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综合电化学工作站系统结构的设计

作　者: 陈盼盼
导　师: 武俊峰
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 综合电化学工作站 交流阻抗测量 电池 快速傅立叶变换
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 324次
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内容摘要


电池行业的发展对电池检测技术提出了更高的要求,迫切需要高效智能的检测设备。本课题目的是设计一种满足功能和精度要求的综合电化学工作站。综合电化学工作站在电池检测中占有重要地位,它将恒电位仪、恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合,既可以做三种基本功能的常规试验,也可以做基于这三种基本功能的程式化试验。在试验中,既能检测电池电压、电流、容量等基本参数,又能检测体现电池反应机理的交流阻抗参数,从而完成对多种状态下电池参数的跟踪和分析。本文从结构设计的角度,对综合电化学工作站进行了研究。根据恒电位测量、恒电流测量、交流阻抗测量三种功能的工作原理和相应的性能指标,提出以DSP处理器为控制核心的硬件结构体系。在该设计方案下,进行了大量的硬件设计调试工作和软件设计调试工作。本文的内容包括以下三点:(1)电化学工作站的系统分析。详细分析了电化学工作站三种基本功能的工作原理和性能指标,确定了电化学工作站的硬件系统结构—以DSP处理器为整个系统的控制核心,实现对六个通道的电池测量和控制,以及将数据送往PC机进行储存和处理。(2)系统硬件设计。硬件设计主要集中在DSP电路板、接口电路板、测量控制电路板的设计上。DSP电路负责发出控制信号和处理测量信号;测量电路直接与被测对象相连接,实现具体测量、控制;接口电路是DSP电路板与测量控制电路板之间的桥梁。从电路结构、芯片选型到最后布局,将各个功能电路进行细化,分步骤设计。(3)系统软件设计。结合系统工作特点和硬件结构,确定了软件总体架构。重点研究了过采样滤波软件算法和快速傅立叶变换(FFT)测算交流阻抗软件算法。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 课题研究目的及意义  12-13
  1.3 国内外电化学工作站的研究现状  13-16
    1.3.1 国外电化学工作站的研究现状  14-15
    1.3.2 国内电化学工作站的研究现状  15-16
  1.4 课题研究内容  16-18
第2章 电化学工作站工作原理的研究  18-36
  2.1 电化学测试简述  18
  2.2 电化学工作站的工作原理与性能指标  18-32
    2.2.1 恒电位仪  19-22
    2.2.2 恒电流仪  22-24
    2.2.3 交流阻抗谱/电化学交流阻抗测试  24-32
  2.3 电化学工作站的系统结构设计  32-35
    2.3.1 电化学工作站总体设计  32-33
    2.3.2 电化学工作站硬件结构设计  33-35
  2.4 本章小结  35-36
第3章 电化学工作站系统硬件的设计  36-60
  3.1 系统硬件设计简述  36
  3.2 DSP 电路板的设计  36-41
    3.2.1 DSP 电路板硬件结构设计  36-37
    3.2.2 通讯模块设计  37-39
    3.2.3 数据采样模块  39-41
  3.3 测量控制电路板的设计  41-55
    3.3.1 测量控制电路板硬件结构设计  41-42
    3.3.2 数字电路模块设计  42-43
    3.3.3 测量模块设计  43-50
    3.3.4 控制模块设计  50-55
  3.4 接口电路板的设计  55-57
    3.4.1 接口电路板的硬件系统结构  55-56
    3.4.2 电压/电流转换电路与逻辑驱动电路  56
    3.4.3 整形滤波电路设计  56-57
    3.4.4 电流/电压电路设计  57
  3.5 系统抗干扰设计  57-59
    3.5.1 合理的电路布局设计  58
    3.5.2 优秀的地和电源策略  58
    3.5.3 合理的信号走线设计  58-59
  3.6 本章小结  59-60
第4章 电化学工作站系统程序的设计  60-71
  4.1 程序设计简述  60
  4.2 主控制程序设计  60-62
  4.3 过采样数字滤波  62-65
    4.3.1 过采样理论  62-64
    4.3.2 过采样的程序实现  64-65
  4.4 快速傅立叶变换实现交流阻抗测算  65-70
    4.4.1 快速傅立叶变换  65-68
    4.4.2 交流阻抗计算  68-70
  4.5 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-76
攻读硕士学位期间发表的学术论文  76-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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