参数分类：

根据测量不同的物探参数可以分成不同的测量仪器，从被测信号频率的高低可分成以下几类：* 直流：（超低频1HZ以下）直流电阻率法

* 低频：（0.1HZ～20HZ）激发极化法

* 音频：（20HZ～10KHZ）音频磁大地电流法

3：按测量效率分类：

按一次供电可同时测多少的物理册点分类：

* 单点普通方法：每测一个物理点后要移动测量电极到新物理点再测，需要“跑极”，这种方法仪器简单，人工多，效率低。

* 多点同时测量的高密度法：这种方法可以一次发送机供电。同时多个物理测点上同时测量，测量效率高，数据可靠性高。

高密度测量中还可分为多线制和总线制。

多线制是一台主机上引出多道测量线，用星形网直接接到不同物理点的MN接线电极上。这种方法的缺点是要用长导线传诵模拟量ΔV信号，而ΔV信号是mV级的微弱信号，容易受空中电磁波干扰，测量精度受影响。

总线制是一台主机与多台从机用一根电缆连接起来，组成一个野外现成总线局域网，主机用数字通讯指挥各从机同时测量，测量完成后用数字通讯把各从机测得的信号分时传送给主机。在长线上传送的是数字信号。选用半双工的RS485通讯总线，距离可达1000米，数字不易受干扰，一根电缆线最多可以带128个从机。

4：按野外的布极方法分类，以下介绍几种常用的布极和K 值计算公式 * 中间梯度法

A 供电电极组

B 供电电极组 M N

M N

A MN 距（米） B

Kmn = (2π* AM * AN * BM * BN) / [MN *(AM * AN + BM * BN)]

A,B供电电极是固定的，MN在A，B中间区域移动（在A，B的1/2区域内）

*电测探法（对称测探法）

K值与中间梯度法计算相同，只是这儿的AM = BN

在此M，N是固定在AB中间，而A，B供电电极是可以对称的向两边移动。随着A，B的

加大距离，接收机测出的参数反映的是距地面1/2AB 处的特性。

* 偶极剖面法：

测量点

偶极剖面法装置的特点是A ，B 和M ，N 的距离都相当小，可以把AB 和MN 为两对偶极，这两对偶极之间的距离很大。它的K 值用下式计算

Kmn = (2π* AM * AN * BM * BN) / [MN *( BM * BN - AM * AN )]

以上公式是假定供电时A 为正，B 为负。如果在实际工作中A ，B 都是可为正，也可为负的。这时算出的Kmn 会变为负值。但是K 值不会是负值的，这时只要把K 值取绝对值。| Kmn |

一. 激发极化法测量原理:

激发极化法测量的是地质矿体与围岩组合体的电学和化学特性.从电路系统的观点看是测量大地系

统中某深度点的脉冲响应函数(时间域分析)或频率响应函数(频率域分析)..

大地测量系统方块图

参看上图,它是大地系统特性测量等效电路图,由它测出的地球物化探参数是反映某测线下地质剖面中某几何位置的参数. 参数反映的几何位置是由野外供电电极A和B,以及测量电极M和N的几何位置确定的.这取决於野外采用的什么类型的装置(例如:中间梯度法,偶极偶极法,测深法等).

图中的发送机是大地输入电流的信号源.要求它能向大地传导电流,电流的大小取决于A,B供电电极的表面与大

地的接触电阻大小和大地的电阻率.为了测出深部的参数必须使电流加大(5A-15A).为了测量多种地球物化探参数,发送机要能发出多种形状的电流波型.波形的频率也要可变.(0.01HZ—8000HZ). 图中的大地系统是某AB电极和某MN电极和大地组成的某测点的系统.对这个特定的系统测得的参数是反映某剖面上某位置的参数.通过改变AB和MN在测线上的位置可以测得地层剖面上各点的物化探参数.

图中的接收机是测量大地系统对输入电流信号的响应输出的电压信号.它同时测量输入大地的电流信号.用这两种信号的相关处理可以得出大地的脉冲响应函数和大地的频率响应函数.这个函数是大地的地球物理参数.因为在实际中发送机无法发出窄脉冲(幅度无穷大而脉宽无穷小),所以在时间域测量中使用阶跃电流信号,测得的电压信号是大地对阶跃电流信号的响应,即阶跃响应函数,也就是一次场DELTA_V1和二次场DELTA_V2衰减曲线.

对上面的波形作实时模拟与数字信号处理就能得到下图所示的极化率衰减曲线.

具体的处理方法由以下几个步骤:

(1) 对DELTA V1,2信号进行自动增益控制.方法是对波形的完整周期内用合适的增益放大使得输入A/D的模拟量电压峰值绝对值在A/D最大允许绝对值的50%到90%之间.

(2) .用硬件模拟电路(带有施密特性能的比较器)寻找正一次场供电沿.延时600MS后开始测量20MS内N个点的一次场并与此时的增益一起生成一个正一次场记录.

(3).用硬件模拟电路(带有施密特性能的比较器)寻找正一次场停电沿,以此沿作为对二次场开始测量的起点时刻.(用此沿向CPU申请中断服务).

(4).启动60MS定时的中断服务程序,在这个中断服务程序中先对二次场电压信号进行自动增益控制,(调整模拟放大器的增益,使二次场被放大到A/D转换器最大输入幅度的1/2以上.)记录下此时所用的增益.接下来就使用该增益放大二次场并用A/D转换器对二次场连续20MS内采N个样,存放在一个记录中.用同样方法每隔60MS获得一个二次场和它们的增益的记录,一共获得10个记录.这10个记录就是二次场衰减曲线上的10个采样小面积.在采完二次场后,延时240MS后开始用以上同样的方法测量未补偿干净的自然电位,并把它生成一个记录

(5) .用硬件模拟电路(带有施密特性能的比较器)寻找负一次场供电沿.延时600MS后开始测量20MS内N个点的一次场并与此时的增益一起生成一个负一次场记录.

(6).用硬件模拟电路(带有施密特性能的比较器)寻找负一次场停电沿,以此沿作为对负二次场开始测量的起点时刻.(用此沿向CPU申请中断服务).

