ZSimpWin Version 3.00
For Windows 95/98/2000/NT
Electrochemical Impedance Spectroscopy
Data Analysis Software
电化学阻抗谱数据分析软件
USER MANUAL
用户手册
第二版
January 15, 2002
作者:Bruno Yeum, Ph.D.
编译:武显亮,Ph.D.
一、何为“ZSimpWin”?
ZSimpWin是一个电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)数据解析软件。利用计算机具有越来越快的计算速度,并采用创新的观点,是软件具有如下性能特点。
1.最少量的用户输入:用户只需为阻抗数据列选择合适的模型,即可由ZSimpWin自动执行拟合。
2.自动分析:与所选模型有关的参数由程序自动求得。ZSimpWin会为这些参数自动设置初值(default:Auto Setup option),然后利用这些初值进行计算,得到结果,然后多次改进计算结果,直到获得满意的为止,然后保存最终结果。
3.处理多任务:设置一个包括多个任务的批处理命令,然后依次处理,分析结果保存在一个指定的文件夹中。
4.以多种方式输出结果:分析结果包括图形、拟合的参数、计算机处理的历史记录等。任何结果及其组合都可以打印出来或拷贝到Windows剪贴板上。最好的方式是将拟合参数和显示的图形打印在一张纸上。
5.只需点击鼠标操作:整个拟合过程不需输入任何数字或字符,只要用鼠标进行点击即可。
二、数据拟合基本原理
本章介绍应用非线性最小二乘法拟合原理分析电化学阻抗谱数据以及确定最优参数过程中所遇到的问题。
6.最优化原理
用电路元件组成的等效电路来模拟电极动力学。定义一个与模型参数、实验数据点以及实验数据点方差相关的最优化函数(称作 2),求解使函数值为最小的参数值。
7. 2定义
模型最佳拟合参数的获得是通过定义为残差平方和的函数( 2)的最小化来实现的。
数据点和参数:
✧实验数据点:(frequency, Z real, Z imag)
✧模型参数:
✧计算数据点:
✧加权因子:
应用统计:
✧实验数据点与计算数据点之间距离:
✧模型拟合质量:
其中n为数据点个数
权重:
✧单位权重:
✧模权重:
8.问题描述
我们的目的是寻找具有n个参量的 2函数的最小值。如果n值很大,函数可能具有多个极小值,判定最小值就成了一项繁重的工作。
梯度法通常用来进行优化。计算从初始的估值开始,局域的最小值很容易获得,然而局域的最小值很可能不同于整体的最小值。
最基本的问题是难以找到合适的初始估值。
需要很多次尝试才能找到一个合适的初始估值,进而得到整体的最小值。技能很高的专家可以通过估计一些参数来减少尝试的次数。然而,找到能够得到整体最小值的初始参数估值是极其困难的,特别是在参数很多的情况下。
9.实现
ZSimpWin的创新之处在于取消了初始估值。ZsimpWin每次迭代都找出局域最小值,直到发现整体最小值。参见其流程图,运行迭代模式。ZsimpWin开始进行粗略的估计,如选择第0次迭代的起始点作为初始估值(Autosetup)。当发现最小值后,就以该最小值以及计算得到的参数值作为下一次迭代的最佳起始点。这样就会找到比前一次迭代更低的另一个局域最小值。重复这样的迭代步骤直到发现整体的最小值。最后一次迭代就是没能发现比前一次迭代更小的局域最小值的迭代计算。该局域最小值就是整体最小值。
10.下坡单纯形法(Down-Hill Simplex Method)
ZSimpWin采用Down-Hill Simplex Method进行函数优化。
梯度法存在的问题(例如:Marquardt Method):
✧导数计算和矩阵代数
✧数值溢出(由于病态矩阵而造成的“矩阵奇异点错误” Matrix singularity error)
✧不易加以各种
广泛的搜索要求尽量合并很多数量级上发生变化的参数值,矩阵代数在这些参数值对最小化的函数( 2)影响很小时容易发生错误。
Down-Hill Simplex Method
