稳态测试方法
物理实验技术中的稳态与非稳态测试
物理实验技术中的稳态与非稳态测试概述：物理实验技术中的稳态与非稳态测试是科学研究中的重要环节。
通过对实验稳定性的测试，可以获得可靠的实验数据，使科学研究结果更加准确和可信。
本文将从稳态测试的概念、稳态测试的方法以及非稳态测试的重要性和应用等方面进行阐述。
稳态测试的概念：稳态测试是指在物理实验中，通过对实验条件的控制和调整，使实验系统达到一个相对稳定的状态，进行实验数据的采集和测量。
稳态测试要求实验系统的各种参数在一定时间范围内保持相对稳定的状态，以确保实验的可重现性和可靠性。
常见的稳态测试方法包括温度稳态测试、压力稳态测试、电流稳态测试等。
温度稳态测试是通过控制和调整实验系统的温度，使其达到一个相对稳定的状态，以确保实验结果的准确性。
压力稳态测试是通过控制和调整实验系统的压力，使其达到一个相对稳定的状态，以确保实验结果的可靠性。
电流稳态测试是通过控制和调整实验系统的电流，使其达到一个相对稳定的状态，以确保实验结果的可重复性。
稳态测试的方法：稳态测试的方法有多种，其中常用的方法包括恒温法、恒压法和恒流法等。
恒温法是通过调节实验系统的温度，使其维持在一个恒定的数值范围内进行实验。
恒压法是通过调节实验系统的压力，使其维持在一个恒定的数值范围内进行实验。
恒流法是通过调节实验系统的电流，使其维持在一个恒定的数值范围内进行实验。
稳态测试的方法选择应根据实验的具体情况和要求进行，不同的实验系统可能需要采用不同的稳态测试方法。
在稳态测试过程中，需要对实验系统的参数进行实时监测和调整，确保实验结果的准确性和可靠性。
非稳态测试的重要性和应用：与稳态测试相对应的是非稳态测试，指的是在物理实验中，实验系统处于不稳定状态下进行测试和观测。
非稳态测试在某些情况下可能更为适用，并且能够提供更多的信息。
非稳态测试常见的应用领域包括动力学研究、材料研究和生物医学研究等。
在动力学研究中，非稳态测试可以用于对反应速率和化学动力学等进行测量和分析。
05第五节-稳态工况法
第五章 稳态工况法轻型点燃式发动机汽车简易稳态工况污染物排放检测系统（简称ASM 系统）是基于轻型车（总质量为 3500kg 以下的M 、N 类车辆）污染物浓度排放的测试系统。
它用轻型底盘测功机对被检辆进行道路阻力模拟加载，在25km/h 、40km/h 等速工况下测量尾气排放。
与双怠速测量方法相比，与实际道路的相关性较好。
且操作简单、重复性好。
GB 18285-2005《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值和测量方法》给出了ASM 稳态工况测量方法,HJ/T 291-2006 《汽油车稳态工况法排气污染物测量设备技术要求》给出了底盘测功机、尾气分析仪、微机控制系统等设备要求, HJ/T 240-2005《确定点燃式发动机在用汽车简易工况法排汽污染物排放限值的原则和方法》给出了排放限值的确定原则和方法。
5.1 设备组成及原理5.1.1 ASM 系统组成ASM 工况法试验设备由轻型底盘测功机、五气分析仪、电气控制系统、计算机控制软件、及助手仪（如电视机）、车辆散热风扇、安全保护装置等组成。
具体组成见图5-1。
彩色电视地锚挡车器车辆散热风扇主控柜 计算机1、底盘测功机轻型底盘测功机用来承载测试车辆，用主控柜部分的控制电路控制功率吸收装置，来模拟车辆行驶阻力。
测功机上还装有传感器测量车速和扭力，并传输给控制部分进行分析和计算。
底盘测功机由轻型测功机台架、电机变频装置、挡车器、车辆散热风扇、助手仪（如电视机）等组成。
2、计算机控制系统由主控柜、工业控制计算机、打印机、电气控制系统、计算机软件系统组成。
控制过程及软件操作执行GB18285-2005及HJ/T291-2006标准。
用于ASM 测量过程的控制、数据测量处理与评价。