(7).启动60MS定时的中断服务程序,在这个中断服务程序中先对负二次场电压信号进行自动增益控制,(调整模拟放大器的增益,使负二次场被放大到A/D转换器最大输入幅度的1/2以上.)记录下此时所用的增益.接下来就使用该增益放大二次场并用A/D转换器对负二次场连续20MS内采N个样,存放在一个记录中.用同样方法每隔60MS获得一个二次场和它们的增益的记录,一共获得10个记录.这10个记录就是负二次场衰减曲线上的10个采样小面积.在采完二次场后,延时240MS后开始用以上同样的方法测量未补偿干净的自然电位,并把它生成一个记录

(8).对以上正负一次场和二次场和未补偿的自然电位记录中的N个数求平均值.生成正负一次场二次场残余自然电平均值的记录.将正负一次场和二次场平均值的记录相应的项相减后除以2,得到正负一次场和二次场绝对值记录.将2个残余自然电平均值的记录.相加后除以2得到整个周期的残余自然电平均值.根据该值去修正测得的自然电位并且进行一次实际补偿.

(9)重复以上8步再测得一个完整周期的各种数据生成第二套记录.把两套记录求相应各项数据的平均并把它存入第一套记录.

(10)显示第一套记录,并询问操作员是否还要进行测量更新第一套数据记录?如操作员回答’是’,就进行第二套数据测量后与第一套数据叠加后求平均,再显示第一套记录并询问操作员是否还要进行测量更新第一套数据记录?如果此时操作员回答’否.’,仪器再问是否要保存记录到FLASH中去.如操作员回答’是’,就创建新记录,不然就回到系统菜单.

极化率测量中的关键技术.

1.极化率测量公式极化率= (二次场/一次场)*100%

上式中一次场是在发送机向大地供电时在地面上M,N接收电极上测得的电压值DLTA_V1,严格地说这个电压中还包含有二次场的成份,但是二次场相对於一次场比较小,只有百分之几.所以就以此电压作为一次场.而且以供电后几秒钟后的电压为一次场.因为刚供电时MN上电压在上升,几秒后趋向平稳.如下图所示:

上式中的二次场是发送机停止向地下供电后在地面上M,N接收电极上测得的电压值DLTA_V2.,它是随停电时刻的延迟而渐渐衰减的.在0.5秒钟后基本上衰减为0MV.我们要对这根衰减曲线上的各时刻进行采样,以得到一根完整的二次场衰减曲线.

上式中的极化率是二次场衰减曲线上的各点分别除以一次场后乘100%得到的.它也是一根衰减曲线.这叫对一次场归一化处理.好处是排除了不同的MN电极上测得的一次场时大时小变化对极化率测量精确度的影响.它可以完全反映地下矿体的激发极化效应.如下图所示

2.二次场测量方法.

*.野外M,N电极上来的二次场的特怔:

二次场DELTA_V2中叠加了二种直流电压信号,自然电位SP和不极化电极的极差VJ.这三种电压都在几毫伏到几十毫伏数量级.而且都可能是正电压或负电压.其中自然电位SP和不极化电极的极差VJ是一直存在的,随时间的延长会作极缓慢的漂移. 二次场DELTA_V2是发送机供电后激发出来的, 发送机停电后约0.5秒内衰减为0.

*.为了测量二次场DELTA_V2必须把自然电位SP和不极化电极的极差VJ补偿掉.方法是用电路部件制造一个直流电压与SP和VJ相等,再用模拟运算放大器组成的加法器中把SP和VJ减掉.使送到放大器后级的信号中只剩下二次场DELTA_V2成份.

*.补偿SP和VJ:

为了补偿SP和VJ必须制造一个直流电压与SP和VJ相等,先测量SP和VJ,这只有在发送机停电约0.8秒后进行测量,具体做法如下:先让自电补偿发生器(数字电位器或D/A转换器)输出0电压,即不补偿SP和VJ.再把SP和VJ放大到A/D转换器的量程一半以上,用A/D采样一批该电压,将它们求平均后除以放大器的放大倍数GAN就得到了SP和VJ的精确值.用微机存储器记住这个数字值,再用数字电位器或D/A根据这个值制造一个反极性的模拟量电压送到运放加法器的输入端,这样就把SP和VJ补偿掉了.

*.跟纵补偿SP和VJ:

因为SP和VJ在长时间内缓慢漂移,所以要跟纵SP和VJ的变化不断进行补偿.这安排在发送机停电后0.8秒钟进行.这次测量得到的是漂移量,再把这个漂移量加到上次补偿的数字量SP和VJ中,

再把这个新数值反向后送到数字电位器或D/A作为一次新的SP和VJ补偿.

*.二次场测量精确度的提高关键技术:

(1).时间精度:

二次场DELTA_V2是随停电时间的延时而衰减的,测量的起点是发送机停止向地下供电的时刻,对测量电极M,N上的电压信号而言就是一次场消失的后沿.数据采集器要寻找这个后沿,时间误差不能超过1毫秒.因此必须用硬件电路来寻找,(带施密特特性的比较器)一旦寻找到后沿,立即向程序发出中断申请.程序立即开始定时采样二次场电压(用A/D转换器).