这种方法基本上是一种试错法(trial-and-error)。在试验点处求出函数值并互相对比。根据这些值确定下一个试验点。重复对函数赋值和对比,直到达到一个局域最小值。之所以采用该方法是因为以下原因:
✧没有导数计算也没有矩阵代数
✧简单耐用
✧容易施加
三、文件管理系统
11.文件夹和子文件夹
ZSimpWin安装后生成的文件夹和子文件夹树结构如下图:
12.ZSimpWin中的文件
安装的文件夹和文件名称列表如下:
Program files程序文件
Application
应用程序及文件 | ... ... ... | ZSimpWin.exe Zsimp300.hlp Readme.txt Cdclist.cdc Zsimpopt.cfg | 必要文件 升级信息 用户库中的CDC列表l 运行选项 |
阻抗数据 | ...\\data\\ ...\\data\\princetonAR data\\ ...\\data\\boukamp data\\ ...\\data\data\ | *.txt, *dat, *dta, *z, *z60 | 生成数据文件夹并存储数据 |
参数数据 | ...\\par\ ...\\par\\princetonAR par\ ...\\par\\boukamp par\\ ...\\par\\ user par\ | *.par | 数据分析前生成与数据文件夹匹配的文件夹 |
History files历史文件 | ...\\hist\ | *.hst | 迭代的开始和结束时间 |
Batch setup批处理设置 | ...\\batch\ | *.cfg, *.mdl, *.lst, *.sta, *.tmp | 批处理设置文件 |
Simulation data模拟数据 | ...\\data\\simulation data\ | *.sim | 以阻抗数据格式保存 |
Simulation run results模拟结果 | ...\\par\\simulation par\ | *.par | 保存参数 |
Picture files图形文件 | ...\\bmp\ | 所列模型的图形 | |
Export data输出数据 | ...\\data|\\\\export data\ | *.dat | 重新生成的数据 |
Temporary data临时数据 | ...\emp\ | *.mat and *.* | 每次迭代的参数 |
Manual手册 | ...\\manual\ | 可打印的用户手册 | |
Tutor辅导 | ...\utor\ | 指南和文档 | |
Extrapolation test外推法测试 | ...\\data\\kktest data\\ | *.txt | 测试外推程序 |
Project Report项目报告 | ...\\report\ | *.prj, *.grp | 由一组文件说明一个项目 |
Plot files绘图文件 | ...\\pics\ | 保存的图形 | |
Documents文档 | ...\\doc\ | *.doc | Microsoft Word 文档 |
Kinetics动力学 | ...\\kinetics\ | *.dat | 反应机制研究 |
ZSimpWin中的文件命名原则和惯例详述如下:
1)ZSimpWin缺省安装在C:\\Program Files\\ZsimpWin\目录下。安装阶段可以选择其他文件夹。该文件夹是“应用文件夹Application Folder”其中包括ZSimpWin.exe, ZSimp300.hlp, ZSimpopt.cfg以及 Readme.txt。关于注册,Princeton Applied Research将寄送一个注册钥匙文件(*.key),该注册文件必须考入该文件夹中。范例数据文件以及运行结果、技术说明、用法说明及程序文档等都考入其子目录中。
2)“应用文件夹”在该程序和文件中被略作“...”
3)文件通过文件夹名称、文件名以及扩展名加以区分。扩展名少于或等于3个字符。ZSimpWin使用不同的扩展名以便与文件管理。
4)需要匹配数据(输入)和参数(输出)文件夹。例如,...\\data\\my data\ 和...\\par\\my par\.
