通过测量交流试片上的交流电流,再除以试片的表面积,即可得到交流电流密度。一般采用零电阻电流表(ZRA)或具有交流测量功能的电化学工作站来测量电流。
零电阻电流表或电化学工作站:用于精确测量交流电流。
参比电极:如饱和甘汞电极(SCE)或银 / 氯化银电极(Ag/AgCl),用于提供稳定的电位基准,以测量试片相对于该基准的电位。
测试导线:用于连接试片、零电阻电流表(或电化学工作站)和参比电极,确保电路连接良好。
辅助电极:一般为铂电极或石墨电极,与试片和参比电极共同构成电化学测量回路。
安装与连接:将交流试片按照规定要求安装在被测试的金属结构附近,确保其与周围环境充分接触且与金属结构电绝缘。用测试导线将试片连接到零电阻电流表的一个输入端,将辅助电极连接到零电阻电流表的另一个输入端,同时将参比电极通过导线连接到测量电位的通道上。
设置仪器参数:根据试片的材料和预期的电流范围,在零电阻电流表或电化学工作站上设置合适的测量参数,如测量量程、测量频率等。对于交流电流测量,通常需要选择能够准确测量低频交流信号的设置。
进行测量:待试片在环境中稳定一段时间(通常需要数分钟至数小时,以确保达到稳定的电化学状态)后,启动测量仪器,记录下试片上的交流电流值。同时,使用参比电极测量试片的交流电位,以评估试片所处的电化学状态。
计算电流密度:测量试片的表面积,然后将测量得到的交流电流值除以试片的表面积,即可得到交流电流密度。例如,如果测量得到的交流电流为I(单位为安培),试片的表面积为A(单位为平方米),则交流电流密度J=I/A(单位为安培每平方米)。
电极选择与维护:参比电极和辅助电极的性能对测量结果有重要影响。要选择合适的参比电极,并定期检查其电位稳定性和准确性。辅助电极应具有良好的导电性和化学稳定性,避免在测量过程中发生腐蚀或其他化学反应而影响测量结果。
环境因素影响:环境温度、湿度、土壤电阻率等因素会影响交流电流密度的测量结果。在测量过程中,应尽量保持环境条件的稳定,并记录环境参数,以便对测量结果进行必要的修正。
测量频率选择:不同的交流干扰源可能具有不同的频率特性,因此在测量交流电流密度时,需要根据实际情况选择合适的测量频率。一般来说,应选择能够反映主要交流干扰频率成分的测量频率,以准确评估交流干扰对试片的影响。
多次测量与平均值计算:为了提高测量结果的准确性和可靠性,应进行多次测量,并计算平均值。同时,分析测量数据的离散性,判断测量结果的可信度。如果数据离散性较大,需要检查测量过程中是否存在异常情况,并重新进行测量。