*寻找一次场停电后沿方法(接收机与发送机同步测量技术):

该问题是上世纪70年代国际物探电法仪器研究的重点.60年代时发送机和接收机在一个测站上,以我国的上海地质仪器厂的DDC2为例;它的发送机是一只隔离调压变压器把发电机发出的50HZ交流电变压成50V到500V交流电,并且用变压器与大地隔离后整流成直流50V到500V直流电压.再用灭弧的大功率脚踏开关启动和停止向大地供电.停电时用电榄线启动对二次场的测量.这种方法的缺点是接收机不能灵活移动.只能移动M N测量电极(跑极).这种方法测量费时费工,而且测量精确度易受测量的长线上的干扰而降低.(长线易受电磁感应)

70年代初地质部物探研究所研制出接收机与发送机无电榄联接的短导线激电仪.用接收机从测量电极M N 上来的一次场停电后沿来启动对二次场的测量.这种方法国际上也采用了.典型仪器有加拿大先得利公司的IPR8型激电仪.80年代初由我国上海地质仪器厂研制的SJJ_1型仪器与IPR8相同.湖南地质局研制了大功率短导线激电仪在省内和邻省江西推广使用.获得良好的效果.这类仪器都是测量线是短导线的.都是利用寻找一次场后沿来启动二次场的测量,即远点启动法.寻找一次场停电沿的方法也有多种;一种是用电容电阻微分器寻找后沿,这种方法简单但不太可靠(微分电路易受干扰).另一种方法是用电平鉴别电路(施密特触发器)来区分一次场和二次场.适当设置施密特电路的翻转电平(在一次场和二次场中间)和施密特电路的滞后回差(回差大一些可抗干扰)可以比较可

第四章频率域激发极化法

第四章频率域激发极化法频率域激电法主要使用偶极装置。我国常用的频率域视激电参数为视频散率 P s ；80 年代初期，研制和引进了相位激电仪，开始在频率域激电法中研究新的参数——视相位φs ；随后又研制和引进了频谱激电系统，使视复电阻率频谱r s (i w )成了新的研究对象。下面分别介绍这些参数的异常形态。 3.4.1 视频散率异常除在小比例尺普查找矿阶段使用单个或两个极距作偶极剖面观测外，通常偶极—偶极装置都采用多个极距的测量，即供电和测量偶极长度保持相同（AB =MN =a ），逐个改变偶极间隔系数（一般 n=1，2，3，……，6）进行观测。所以，偶极—偶极装置兼有剖面法和测深法的双重性质，它的观测结果，除可绘制成剖面曲线外，更多地是表示为拟断面图。图 3.4.1 给出了低阻水平、倾斜、垂直板状体和水平圆柱体上偶极装置的视频散率 P s 拟断面图。模拟参数表明围岩是不极化的，而低阻极化体的频散率 P 2?100%。从图 3.4.1 可看到，不同形状和产状的极化体上的 P s 拟断面图有很大差别：低阻水平板状极化体的 P s 拟断面图的高值等值线对称地位于极化体两侧下方，呈“八”字形分布。当一个偶极（AB 或 MN ）位于远处，另一个偶极（MN 或 AB ）位于极化体正上方，对极化体水平极化（即沿延伸方向极化），可得到最大的激电异常。低阻倾斜板状极化体的 P s 拟断面图具有不对称形状，主异常的倾斜方向与极化体的倾向相反，极化体位于主异常等值线簇的上端附近。P s 异常极大点位于极化体下盘。这是因为该点图3.4.2 体极化球体上偶极装置的视相位φs 剖面曲线和拟断面图球体参数：r 0=5；h 0=6，ρ20=10Ω·m ，m 2=0.6，c 2=0.25，τ2=1s ；围岩参数：ρ10=10 Ω·m ，m 1=0.04，c 1=0.25，τ1=0.1s ；偶极长度 a=2；频率 f =1Hz 。拟断面图中实线—“正异常”等值线；虚线—“负异常”等值线；点划线—“零异常”等值线；点线—球体断面图3.4.1 偶极装置的不同形状和产状二维低阻极化体上的P s 拟断面图（导电低模拟）围岩电性：ρ1（f D ）=1，ρ1（f G ）=1，即 P 1=0；极化体电性： ρ2（f D ）=0，ρ2（f G ）=0.1，即 P 2→100%。极化体的断面形状已绘在相应的拟断面图

学学期《电法勘探原理与方法》

成都理工大学2014—2015学年第一学期《电法勘探原理与方法》考试试卷注意：所有答案请写在答题纸上，写在试卷上无效。一、名词解释（共5小题，每小题2分，总10分） 1、接地电阻 2、电磁波波数 3、正交点 4、视极化率 5、静态位移二不定项选择题（共20小题，每小题 1分，总20分） 1、影响视电阻率的因素有（） A 地形 B 装置 C 测点位置 2、利用自然电位法勘探某金属矿，在其上方中心处通常能观测到（） A 明显的正异常 B 明显的负异常 C 正负异常伴生 3、激发极化法可解决下列地质问题（） A 寻找浸染矿体 B 寻找水 C 寻找碳质、石墨化岩层 4 、电磁偶极剖面法中，哪些装置能观测纯异常（二次场）（） A （X ，X ） B （X ，Z ） C （Z ，Z ） 5、下列方法中受地形影响最小的方法是（） A 电阻率法 B 激发极化法 C 电磁感应法得分得分

6、本学期《地电学》课程实习“电阻率测深仪器及装置认识实习”过程中，采用电源电瓶最高供电压档位为（） A 63伏 B 90伏 C 120伏 7、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习“电偶极子场特征认识”过程中，实习要求中，要求同学们完成的图件有（） A 电位图 B 电阻率图 C 电场强度图 8、本学期《地电学》课程实习“电测深正演模拟”实习过程中，给出地电模型是（） A 二层模型 B 三层模型 C 四层模型 9、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习过程中，学习了绘制二维电阻率异常剖面图的软件是（） A SURFER软件 B GRAPHER 软件 C GEOPRO 软件 10、本学期《电法勘探原理与方法》课程实习“仪器及装置认识实习”过程中，采用的装置有（） A 中间梯度装置 B 对称四极装置 C 偶极装置 11、中间梯度法理论上在勘探哪些电性和产状的矿体能产生明显的异常（） A 陡立低阻矿体 B 陡立高阻矿体 C 水平的高阻矿体 12、联合剖面法理论上在勘探哪些电性和产状的矿体能产生明显的异常（） A 直立的低阻矿体 B 直立的高阻矿体 C 水平的低阻矿体 13、下列方法能有效勘探产状较陡的良导矿体的有（） A中梯法 B联剖法 C 回线法 14、用联合剖面法工作时电阻率异常曲线能看到高阻正交点的有（）