阻抗数据存储于文件夹...\\data\或其子文件夹中。其子文件夹一定是名为...\\data\\ data\,其中“”是一个包括数字与字母的字符串。计算得到的参数值存储于...\\par\文件夹或其子文件夹...\\par\\ par\的中。具有同样的“”的阻抗数据和参数文件夹是联系在一起互相匹配的。
阻抗数据和参数文件夹在程序运行过程中是动态变化的。当ZSimpWin关闭时,当前的文件夹被保存起来,该软件下次启动时,重新恢复到这些文件夹中。
14.保存各种类型的输出
在迭代模式下EIS数据分析结束后,屏幕上会弹出对话框“Want to save with this filename?”(想用这个名字保存吗?)。软件建议的文件名作为对话框的标题显示出来,单击“[Yes]”。如果用户想用另外的名字,可以单击“[No]”然后输入一个名字。
对于图形和文本文件,可能需要存储在用户希望的文件夹中。单击“[No]”然后以建议的名字存储于这些文件夹中或在“File name”编辑栏中输入一个新名字。
这一规则也扩展到其它功能。与各菜单有关的建议的文件名基于如下规则:
Menu菜单 | Destination folder目标文件夹 | Default Name缺省文件名 |
File | Open | DataPath | fname + ".txt" (or ".dat", ".dta", ".z", ".z60", etc. ) |
File | Retrieve Parameters | ParPath | fname + ", " + CDC + ".par" |
File | Save Parameters | ParPath | fname + ", " + CDC + ".par" (Iterate Mode) |
...\\par\\simulation par\ | CDC + ".par" (Simulate Mode) | |
BatchParPath | fname + ", " + CDC + ".par" (Batch Mode) | |
...\\hist\ | fname + ", " + CDC + ".hst" | |
...\emp\ | fname + ", " + CDC + ".mat" | |
File | Save Simulation Data | ...\\data\\simulation data\ | CDC + ".sim" |
File | Save Impedance Data | DataPath | fname + ".dat" |
Output | Save Plot ( 1 data set) Multiple in a project group | ...\\pics\ | |
Output | MS Document | ...\\docs\ | fname + ", " + CDC + plot style + ".doc" |
... : | Application folder应用文件夹. Default(缺省值) = C:\\ZSimpWin\\. |
Fname : | 文件名,不包括文件夹名称和扩展名 (例如, "ASTM dummy cell"). |
CDC : | Circuit Description Code.电路描述码 |
DataPath : | 阻抗数据输入文件夹 (...\\data\\, ...\\data\\princetonAR data\\, ...\\data\\my data\\, etc.) |
ParPath : | 参数输出文件夹 (...\\par\\, ...\\par\\princetonAR par\\, ...\\par\\my par\\, etc.) |
BatchParPath | 在批处理设置步骤指定 |
Plot style : | 当前图形方式 ("N", "B", "R", "A", "C", or "E") |
15.ZSimpWin的主窗口
ZSimpWin的主窗口如下图。用户可以通过点击主菜单或工具栏上的快捷按钮看到软件的大部分功能。
该图形表明鼠标在图形中的位置(Hot Spot)。
File Menu(文件菜单)
Open...
Paste Z Data
Retrieve Parameters(恢复参数)
Save Parameters
Save Impedance Data(保存阻抗数据)
Save simulation(保存模拟数据)
Save Converted(保存转换数据) (C or Z Data)
Exit
Run Menu(运行菜单)
Select Model &Run Mode(选择模型并运行模式)
Edit Pars & Run(编辑参数并运行)
Print & Copy Parameters.(打印和拷贝参数)
Options
Plot Menu(绘图菜单)
Nyquist
Bode
Real/Imag
Admittance(导纳)
Capacitance(电容、容抗)
Errors(误差)
Bode in Logarithm(Bode图以对数形式)
Show Grid Lines(显示格线)
Use Large Fonts(使用大字体)