3、五气分析仪此分析仪在测试过程中测量车辆排气管中排出的一氧化碳（CO ）、碳氢化合物（HC ）、二氧化碳（CO 2）、一氧化氮（NO ）和氧（O 2）的浓度，并把信息实时的传输给主控部分。
10第十章 稳态工况法及加载减速的检测
第十章稳态工况法及加载减速的检测对于在用的汽油车和柴油车来说，按照以往的做法，对在用汽车排放检测时用的是怠速法、双怠速法和自由加速法，由于这几种方法与汽车行驶时的工况有较大差异，不能完全反映汽车的实际排放水平。
而且，汽油车排放物中的NO，只是在汽车有负荷，且发动机温度较高时才生成，在怠速工况下，NO的生成都很少，但NO却是汽油车排放物中的一种主要的污染物，对环境空气的污染后果较大，有必要进行有效的检测和控制。
为了解决这几种方法与汽车运行情况差异太大的问题，汽油车的ASM工况法（稳态工况法）和柴油车的加载减速试验法，成为了在用车的汽车排放检测的实用方法。
依据标准：GB18285-2005《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值和测量方法》、GB3847-2005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值和测量方法》、HB/T291-2006 《汽油车稳态工况法排气污染物测量设备技术要求》、HB/T290-2006 《汽油车简易瞬态工况法排气污染物测量设备技术要求》、HB/T241-2005 《确定压燃式发动机在用车加载减速法排气烟度排放限值的原则和方法》。
10.1 轻型底盘测功机结构及原理10.1.1 轻型测功机基本结构1功率吸收装置（电涡流测功机） 7同步带及同步轮 13气囊举升器2连轴器 8飞轮 14万向连轴器3手动挡轮9 速度传感器15反拖电机及传动带4滚筒 10扭力传感器 16框架5产品铭牌及中间盖板 11力臂 17起重吊环6滚筒轴承 12轮胎挡轮图10-1 测功机结构- 117 -- 118 -10.1.2 设备组成及测试原理图10-2 设备组成主控柜 计算机 打印机 彩色电视废气分析仪透射式 烟度计底盘测功地锚车辆散热风扇挡车器电机变 频器底盘测功机是一种可用于辅助机动车尾气排放检测的试验设备。
用测功机模拟汽车在实际行驶时的不同负载及各种运动阻力，来实现对不同尾气排放检测工况的模拟。
稳态测试方法
稳态极化曲线的应用
左图为某腐蚀电化学体系的阴极和阳 极实验半对数极化曲线，已知电化学 反应转移的电子数n=1，计算其腐蚀电 流及传递系数。 由极化曲线的直线部分即Tafel直线的 斜率可得ba=120mV, bc=120mV。
n 1
Байду номын сангаас
2.3RT nF 0.5 bc
实验得到的线性电流半对数极化曲线
5
不可逆电极的阴极极化曲线
6
1
稳态测试方法
稳态测试方法：在电极过程达到稳态时进行电化学测试的方法 恒电势稳态测量：
在恒电位仪的保证下，控制研究电极的电位按照一定的规律变化，不受电极 系统阻抗变化的影响，同时测量相应电流的方法。需特别注意的是，这里所 谓的恒电位法并不只是把电极电位控制在某一电位值不变，而是指控制电极 电位按照一定的规律变化。 电位变化的方式：静电位和动电位 静电位：可以是逐点，也可以是阶梯。由于每个电位下有一段恒定的时间， 系统能更好的达到稳态，但在阶跃的瞬间，由于双电层的存在而产生较大的 充电电流。 动电位：连续地以恒定的速度扫描。为保证电化学系统达到稳态，必须控制 较低的电位扫描速度 (金属腐蚀的稳态极化曲线的扫描速度一般为20-60 mV/min)，但不能太慢，太慢所需时间较长，从测量开始到结束，工作电极 的表面状态变化可能很大。判别的方式是以更慢的扫描速度测得的极化曲线 与原先测得的没有显著差别，即可认为是在稳态下测得的。
稳态