激发极化法探测地下水若干问题的探讨

文章编号:1004 5716(2004)02 0075 04中图分类号:P631 324 文献标识码:B 激发极化法探测地下水若干问题的探讨马延君,王俊君,卢玉环 (内蒙古煤田地质局104队,内蒙古赤峰024076) 摘要:从激发极化找水的基本原理入手,探讨了用激发极化法探测地下水应注意的几个问题。关键词:激发极化法;原理;探测水从20世纪50年代起,美国、前苏联和其它一些国家的学者,对含水岩石的激发极化效应与温度、溶液浓度、深度、岩石的颗粒度、粘土含量等的关系以及用来勘查地下水的可能性进行了理论、实验和试验研究,取得了一些有意义的成果。在美国、前苏联、加拿大等国家的一些地区,利用激发极化法勘查出了有意义的地下水源,使用的激电参数主要是极化率。在我国激发极化法寻找地下水源也得到了广泛的应用,我们单位使用的是山西平遥水利电探仪器厂研制生产的JJ 3A 型积分式激电仪,可以观测电阻率、极化率、激发比和衰减度等参数。现在这种仪器已逐渐转向微机化。在使用中发现,尽管时域激电法使用视极化率、视衰减度和视激发比等参数在不同的水文地质环境中能够反映出地下含水层或含水体的存在,但对时域激电这些视参数实测资料的解释没有严格的理论依据,限制了激电法探测地下水的有效性和准确性。其原因是在于对时域激电的极化率、衰减度和极化比测深曲线的变化特征与目标层的对应关系,时域极化场的时间特性,测深资料的解释方法理论没有做深入的研究。1 激发极化找水的基本原理1 1 激发极化现象图1 激发极化装置示意图在水槽放上小焦炭块和小石块的混合物,用水淹没,如图1所示,设置两个供电电极A 、B 和两个测量电极M 、N ,当接通供电电极A 、B 向水槽内供电,水槽内形成电流场,在测量电极M 、N 间形成电压降,这就是在测量电阻率法时测量到的电位差,不切断电源保持供电电流时间的延长而逐渐增加,开始时增加得快些,后来逐渐减慢,几分钟后达到饱和,断开供电开关,供电电流被切断,由它产生的电压降也随之消失,M 、N 间的电位差迅图2 供电前后电位差变化示意图即减小。但是在供电期间随着供电时间的延长而逐渐增加的电位差仍然存在,它是逐渐衰减的,数分钟后逐渐衰减完毕。在供电期间和断电以后M 、N 间电位差的变化情况如图2所示。供电后由于供电电流在M 、N 间产生的电位差称为一次场电位差,以 V 1表示,随着供电时间的延长增加的电位差是由于介质的极化而产生的,称为二次场电位差,它是时间的函数,以 V 2(T )表示,在M 、N 间观察到的电位差是两者的和,称为极化场电位,用 V (T )表示, V (T )= V 1+ V 2(T )。断电以后,一次场电位差 V 1消失了,二次场电位差 V 2(t )并不立即消失,而是逐渐衰减的,数分钟后衰减完毕。这种在外电流场的激发下,地质体被极化而产生的持续几秒钟、几分钟的瞬变现象叫做激发极化效应。我们所测量的各种参数之间的关系如:极化率 = V 2/ V 1 100%;衰减度D= V 2/ V 2 100%,式中的 V 2为供电30s,断电0.25s~ 5.25s 内二次场电位差的平均值,即 V 2=( 5 .250.25 V (t )/dt )/5,激发比J = D = V 2/ V 1 100%。1 2 激发极化现象的成因产生激发极化现象的机制是复杂的,它不是由单一的某种原因产生的,而是多种不同的机制综合的结果。最早提出的是电容假说 ,两个导体中间用绝缘介质隔开就构成一个电容,许多颗粒两边的离子溶液就相当于电控器的两个极板,地下存在着许多这样的小电容,供电时它们被充电,断电后它们放电。这种电容的充放电现象是激发极化现象的原因之一,但不会是主要的,薄膜假说总第93期2004年第2期西部探矿工程 WEST -CH INA EXP LORA T ION ENGI NEERIN G series N o.93Feb.2004

极化曲线的测定

实验九极化曲线的测定【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法. 2. 了解极化曲线的意义和应用. 3. 掌握恒电位仪的使用方法. 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素,必须对电极过程进行研究,其中极化曲线的测定是重要方法之一.我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时,电极上几乎没有电流通过,每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的,因此电极反应是可逆的.但当有电流明显地通过电池时,电极的平衡状态被破坏,电极电势偏离平衡值,电极反应处于不可逆状态,而且随着电极上电流密度的增加,电极反应的不可逆程度也随之增大.由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化,描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线,如图2-19-1所示. 图2-19-1 极化曲线 A-B:活性溶解区;B:临界钝化点B-C:过渡钝化区;C-D:稳定钝化区D-E:超(过)钝化区金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程,如下式所示: M→Mn++ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生.阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大,这是正常的阳极溶出,但当阳极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大值,此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象.图2-19-1 中曲线表明,从A点开始,随着电位向正方向移动,电流密度也随之增加,电势超过B点后,电流密度随电势增加迅速减至最小,这是因为在金属表面生产了一层电阻高,耐腐蚀的钝化膜.B点对应的电势称为临界钝化电势,对应的电流称为临界钝化电流.电势到达C点以后,随着电势的继续增加,电流却保持在一个基本不变的很小的数值上,该电流称为维钝电流,直到电势升到D点,电流才有随着电势的上升而增大,表示阳极又发生了氧化过程,可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气,DE段称为过钝化区. 2. 极化曲线的测定 (1) 恒电位法恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上,然后测量对应于各电位下的电流.极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态.稳态体系指被研究体系的极化电流,电极电势,电极表面状态等基本上不随时间而改变.在实际测量中,常用的控制电位测量方法有以下两种: 静态法:将电极电势恒定在某一数值,测定相应的稳定电流值,如此逐点地测量一系列各个电极电势下的稳定电流值,以获得完整的极化曲线.对某些体系,达到稳态可能需要很长时间,为节省时间,提高测量重现性,往往人们自行规定每次电势恒定的时间. 动态法:控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描),并测量对应电位下的瞬时电流值,以瞬时电流与对应的电极电势作图,获得整个的极化曲线.一般来说,电极表面建立稳态的速度愈慢,则电位扫描速度也应愈慢.因此对不同的电极体系,扫描速度也不相同.为测得稳态极化曲线,人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线,当测至极化曲线不再明显变化时,可确定此扫描速度下测得的极化曲线即为稳态极化曲线.同样,为节省时间,对于那些只是为了比较不同因素对电极过程影响的极化曲线,则选取适当的扫描速度绘