Fixed Window(固定窗口)
Batch Menu(批处理菜单)
Setup & Process(设置及处理)
Locate Results(查找结果)
Go Home
Move to Next
Check Progress
Output Menu(输出菜单)
Print Item Selection(打印项目选择)
Print Project Report(打印项目报告)
Copy Results(拷贝结果)
Copy Plot(拷贝图形)
Save Plot(保存图形)
MS Word Document
Extrapolate Menu(外推菜单)
Apply Kramers-Kronig(应用KK变换)
Add Points(增加点)
Remove Points(移去点)
Calculate Impedance(计算阻抗)
Save Extrapolated Curves(保存外推曲线)
Dielectric Menu()
Conductive System
Dielectric System
Read Z Data
Read C Data
Tools Menu(工具菜单)
Export Data(输出数据)
Enter Sample Area(输入样品面积)
Create New Folder(生成新文件夹)
Append Header Lines(添加标题)
Change Chart Titles(改变图表标题)
Edit Sample IDs(编辑样品ID)
Help Menu
Contents
How to run
About
Registration
Technical support
Hot spot(热点)
当鼠标停留在其上面时,提供关于图片、单词或词组的附加信息。
Pop-up Menu(弹出菜单)
点击鼠标右键弹出菜单,大多数主菜单中的命令可以从该菜单中选取。
Nyquist plot
阻抗数据的复平面图,实部和虚部分别为X轴和Y轴。每个数据点代表一个频率。
Bode plot
阻抗的绝对值和幅角作为频率的函数作图。
Real and Imaginary
阻抗的实部和虚部相对于频率作图。
Admittance plot
导纳数据的复平面图,实部和虚部分别为X轴和Y轴。每个数据点代表一个频率。
Capacitance plot
电容(容抗)数据的复平面图,实部和虚部分别为X轴和Y轴。每个数据点代表一个频率。
Error plot
每个数据点的%误差和相位角。
Picture of selected model
显示与所选模型相关的图形。
Chi-squared value
每次迭代后显示 2的值(与局域最小值有关)
Show Grid Lines
显示网格线
Use Large Fonts
图题、坐标轴名称和标注、图例等使用大字体。如果用户想将图形拷贝到Windows剪贴板并粘贴到文档中,可以使用大字体。
Bode |Z| in Logarithm
以log |Z| vs log (frequency) 或 |Z| vs. log (frequency)的形式显示Bode图。
Fixed Window
ZSimpWin在Nyquist、Admittance和Capacitance图中保持实轴和虚轴的标度因子相等。通过扩大范围或延伸轴的长度来达到这一目标。在前一种情况下,窗口的尺寸是固定的,而在后一种情况下窗口的大小根据轴的长度来调节。
Save simulation
将模拟的结果作为一个参数文件以模型的名字一起保存。
Save Converted (C or Z Data)
第一步是数据转换:阻抗数据(frequency, Z' and Z")转换为电容(容抗)数据(frequency, C' and C")。下一步就是保存转换得到的数据文件。
Read Impedance Data
以阻抗的格式读取数据(frequency, Z' and Z")
Read Capacitance Data
以容抗的格式读取数据(frequency, Z' and Z")
Save Plot
以EMF、WMF、BMP或JPG格式将当前图形保存在.../pics/文件夹中。从选项对话框(Options)中选择存储格式。程序会自动给出文件名,该文件名包括输入的文件名、选择的模型名称以及显示的图形名称。扩展名标示选取的存储格式("EMF", "WMF", "BMP", or "JPG")。点击[Yes]按钮接受该文件名。如果用户点击[No]按钮,则需输入文件名并选择目录。
MS Word Document
打开Microsoft Word文档窗口,并粘贴已拷贝的结果或图形。
16.安装
ZSimpWin缺省安装在C:\\Program Files\\ZsimpWin\目录下。安装阶段可以选择其他文件夹。该文件夹是“应用文件夹Application Folder”。
注意在安装3.00版时,如果已经有2.00版,一定要删除旧的版本(Uninstall),并删除应用文件夹“\\ZsimpWin\”下的注册钥匙文件。
CD—ROM\\Disk1\,双击后按向导安装。
在“控制面板”“添加/删除程序”中删除ZSimpWin(Uninstall)。
17.主要特点