在指定的时间范围内，如果电化学系统的参量(如电极电位、电流密度、电极 界面附近液层中粒子的浓度分布、电极界面状态等)变化甚微或基本不变，这 种状态称为电化学稳态。 a.稳态不等于平衡态，平衡态只是稳态的一个特例。稳态时电极反应仍以一 定的速度进行，只不过是各变量(电流、电压)不随时间变化而已，而电极体 系处于平衡态时，净反应速度为零。
电化学检测方法
1.稳态测试：恒电流法及恒电势法所谓的稳态，即电化学参量(电极电势，电流密度，电极界面状态等)变化甚微或基本不变的状态。
最常用的稳态测试方法，当然就是恒电流法及恒电势法，故名思意，就是给电化学体系一个恒定不变的电流或者电极电势的条件。
通常我们可以利用恒电位仪或者电化学工作站来实现这种条件。
通过在电化学工作站简单地设置电流或电势以及时间这几个参数，就可以有效地使用这两种方法啦。
该方法用的比较多的地方主要有：活性材料的电化学沉积以及金属稳态极化曲线的测定等。
2.暂态测试：控制电流阶跃及控制电势阶跃法所谓的暂态，当然是相对于稳态而言的。
在一个稳态向另一个稳态的转变过程中，任意一个电极还未达到稳态时，都处于暂态过程，如双电层充电过程，电化学反应过程以及扩散传质过程等。
最常见的方法要数控制电流阶跃法以及控制电势阶跃法这两种。
控制电流阶跃法，也叫计时电位法，即在某一时间点，电流发生突变，而在其他时间段，电流保持相应的恒定状态。
同理，控制电势阶跃法也就是计时电流法，即在某一时间点，电势发生突变，而在其他时间段，电势保持相应的恒定状态。
利用这种暂态的控制方法，一般可以探究一些电化学变化过程的性质，如能源存储设备充电过程的快慢，界面的吸附或扩散作用的判断等。
计时电流法还可以用以探究电致变色材料变色性能的优劣。
3.伏安法：线性伏安法，循环伏安法伏安法应该算是电化学测试中最为常用的方法，因为电流、电压均保持动态的过程，才是最常见的电化学反应过程。
一般而言，伏安法主要有线性伏安法以及循环伏安法，两者的区别在于，线性伏安法“有去无回”，而循环伏安法“从哪里出发就回哪去”。
线性伏安法即在一定的电压变化速率下，观察电流相应的响应状态。
同理，循环伏安法也是一样，只不过电压的变化是循环的，从起点到终点再回到起点。
线性伏安法使用的领域较广，主要包括太阳能电池光电性能的测试，燃料电池等氧还原曲线的测试以及电催化中催化曲线的测试等。
而循环伏安法，主要用以探究超级电容器的储能大小及电容行为、材料的氧化还原特性等等。
瞬态热阻和稳态热阻测试方法
瞬态热阻和稳态热阻测试方法瞬态热阻和稳态热阻是两种常用于热传导性能测试的方法。
瞬态热阻测试方法用于测量材料在瞬态状态下的热阻，而稳态热阻测试方法则用于测量材料在稳态状态下的热阻。
本文将详细介绍这两种测试方法的原理和操作步骤。
一、瞬态热阻测试方法瞬态热阻测试方法主要用于测量材料在瞬态条件下的热传导性能。
其原理基于温度传感器记录材料温度变化的过程，通过分析温度变化曲线可以计算出瞬态热阻。
下面是该测试方法的操作步骤：1. 准备测试样品：选择适当的材料样品，并确保其表面光洁平整，以保证热传导的准确性。
2. 安装温度传感器：将温度传感器固定在样品的表面，并确保其与样品紧密接触，以避免温度测量误差。
3. 施加热源：将热源放置在样品的一侧，以提供热量。
热源可以是恒温水槽、电热板等，根据实际需要选择合适的热源。
4. 记录温度变化：启动温度记录设备，并开始记录样品表面温度的变化。
记录时间应足够长，以确保获取到完整的温度变化曲线。
5. 数据分析：将记录到的温度数据导入计算软件中，通过分析温度变化曲线，可以计算出瞬态热阻的数值。
二、稳态热阻测试方法稳态热阻测试方法主要用于测量材料在稳态条件下的热传导性能。
其原理基于施加稳定的热流量，测量样品两侧的温度差，通过计算可以得到稳态热阻。
下面是该测试方法的操作步骤：1. 准备测试样品：选择适当的材料样品，并确保其尺寸和形状符合测试要求，以保证热传导的准确性。
2. 安装温度传感器：将温度传感器固定在样品的两侧，并确保其与样品紧密接触，以避免温度测量误差。