激发极化四极测深在工程中的应用

激发极化四极测深在工程中的应用本文介绍电法中的激发极化法在区域水位调查应用效果，采用对称四极装置，垂直测线跑极的方式，在-定的供电电流作用下，通过观测和研究二次场电位差随时间变化的特点和规律，求得视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度等参数，根据不同岩矿石各参数存在的差异来探查地下水位分布情况。最终采用SURFER软件绘出视电阻率等值线断面图，分析解释得出结论。根据结果分析，认为该系统在地下水探测中具有较好的应用效果，并指出该系统在应用中存在的问题及相关干扰因素。标签：激发极化地下水位近年来，激电法找水效果十分显著，被誉为“找水新法”。早在上世纪60年代，国外学者Victor Vacquier（1957）等提出了用激电二次场衰减速度找水的思想。在该思想的启迪下。我国也开展了有关研究，并将激电场的衰减速度具体化为_半衰时、衰减度、激化比等特征参数，这些参数不仅能较准确地找到各种类型的地下水资源，而且可以在同一水文地质单元内预测涌水量大小，把激电参数与地层的含水性联系起来。 1激发激化法勘探的工作原理 1.1激发极化效应的概念在向地下供入穩定电流时，测量电极间的电位差随时间而变大并经过一段（一般约几分钟）时间后趋于某一饱和值（充电过程）；在断开供电电流后，测量电极间的电位差在最初一瞬间很快下降而后随时间相对缓慢地下降，并经过一段（一般约几分钟）时间后衰减接近于零（放电过程）。这种在充电和放电过程中产生随时间缓慢变化的附加电场现象，称为激电效应（激发极化效应）。 1.2电子导体的激发极化原理对电子导体（包括大多数金属矿和石墨及其矿化岩石）的激发激化机理问题，一般认为是由于电子导体与其周围溶液的界面上发生超电压的结果。激发激化法是根据据岩石、矿石的激发极化效应来寻找金属和解决水文地质、工程地质等问题的一组电法勘探方法。它又分为直流激发极化法（时间域法）和交流激发极化法（频率域法（SIP））。常用的电极排列有中间梯度排列、联合剖面排列、固定点电源排列、对称四极测深排列等。也可以用使矿体直接或间接允电的办法来圈定矿体的延展范围和增大勘探深度。激发激化法工作原理是在—定的供电电流作用下，通过观测和研究二次场电位差（ΔU2）随时间变化的特点和规律，求得视电阻率、视极化率、半衰时、衰减度等参数，根据不同岩矿石各参数存在的差异来探查地下地质情况。

实验报告-极化曲线测量金属的腐蚀速度

课程实验者名称页数（）专业年级、班同组者姓名级别姓名实验日期年月日一、目的和要求 1、掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe 在NaCl 溶液中的极化曲线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流 2、论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用二、基本原理当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。在本实验中，镁合金和钢分别与0.5mol/L 的NaCl 溶液构成腐蚀体系。镁合金与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为：阳极： Mg= Mg 2++2e 阴极： 2H 2O+2e=H 2+2OH - 钢与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为：阳极： Fe= Fe 2++2e 阴极： 2H 2O+2e=H 2+2OH - 腐蚀体系进行电化学反应时的阳极反应的电流密度以 i a 表示，阴极反应的速度以 i k 表示，当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c ?。根据法拉第定律，即在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为：其中 I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。令?E 称为腐蚀金属电极的极化值，?E ＝0时，I ＝0；?E>0时，是阳极极化，I>0,体系通过阳极电流。?E<0时，I<0，体系通过的是阴极电流，此时是对腐蚀金属电极进行阴极极化。因此外测电流密度也称为极化电流密度测定腐蚀速度的塔菲尔直线外推法：当对电极进行阳极极化，在强极化区，阴极分支电流i k =0, )]ex p()[ex p(k c a c corr k a i i i I β??β??---=-=c E ??-=?)]ex p()[ex p(k a corr E E i I ββ?--?=)ex p(a corr a E i i I β?==

激发极化法极化率衰减曲线测量技术

激发极化法极化率衰减曲线测量技术上海绿海电脑科技有限公司陆焕文

电法勘探测量方法与仪器的分类： 1：按电场生成分类：可分为天然电场法和人工电场法。天然电场是大地中自然产生的，或者是有雷电，远距离长波无线电台发出的电场，底下电化学效应自己引起的电场（自然电场）。人工电场是勘探人员用发送机法术固定的电流波形在底下建立的人工电场。人工电场还可以分成传导类电场和感应类电场，传导类电场是发送机的发送电极接地的（用铜电极赶插入地下）。感应类电场是用无线电发送天线向空中发射后感应到地下的，即发送机发送端不接地（如测地雷达）。2：按被测的参数分类：根据测量不同的物探参数可以分成不同的测量仪器，从被测信号频率的高低可分成以下几类：* 直流：（超低频1HZ以下）直流电阻率法 * 低频：（0.1HZ～20HZ）激发极化法 * 音频：（20HZ～10KHZ）音频磁大地电流法 3：按测量效率分类：按一次供电可同时测多少的物理册点分类： * 单点普通方法：每测一个物理点后要移动测量电极到新物理点再测，需要“跑极”，这种方法仪器简单，人工多，效率低。 * 多点同时测量的高密度法：这种方法可以一次发送机供电。同时多个物理测点上同时测量，测量效率高，数据可靠性高。高密度测量中还可分为多线制和总线制。多线制是一台主机上引出多道测量线，用星形网直接接到不同物理点的MN接线电极上。这种方法的缺点是要用长导线传诵模拟量ΔV信号，而ΔV信号是mV级的微弱信号，容易受空中电磁波干扰，测量精度受影响。