ZSimpWin =自动开始、计算并保存结果。当读入阻抗数据并选取模型后,ZSimpWin就会赋一个粗略的初始估值然后立即开始进行计算。其结果用于确定下一次迭代的初始值。连续迭代不断改进初始估值并得到最终结果。
其主要特点如下:
1)运行环境为Windows 95/98/2000/NT
2)所需专门知识最少
3)在大多数情况下不需输入数据
4)优秀的用户界面。在主窗口使用快捷键快可速进入菜单。
5)求的绝对最小值(正确的解)而非局域最小值(错误的解)
6)可以顺序处理多项任务
7)电路描述码用于描述等效电路
8)可读取PowerSine, Gamry (*.dta), ZView (*.z, *.z60)以及纯文本等格式的数据
9)以各种格式显示图形和参数
10)图形和参数可以拷贝到Windows剪贴板,然后粘贴到其他文档
11)可以集中于局部区域进行精密分析(见Close examination of a local area)
12)可以读取数据点的坐标(见 Reading the Coordinate of a Data Point)
18.快速运行
1)点击打开“Quick Guide to Run ZSimpWin”对话框
2)移动窗口到屏幕右上角
3)即可按提示的进行不同模式的操作
19.系统库中的模型
系统库中的模型如下:
(C(CQ))
(C(RW))
(HC)
(Q(RQ))
(QR(RO)(RC)(RL)(RC))
(R(OR))
LR(C(QR))
LR(C(R(CR)))
LR(C(R(Q(R(C(RW))))))
LR(C(R(Q(R(LR)(CR)))))
LR(C(R(QR)))(CR)
LR(CR(QR)(LR)(CR))
LR(CR(QR)(RW))
LR(CR(QR))
LR(CR)
LR(CR)(QR)
LR(CR)Q
LR(Q(R(C(R(LR)(CR)))))
LR(Q(R(CR)))
LR(Q(R(LR)(CR)))
LR(Q(R(QR)))
LR(QR(CR)(LR)(CR))
LR(QR(CR))
LR(QR(LR)(CR))
LR(QR)
LR(QR)(CR)
LR(QR)(QR)
R(C(R(C(R(CR)))))
R(C(R(C(RW))))
R(C(R(CR)))
R(C(R(Q(R(C(RW))))))
R(C(R(Q(R(CR)))))
R(C(R(Q(R(LR)(CR)))))
R(C(R(Q(R(QR)))))
R(C(R(Q(RW))))
R(C(R(Q(RW))))(CR)
R(C(R(QR)))(CR)
R(C(RW))
R(CR(CR)(CR))
R(CR(CR))
R(CR(QR)(LR)(CR))
R(CR(QR)(QR))
R(CR(QR))
R(CR(QR))(CR)
R(CR)
R(CR)(CR)
R(CR)(CR)
R(CR)(CR)(CR)
R(CR)(QR)(CR)
R(CRQ(RW))
R(Q(R(C(R(C(RW))))))(CR)
R(Q(R(C(R(LR)(CR)))))
R(Q(R(CR)))
R(Q(R(Q(R(CR)))))
R(Q(R(Q(R(Q(R(CR)))))))
R(Q(R(Q(RW))))
R(Q(R(QR)(Q(RW))))
R(Q(R(QR)))
R(Q(RO))
R(Q(RW))
R(Q(RW))(CR)
R(Q(RW))(QR)
R(QR(CR)(LR)(OR))
R(QR(CR)(OR))
R(QR(CR)(RW))(CR)
R(QR(LR))
R(QR(OR))
R(QR(QR)(CR))
R(QR(QR)(OR))
R(QR(QR)(QR)(CR))
R(QR(QR))
R(QR)
R(QR)(QR)
R(QR)(QR)(CR)
R(QR)(R(OR))
RG
RO
RT
20.打印用户手册
用Microsoft Word 打开...\\manual\文件夹中的word文档Zsimp300,打印即可。文档约130页。
五、等效电路
21.电路元件列表
元件、对应的符号以及参数列于下表:
Description | Symbol | Parameters | Admittance |
Resistance | R | R | 1/R |
Capacitance | C | C | jwC |
Inductance | L | L | -j/wL |
Warburg | W | Yo | Yo * sqrt(jw) |
CPE | Q | Yo, n | Yo * pow(jw,n) |
Tanhyperbol | T | Yo, B | Yo * sqrt(jw) Tanh[B*sqrt(jw)] |
Cothyperbol | O | Yo, B | Yo * sqrt(jw) Coth[B*sqrt(jw)] |
Gerischer | G | Yo, Ka | Yo * sqrt(Ka + jw) |
Havriliak-Negami | H | Yo, T, u, p | Yo * pow [(1 + pow(jwT,u)), p] |
Reference : B.A. Boukamp: EQUIVALENT CIRCUIT Users Manual, second edition, 19.