3. 施加稳定热流量：使用热源将稳定的热流量施加到样品的一侧，可以是电热丝、热板等，根据实际需要选择合适的热源。
4. 测量温度差：使用温度计或热电偶等设备测量样品两侧的温度差，确保测量的准确性和稳定性。
5. 计算热阻：根据施加的热流量和测得的温度差，通过计算可以得到样品的稳态热阻。
通过瞬态热阻和稳态热阻测试方法，可以获得材料的热传导性能数据，用于评估材料的热性能和热管理能力。
稳态法测量导热系数
稳态法测量导热系数TC—3型导热系数测定仪实验讲义杭州富阳精科仪器有限公司（原杭州富阳电表厂）导热系数的测量导热系数是表征物质热传导性质的物理量。
材料结构的变化与含杂志等因素都会对导热 数产生明显的影响，因此，材料的导热系数常常需要通过试验来具体测定。
测量导热系数 的方法比较多，但可以归并为两类基本方法：一类是稳态法，另一类为动态法。
用稳态法时，先用热源对测试样品进行加热，并在样品内部形成稳定的温度分布，然后进行测量。
而在动态法中，待测样品的温度分布是随时间变化的，例如按周期性变化等。
本试验采用稳态进行测量。
【试验目的】用稳态法侧出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。
【试验原理】根据傅立叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直与热传导方向、彼此间相距为h 、温度分别为T1、T2的平行平面（设T1>T2）,若平面面积为S,在△t 时间内通过面积S 的热量△Q 满足下述表达式:Q t ∆∆=λS 12T T h- (1) 式中Qt∆∆为热流量,λ即为该物质的热导率(又称作导热系数),λ在数值上等于相距单位长度的两平面的温度相差1个单位时,单位时间内通过单位面积的热量,其单位是W 11m k --⋅⋅。
本试验仪器如图所示：图 1 稳态法测定导热系数试验组装图在支架上先放上圆铜盘P ，在P 的上面放上待侧样品B （圆盘形的不良导体），再把带发 热器的圆铜盘A 放在B 上，发热器通电后，热量从A 传到B 盘，在传到P 盘，由于A 、P 盘都是良导体，其温度即可以代表B 盘上、下表面的温度T1、T2，T1、T2分别由插入A 、 P 盘边缘小孔热电偶E 来测量。
热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感切换”开关G ，切换A 、P 盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。
由式（1）可以知道， 单位时间内通过待测样品B 任一圆截面的热流量为Qt=λ12T T hb -πR 2B（2）公式中R B 为样品的半径，h B 为样品的厚度，当然传导达到稳定状态时，T 1、T 2的值 不变，于是通过B 盘上表面的热流量与由铜盘P 向周围环境散热的速度相等，因此，可通 过铜盘P 在稳定温度T 2时的散热速度来求出热流量Qt∆∆。
电力系统稳态与暂态稳定性分析方法的比较评估
电力系统稳态与暂态稳定性分析方法的比较评估电力系统是现代工业与生活中不可或缺的基础设施之一。
电力系统的可靠性和稳定性是保障供电质量的关键，而稳态与暂态稳定性分析是电力系统研究中的两个重要方面。
本文将从理论、实验方法、应用实践等角度对电力系统稳态与暂态稳定性分析方法进行比较评估。
一、理论比较稳态与暂态稳定性是基于电力系统的动态过程而产生的一些难以预测的不确定性问题。
在理论比较中，我们可以以研究稳态分析和暂态稳定性分析两个方面来对比。
稳态分析方法主要采用潮流方程、节点分析法、因子法、等效网络法等多种数学模型，分析电流、电压、功率等参数，确定电力系统达到稳定状态的条件。
由于稳态稳定性成为电力系统稳性的首要问题，稳态分析方法的应用得到了广泛的认可。
而暂态稳定性分析是指系统在扰动下恢复平衡的能力。