总线制是一台主机与多台从机用一根电缆连接起来，组成一个野外现成总线局域网，主机用数字通讯指挥各从机同时测量，测量完成后用数字通讯把各从机测得的信号分时传送给主机。在长线上传送的是数字信号。选用半双工的RS485通讯总线，距离可达1000米，数字不易受干扰，一根电缆线最多可以带128个从机。 4：按野外的布极方法分类，以下介绍几种常用的布极和K 值计算公式 * 中间梯度法 A 供电电极组 B 供电电极组 M N M N A MN 距（米） B

极化曲线的测定

极化曲线的测定物理化学实验教案【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素，必须对电极过程进行研究，其中极化曲线的测定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时，电极上几乎没有电流通过，每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的，因此电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，图2-19-1 极化曲线电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密A-B：活性溶解区；B：临界钝化点B-C：度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。由过渡钝化区；C-D：稳定钝化区D-E：于电流通过电极

而导致电极电势偏离平衡值的现超(过)钝化区象称为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线，如图2-19-1所示。金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示： M?M n+＋ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图2-19-1中曲线表明，从A点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。B点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C点以后， 1 物理化学实验教案随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE段称为过钝化区。

实验2金属Zn阳极极化曲线的测量

实验2：金属Zn阳极极化曲线的测量一、实验目的 1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法； 2.测定Zn电极在1M KOH溶液和1M ZnCl2溶液中的阳极极化曲线； 3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程。二、实验原理线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内,以一定的速度均匀连续的变化,同时记录下各电位下反应的电流密度,从而得到电位-电流密度曲线,即稳态电流密度与电位之间的函数关系:i= f(ψ)。特别适用于测量电极表面状态有特殊变化的极化曲线。如下:如阳极钝化行为的阳极极化曲线。阳极极化:金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化,金属的钝化现象:阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大。这是正常的阳极溶出。但当阳极电位正到某一数值时,其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正,反而大幅度的降低,这种现象称为金属的钝化现象。线性电位扫描法不但可以测定阴极极化曲线,也可以测定阳极极化曲线,特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线,如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线,用线性电位扫描法测得的阳极极化曲线,如下图所示

?AB段-----称为活性溶解区;此时金属进行正常的阳极溶解,阳极电流随电位改变服Tafel 公式的半对数关系。 ?BC段-----称为钝化过渡区;此时是由于金属开始发生钝化,随着电极电位的正移,金属的溶解速度反而减小了。 ?CD段-----称为钝化稳定区;在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位二改变; ?DE段-----称为过度钝化区;此时金属溶解速度重新随电位的正移而增大,为氧的析出或者高价金属离子的生成。从阳极极化曲线上可以得到下列参数:c点对应的电位---临界钝化电位;c点对应的电流—临界钝化电流密度;而这些参数恒电流法是测不出来的。影响金属钝化的因素很多,包括溶液的组成、金属的组成和结构以及外界条件。三、仪器与试剂 CHI电化学工作站、锌电极、Hg/HgO电极、甘汞电极、铂电极、三口电解槽、 1M KOH溶液250ml、1M ZnCl2溶液250ml 金属Zn是中性锌锰电池、碱性锌锰电池和锌-空气电池等的负极材料，其电化学行为受到广泛的研究。本实验应用线性电位扫描法测量金属Zn电极在1M KOH和1M ZnCl2 中阳极极化曲线。

极化曲线的测定

极化曲线的测定一、实验目的掌握恒电位测定极化曲线的方法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。二、实验原理实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。在外电流的作用下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的方向移动，称为阴极极化；而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动，称为阳极极化。在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所示，该曲线分为四个区域：电流密度 i 阳极电位φ + 图23.1 阳极极化曲线 1．从点a 到点b 的电位范围称金属活化区。此区域内的ab 线段是金属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时铁以二价形式进入溶液，即Fe → Fe 2+ + 2e-。a 点即为金属的自然腐蚀电位。 2．从b 点到c 点称为钝化过渡区。bc 线是由活化态到钝化态的转变过程，b 点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度ib 称为致钝电流密度，此时Fe 2+离子与溶液中的-24 SO 离子形成4FeSO 沉淀层，阻碍了阳极反应进行，导致电流密度开始下降。由于+H 不容易到达4FeSO 沉淀层的内部，因此铁表面的pH 逐步增大。 3．从c 点到d 点的电位范围称为钝化区。由于金属表面状态发生变化，阳极溶解过程的过

电位升高，金属的溶解速率急剧下降。在此区域内的电流密度很小，基本上不随电位的变化而改变。此时的电流密度称为维持钝化电流密度i m 。对铁电极而言，此时32O Fe 在铁表面生成，形成致密的氧化膜，极大地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。 4.de 段的电位范围称为过钝化区。在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大，金属的溶解速度又开始增大，这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。电流密度增大的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧气。测定极化曲线实际上是测定有电流流过电极时电极电位与电流的关系，极化曲线的测定可以用恒电流和恒电位两种方法。恒电流法是控制通过电极的电流（或电流密度），测定各电流密度时的电极电位，从而得到极化曲线。恒电位法是将研究电极的电位恒定地维持在所需的数值，然后测定相应的电流密度，从而得到极化曲线。由于在同一电流密度下可能对应多个不同的电极电位，因此用恒电流法不能完整的描述出电流密度与电位间的全部复杂关系。本实验采用控制电极电位的恒电位法测定碳钢在碱性溶液中的阳极极化曲线。碳钢常用作建筑钢筋，是大量使用的建筑材料。混凝土凝结过程中会析出氢氧化钙等碱性物质，并在钢筋表面形成保护膜，阻止钢筋的腐蚀。同时，渗入混凝土内部的雨水等外来物质会带入2CO 、 Cl 等，改变钢筋表面的pH 值和腐蚀电位。本实验模拟钢筋在混凝土中所处的碱性环境，通过恒电位法测定其极化曲线，了解影响钢筋腐蚀的各种因素。三、仪器与试剂 HDY-I 型恒电位仪（南京桑力电子设备厂），三电极池及支架，碳钢电极，铂电极，饱和甘汞电极，34HCO NH 饱和溶液，浓3NH 水，1%（体积比）硫酸溶液，丙酮，金相砂纸。烧杯（100ml ）2只，量筒（50或100ml ）1只。恒电位仪前面板如图23.2所示，以功能作用划分为14个区：图23.2 前面板示意图