见等效电路使用手册译本(厦门大学林昌健等译)
六、窗口操作
Input/Output 输入输出
23.Open File 打开文件
单击上面的图标就会打开一个标准的打开文件对话框,选择驱动器和文件夹,然后选择一个要分析的文件。支持的文件类型包括:文本文件(*.txt, *.dat)、以及Solartron's ZView格式(*.z60, *.z)、以及Gamry的数据格式 (*.dta)。
Look in
显示当前目录。
Files of type
选择文件类型,只有选定类型的文件才会显示出来。
Files in selected folder
显示选定文件夹中选定类型的文件。
Open button
点击此按钮打开选择的文件。
24.
Paste Z Data
从Windows剪贴板粘贴阻抗数据。所有数据点应已经拷贝到剪贴板中。所有数据点都应以频率、阻抗的实部、阻抗的虚部的格式表示。
该命令最初是为从PowerSine软件“Edit | Copy Z Data”功能中输出的阻抗数据而设计的。(见应用举例8:从PowerSine粘贴阻抗数据)。也能用于其他能将阻抗数据点拷贝到Windows剪贴板上的程序。
(见应用举例8)
Copied to Clipboard?
阻抗数据一定已经从其他应用程序(例如PowerSine)中拷贝到剪贴板中。
Paste Data
将数据粘贴到记录区,这些用于分析的数据被命名为“unknown.txt”
SaveAs
以不同的文件名保存当前数据。
25.
Save Impedance data保存阻抗数据
保存当前阻抗数据为文本文件。模拟运行的结果、来自Solartron 或 Gamry格式的数据都可以保存为文本文件。
26.Save Parameters 保存参数
保存计算选项、所选择的模型、以及所得到的参数。
27.
Retrieve Parameters找回参数
从文件中找到分析结果。
Standard operations 标准操作
28.Select Model and Run Mode选择模型并运行模式
单击该图标,选择模型并开始计算。
Model Libraries(模型库)
有两个模型库:System Library(系统库)和User Library(用户库)。系统库中包括75个模型的电路描述码(CDC),这些代码不能修改或破坏。建议将系统库中的内容拷贝到用户库中,然后添加或删除代码。
Drop-down list area(下拉列表区)
鼠标点击向下的箭头,CDC码就会在该区域列出来。
Model Add(模型\添加)
在编辑栏中输入CDC代码,并添加到列表中。添加前程序检测代码的合法性。
Model Delete(模型\删除)
从列表中删除选中的模型。
Model Save(模型\保存)
将升级的列表保存为一个文件,该列表在程序开始时加载。
Model Copy(模型\拷贝)
将图片拷贝到Windows剪贴板。
Model Selected model(模型\选定的模型)
显示选定的模型。
Model Initial Parameters(模型\初始参数)
初始参数通常由ZSimpWin自动缺省设定(Auto Setup),特殊情况下用户可以输入这些参数(User Input),由这些参数开始计算。
Run modes(运行模式)
∙Batch(批处理):利用几个模型顺序处理多个文件。结果保存在各自的文件中。
∙Iterate(迭代):根据一个选定的模型对一个文件进行分析,并显示最终结果。
∙Monitor(监控):每次迭代后暂停,可以在下一次迭代前调整参数。
∙Simulate(模拟): 不是优化计算,计算机根据一个模型及相关的参数进行计算。
Model OK(模型\\OK)
在选择“Auto Setup”情况下接受所选模型并开始计算。该对话框关闭。
Model Cancel(模型\取消)
关闭该对话框,不作任何改变。
29.