暂态稳定性分析的主要任务是研究整个电力系统电力负荷、发电量、传输容量、负荷复合以及电力负载等问题。
暂态稳定分析方法主要包括故障模拟、等效次啮合模型等。
在理论分析中，稳态分析方法已经有了很大的发展和应用。
然而暂态稳定性分析方法总体来说相对较少，特别是在实际应用过程中还偏重于稳态分析。
二、实验方法比较实验方法将理论模型转化为实际情况，从而解决了理论分析难以解决的问题。
对电力系统的稳态与暂态稳定性分析，实验方法是必不可少的补充手段。
在稳态稳定性分析中，实验方法包括了电力系统模型实验与场景模拟实验两种方法。
电力系统模型实验主要采用仿真技术，通过模型对电力系统的稳定性变化进行模拟。
而场景模拟实验则是将实验环境模拟成实际的电力系统，通过实验对电力系统的稳定性进行测试。
这两种方法是相对独立的，可以根据实验需要灵活应用，以达到最大的实验效果。
在暂态稳定性分析中，实验方法主要通过故障模拟实验和实际场景模拟实验两种方法进行。
电力系统的故障模拟实验是通过制造特定电力系统故障的方式来进行模拟，利用其来检测电力系统暂态稳定性。
而实际场景模拟实验则是在实际的电力系统或者实际电网下进行模拟实验，检测电力系统的暂态稳定性，具有较为实际的可行性。
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极化的种类及特点
浓差极化
电化学极化
欧姆极化
不可逆电极的阴极极化曲线
稳态测试方法稳态测试方法
实质：就是选择自变量，使得在每一个自变量下，只有一个函数值。
稳态测试的注意事项
为了测得稳态极化曲线，扫描速度必须足够慢。
稳态测量数据的处理
稳态测量数据的处理
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Tafel直线外推法解析动力学参数腐蚀体系中极化曲线的Tafel拟合
根据阳极、阴极Tafel直线的斜率可以得到表观传递系数α和β，将阴极、阳极
，可计算交换电流密度极化曲线的直线部分外推得到交点，交点横坐标为lgi
稳态测量数据的处理
稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理
稳态测量数据的处理稳态测量数据的处理
稳态极化曲线的应用稳态极化曲线的应用实验得到的线性电流半对数极化曲线
稳态极化曲线的应用
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稳态极化曲线的应用
不同温度下燃料电池的电压和功率密度对电流密度曲线
图(a)和(b)比较直观地说明了该电池在不同操作温度下的放电性能。
(a)与(b)的区别在于使用了不同的电极催化剂。
从图中可以看出，(a)的开路电压较高，而(b)在较低温度下具有较好的性能，在较大的极化下(电池电压低于0.2V 时)，几乎都会出现极限扩散电流，说明在此情况下，传质过程称为制约电池性能的主要因素。
稳态极化曲线的应用
稳态极化曲线的应用
含有不同金属离子的阴极极化曲线，10mV/s，55ºC
合金电沉积时进行各金属离子的阴极极化扫描，扫描范围-0.9V -1.0V时，出现Sn的还原电流峰；但Co盐体系在析氢之前不出现电流峰体系能实现Sn和Co的共沉积。
稳态极化曲线的应用
稳态极化曲线的应用
B: 致钝电流
致钝电位
C: 维钝电位
D: 超钝电位
CD:
钝电流
稳态极化曲线的应用稳态极化曲线的应用
稳态极化曲线的应用
合金在NaCl溶液中的阳极极化曲线。
Ni-W(44.8%)非晶合金的腐蚀电势晶态合金相比发生了正移，而且其钝化区间比Ni-W晶态合金明显，这非晶态合金在NaCl溶液中发生钝化，其耐蚀性能较Ni-W
相比有明显的改善。
具体实验
具体实验
具体实验
具体实验
溶液及含1%六亚甲基四胺的1.0mol/L HCl
具体实验
Fe在1.0mol/L H
2SO
4
溶液中的阴极极化和阳极极化曲线
具体实验
corr
的范围有氧气析出。