时间域激发极化法技术规定(DOC 42页)

时间域激发极化法技术规定(DOC 42页) 部门： xxx 时间： xxx 整理范文，仅供参考，可下载自行编辑

时间域激发极化法技术规定 1主题内容与使用范围本标准规定了对时间域激发极化法工作的基本要求和技术规则。本标准适用于地质矿产勘查及水文工程地质勘察中的时间域激发极化法工作。探测石油及天然气中的激发极化法工作亦应参照使用。 2引用标准 DZ/T 0069 地球物理勘查图图式图例及用色标准 3技术符号技术符号见表1 表1 技术符号

4总则时间域激发极化法是以岩（矿）石、水的激发极化效应的差异为物性前题，用人工地下直流电流激发，以某种极距的装置形式，研究地下横、纵向激发极化效应的变化。以查明矿产资源和有关地质问题的方法。非矿化岩石的极化率很小（1%～2%，少数3%～4%），而矿化岩石和矿石的极化率随电子导电矿物含量的增多（或结构）而变大，可达ｎ%～ｎ·10%。二次场的衰减特征与极化体的成分（包括含量）、结构相关。激发极化法作为探矿手段具有如下特点；ａ.可以发现和研究浸染型矿体。当矿体的顶部或周围有矿化（或其他导电矿物矿化）的浸染晕存在时。可以发现规模较小或埋藏较深的矿体；ｂ.观测结果受地形和其他因素（浮土加厚、找金属矿时含水断裂带的存在等）的影响较小；ｃ.常见的黄铁矿化、石墨化、磁铁矿化或其他分散的金属矿化，同样可产生激电异常。 4.4 激发极化法目前主要用于普查硫铁矿床、某些有色金属、贵金属、稀有元素常与黄铁矿化或其他矿化共存，因而可借以圈定有用矿产的矿化带。

4.5激发极化法宜在下述地质条件的地区布置工作：ａ.地质条件比较简单、勘查对象与围岩和其他地质体之间具有较明显的极化效应差异的地区；ｂ.地质条件比较复杂，但用综合物化探方法、地质方法能够大致区分异常的性质或能减少异常多解性的地区。 4.6激发极化法不宜在下述地区布置工作：ａ.地形切割剧烈、河网发育的地区；ｂ.覆盖层厚度大、电阻率又低（形成低电阻屏蔽干扰），无法保证观测可靠信号的地区；ｃ.无法避免或无法消除工业游散电流干扰的地区。 5 技术设计 5.1装置与工作方式和时间制式 5.1.1 装置为取得预期的地质效果，应根据测区的地质条件和勘查任务，适当地选择装置类型。常用的装置有六种。 5.1.1.1中间梯度装置本装置敷设一次供电电极（A、B），可在一个较大的范围内观测，且异常形态简单易于解释常用于普查。设计时要注意下述要求：ａ.AB距应通过测深试验选择。如果电源功率允许，且AB距增大时异常并不明显减小，在观测仪器检测能力允许的条件下，AB距可尽量的大一些。MN距应适合关系式：MN≥（1/50～1/30）AB。用横向中间梯度装置确定矿体走向长度时，允许采用比纵向中间梯度装置有较大的MN极距；

学学期电法勘探原理与方法完整版

学学期电法勘探原理与方法 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

成都理工大学2014—2015学年第一学期《电法勘探原理与方法》考试试卷注意：所有答案请写在答题纸上，写在试卷上无效。一、名词解释（共5小题，每小题2分，总10分） 1、接地电阻 2、电磁波波数 3、正交点 4、视极化率 5、静态位移二不定项选择题（共20小题，每小题1分，总20分） 1、影响视电阻率的因素有（） A 地形 B 装置 C 测点位置 2、利用自然电位法勘探某金属矿，在其上方中心处通常能观测到（） A 明显的正异常 B 明显的负异常 C 正负异常伴生 3、激发极化法可解决下列地质问题（） A 寻找浸染矿体 B 寻找水 C 寻找碳质、石墨化岩层 4 、电磁偶极剖面法中，哪些装置能观测纯异常（二次场）（） A （X ，X ） B （X ，Z ） C （Z ，Z ） 5、下列方法中受地形影响最小的方法是（） A 电阻率法 B 激发极化法 C 电磁感应法得分得分

极化曲线测量

极化曲线测量董泽华为了探索电极过程的机理及影响电极过程的各种因素，包括各种水处理剂，缓蚀剂的评价和机理研究，都必须对电极过程进行研究，而在该研究过程中极化曲线的测定又是重要的方法之一。一般进行进化曲线测量 1.实验方法（一）碳钢在弱酸性溶液中的极化曲线 (1)工作电极为PTFE或环氧树脂镶嵌的A3钢,面积为0.5cm2，工作电极用200,600,800号金相砂纸逐级打磨至光亮,以无水乙醇和丙酮脱脂后,再用蒸馏水进行冲洗,放入干燥器内干燥30mins,然后浸入被测溶液中15~50mins, 待电位稳定后进行测量。试验采用密闭的玻璃电解池,并置于恒温水浴中,试验过程中溶液未除氧。放在丙酮中除去油污，用石腊涂抹剩余面积，备用。 (2)试验介质分别为1000 mg/l H2S+1000 mg/l HCl和1000 mg/l H2S+100 mg/l HCl。温度为 25℃和85℃。缓蚀剂为某石油化工厂提供的”HT-1”和”WS-1”,主要成分为咪唑啉酰胺为1mmol·L-1的盐酸溶液（pH=3），采用Pt片作为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极。将工作电极安装到装有250mL介质的四口烧瓶，与Pt辅助电极、饱和甘汞电极组成三电极体系。电解池的连接参见附件一。 (3)仪器采用华中科技大学研制的CS300型电化学测试系统进行极化曲线测量，测量控制和数据分析才采用corrTest进行。从主菜单中选择“稳态测试”——“动电位扫描”或者直接按“F4”即可进入如下窗口，其参数设置如下图1所示。温度控制在80℃（恒温水浴），扫描速率为0.5mv/s，极化范围为+/-100mV(相对开路电位)，曲线采用非线性三参数方法来计算阴阳极Tafel斜率以及腐蚀速率、极化电阻等值。