Edit Parameters and Run(编辑参数并运行)
该对话窗口显示数据文件名、选择的模型、权重因子、初始参数、最终结果、计算结果的不确定性以及 2值。编辑参数后点击OK按钮,对话框关闭,然后如果必要的话计算开始。该对话框在批处理模式下无效。
Fixed or variable(固定或可变)
优化过程中任何参数都可以设定为常数,在模拟运行中所有参数都作为常数。
Sign of parameters(参数符号)
参数的符号,如果选中则参数为负值。
Start values(初始值)
该初始值为最近一次迭代计算中所使用的初始值。在数据分析的初始阶段(例如第0次迭代),如果选中“Auto Setup”则这些值自动设为初始估计值,如果选中“User Input”,则设为用户输入的数值。
End values(终值)
使用初始值进行最近一次迭代计算所得到的结果。这些结果与局域最小值相关,最后一次迭代的终值就是最后结果。也就是 2的绝对最小值。
Run mode selected(运行模式选择)
显示选定的运行模式。运行模式包括batch(批处理)、iteration(迭代)、monitor(监控)、和simulation(模拟)。
Apply to Start(用于初始数据)
该功能与“User Input”选项相关联。用户可以改变由“Auto Setup”选项提供的初始估值的符号和/或数值。改变应用于符号和/或数值,计算由这些改进的初始估值开始。
Import(输入)
该功能与参数初始值的“User Input”选项相关联。输入使用同一模型的其他数据的最终结果,而不用键盘输入。
Parameter labels(参数标记)
用于区分参数
OK
使参数更改生效返回到主窗口,如需要,开始计算。ZSimpWin检查各种条件以确定请求的类型并采取必要的操作(无操作、以迭代、监控或模拟模式计算)。
Cancel
取消该功能并关闭窗口。数据区的任何改变均被取消。
File name(文件名)
显示所选文件的文件名,包括其路径。
Model(模型)
选定的模型。
Chi-squared
显示 2的最小值,也就是所选模型拟合的好坏程度。
Chart title(图标标题)
显示文件名、权重因子以及所选的模型。
Search(查找)
重新设置并等待下一次迭代。当单击“OK”按钮后,计算开始。如果用户已经选择该项,一次迭代以后暂停。
Reset(重设)
用最终结果代替初始参数。该功能可用来手动编辑参数。“Reset”与手动编辑相结合相当于“Search”。如果用“Reset”和手动编辑,则下一次迭代开始的值由用户输入;而在“Search”的情况下则由程序自动给出。下一步执行优化。在两种情况下由用户请求暂停。
Print/Copy(打印/拷贝)
打开对话窗口,可以用几种不同的格式打印结果,并拷贝这些结果到Windows剪贴板。
Free All
将所有参数设为变量,优化过程中所有这些值都会发生改变。
Lock All
将所有参数设为常数。
View, Uncertainties of parameters(参数不确定性)
Variance or % error. The % error = 100 * (Variance) / (Parameter value).
Candidates considered for selection(可考虑选择的侯选项)
在“”栏中画挑表明该项为侯选项。可能有几个参数对减少 2的大小具有最明显的作用。只有这些参数才被测试用作下一次迭代的起始点。
30.View, Print, and Copy Results
点击该图标可以查看分析结果、迭代过程、计算步骤的细节。这些结果可以打印或拷贝到Windows剪贴板。
由于ZSimpWin知道已经执行的计算,当前数据的参数和迭代过程就显示于打开的该对话框中。
上面的记录区显示估计的参数:
Current | 查看当前数据的结果 |
Current + | 将迭代过程附加到参数文件 |
Others: | 查看其他数据的结果 |
SaveAs | 保存显示的内容 |
打印所看到区域的内容,可以只打印参数,或参数+过程 | |
Copy | 将内容拷贝到Windows剪贴板 |
Recent | 显示当前数据的迭代过程 |
Ancient: | 查看其他数据的迭代过程 |
Print history | 打印过程(历史)文件 |
Review | 查看迭代过程中参数的变化。 (详见原文Review Iteration Steps). |
改变计算的规范。
Uncertainties of parameters(参数的不确定性)
"Variance" or "% Error" (default is % Error). 参数的不确定性用方差表示。计算得到的参数可以用统计学的方式表示出来:a ± da,其中da为方差。实际中更方便的表达方式是“% error”。其定义为“% Error = 100 * (Variance) /(Parameter)”
大的误差是由于参数对计算曲线影响不明显。即使拟合得很好,所得到的参数也可能没有实际意义。也可能其影响与其他主要参数的效果相结合。
Sign of Zimag(虚部符号)