铁的极化曲线物化实验报告

铁的极化曲线实验结果的记录与处理： 1、Fe在0.1mol/L的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线联立两直线方程得：log Icorr= ?4.25A , Icorr=5.58×10?5A ；Ecorr= ?0.56V。因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10?5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10?2A，钝化电流密度=1.14×10?2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2）钝化电位范围：1.318?1.602V 2、Fe在1.0mol/L的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线

联立两直线方程得：log Icorr= ?4.25A , Icorr=5.58×10?5A ；Ecorr= ?0.56V。因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10?5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10?2A，钝化电流密度=1.14×10?2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2）钝化电位范围：1.318?1.602V 3、Fe在1.0mol/L的HCl溶液中铁的极化钝化曲线

联立两直线方程得：log Icorr= ?4.25A , Icorr=5.58×10?5A ；Ecorr= ?0.56V。因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10?5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10?2A，钝化电流密度=1.14×10?2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2）钝化电位范围：1.318?1.602V 4、Fe在含1%的乌洛托品的1.0mol/L的HCl溶液中铁的极化钝化曲线

极化曲线测量金属的腐蚀速度

极化曲线测量金属的腐蚀速度一、目的和要求 1. 掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe 在NaCl 溶液中的极化曲线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流。 2. 讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。二、基本原理当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。以金属锌在盐酸体系中为例：阳极反应： Zn-2e=Zn 2+ 阴极反应： H ++2e=H 2 阳极反应的电流密度以 i a 表示，阴极反应的速度以 i k 表示，当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c ?。根据法拉第定律，体系通过的电流和电极上发生反应的物质的量存在严格的一一对应关系，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。极化曲线在金属腐蚀研究中有重要的意义。测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。还可以通过极化曲线的测量获得阴极保护和阳极保护的主要参数。在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为：其中 I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。若以十为底的对数，则表示为b a 、b k 。这就是腐蚀金属电极的极化曲线方程式，令 ?E 称为腐蚀金属电极的极化值，?E ＝0时，I ＝0；?E>0时，是阳极极化，I>0,体系通过阳极电流。?E<0时，I<0，体系通过的是阴极电流，此时是对腐蚀金属电极进行阴极极化。因此外测电流密度也称为极化电流密度测定腐蚀速度的塔菲尔直线外推法当对电极进行阳极极化，在强极化区，阴极分支电流i k =0, )]ex p()[ex p(k c a c corr k a i i i I β??β??---=-=c E ??-=?)]ex p()[ex p(k a corr E E i I ββ?--?=)ex p(a corr a E i i I β?==

铁极化曲线

铁的极化曲线 1、 Fe 在0.1mol/L 的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 -0.12 -0.10-0.08-0.06-0.04 -0.020.000.02B A -7 -6-5-4-3 -2-10C A 两直线方程为：y = -5.5249x - 7.0471y = 2.5749x - 1.6552 联立两直线方程得：log Icorr= ?3.369 , Icorr=4.276x10-4 A ,Ecorr= ?0.6657V 。因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm 2 ，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=4.276×10-4 /（Π×0.0012）=136.1（A/ m 2 ）由图知，钝化电流Ip=3.98×10-2 A ，钝化电流密度=3.98×10-2/（Π×0.0012）=1.26×104（A/ m 2 ）钝化电位范围：1.318?1.602V

2、Fe 在1.0mol/L 的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线 -1.0-0.50.00.5 1.0 1.5 2.0 0.02 0.00-0.02-0.04 -0.06 -0.08 B A -6 -5-4-3 -2 -1 C A 两直线方程为: y = 1.8789x - 1.622y = -3.3109x - 4.973 联立两直线方程得：log Icorr= ?2.835 , Icorr=1.462x10-3A,Ecorr= ?0.6657V 。因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm 2，故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=1.462×10-3 /（Π×0.0012）=465.3（A/ m 2）由图知，钝化电流Ip=4.46×10-2A ，钝化电流密度=4.46×10-2/（Π×0.0012）=1.42×104（A/ m 2）钝化电位范围：0.583?1.324V

极化曲线的测定

实验八极化曲线的测定一、实验目的 1、掌握稳态恒电势法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2、了解极化曲线的意义和应用。 3、掌握恒电势仪的使用方法。二、实验原理 1、极化现象与极化曲线当电极处于平衡状态，电极上无电流通过时，这时的电极电势称为平衡电势。当有电流明显地通过电极时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大，电极电势将越来越偏离平衡电势。这种由于有电流存在而造成电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值称为超电势。阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变小。超电势的大小与流经电极的电流密度有关，电极电势(或超电势)与电流密度的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。除电流密度外，影响超电势的因素还有很多，如电极材料，电极的表面状态，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示： M →M n+＋n e 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度（用电流密度表示）随电势变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图3-8-1为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲线。图中曲线表明，从A 点开始，随着电势向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B 点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。B 点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C 点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D 点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE 段称为过钝化区。 2、极化曲线的测定 (1) 恒电势法恒电势法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电势下的电流。极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态。稳态体系指被研究体系的极化电流、电极电势、电图3-8-1 极化曲线 A -B ：活性溶解区；B ：临界钝化点B -C ：过渡钝化区；C -D ：稳定钝化区；D -E ：超(过)钝化区