因为数据点的虚部通常是负的,而阻抗数据通常是以“-Z"”进行分析的,而非“Z"”数据采集系统可能以“Z"”或“–Z"”(以及符号取反后)的形式保存虚部数据。选择 “Auto Detect” ,ZSimpWin会自动检测虚部的符号,必要的时候取反。
“Auto Detect”选项假定超过一半的点位于第一、二象限,如果该假设不正确,就不要选择“Auto Detect”,并根据情况选择“reverse sign(取反)”“do not change(不改变符号)”
Auto Detect(自动检测)
自动检测符号 (Default = checked)
Reverse sign(符号取反)
改变虚部Zimag符号
No change(不改变)
不改变虚部Zimag符号
Weighting factor(权重)
为了求得最佳参数,采用最小二乘法拟合,也就是残差平方和的最小化。实部和虚部的残差除以加权因子。可用的加权因子如下:
因子Factor | 实部权重weight (re) | 虚部权重weight (im) | 注释Note |
Unity单位 | 1 | 1 | No weight |
Modulus模 | |Z| | |Z| | The same weight for real and imaginary components. |
Model Library(模型库)
具有不同性质的两个模型库供选择:
(a)System Library(系统库):包括75个CDC代码模型,不能更改或毁坏。
(b)User Library(用户库):用户可以改变。
通过拷贝系统库创建用户库,然后进行添加或删除。
Print format(打印格式)
最终结果可以用“Scientific”或“General”(固定或科学计数格式取决于参数值)两种格式打印。“Scientific format”能将数据对得更齐,因为相同个数的数据区用于打印浮点数据。“General format”更便于阅读,但对齐较差,因为打印浮点数值的数据区域的个数取决于数值的大小。用户可以选择一种格式。
Save plot format(保存图形格式)
选择保存当前显示的图形的文件格式:Enhanced Metafile 增强的图元格式(*.emf)、 Windows Metafile (*.wmf)、、。 Default = Enhanced Metafile.
Simulation frequency range(模拟频率范围)
为模拟运行选择频率范围。
Decimal separator(十进制分隔符)
欧洲人喜欢用逗号作为十进制分隔符。选中该单选按钮“Comma(European)”选中该项。选择该选项要求使用逗号而不是用分位法(例如:1,24e-09 and 23,457)表征浮点数字
Max # of iterations(最多迭代次数)
停止计算的判据,允许的值为 5-20.
Auto Setup(自动设置)
在以“Iterate”或“Batch Processing”模试运行前选择方法A或B。如果用缺省的方法A得不到满意的结果,可以尝试方法B。选择“Method B”后,运行“batch demo with z, Auto Setup B”。
Save options(保存选项)
将选项保存在“zsimpopt.cfg”文件中,在程序启动时即读入这些选项。
OK button(OK按钮)
改变选项并关闭对话框。
Batch processing 批处理
32.Batch Process Setup and Run
使用一个模型顺序分析多个文件。
Open batch setup(打开批处理设置)
打开批处理文件列表.
Save batch setup(保存批处理设置)
保存文件列表为一个批处理文件。
Print batch setup(打印批处理设置)
打印比处理设置
Add model to list(添加模型到列表)
Adds a model to the model list. 添加一个模型到模型列表。
Remove model from list(从模型列表删除模型)
从模型列表删除模型。
Clear model list(清除模型列表)
将所有模型从模型列表中删除。
Right button(向右按钮>)
将选定文件添加到列表。
Left Button(向左按钮<)
将选定文件从列表中删除。
Clear button(清除按钮《)
清除文件列表
Display selected jobs(显示所选的任务)
选择标记指明所选任务。
Exclude all jobs(取消所有任务)
在任务列表中取消所有任务。
33.Check Progress
每项任务的开始和结束时间都被保存起来并显示在屏幕上。执行的时间也以分、秒、百分秒的格式显示出来。如果批处理过程尚未结束,则显示当前的状态。
Document文档
34.Select Print Items
选择需要打印在页面上的内容。
35.Print Project Group
EIS分析结果可以集中打印,一个任务组就是多个参数文件的列表。这样的文件组可以作为一个文件保存起来,便于以后访问。
Report, Right button(向右键)
向列表中加入所选的参数文件。
Report, Left button(向左键)
从列表中删除一个参数文件。
Report, Clear button(清除键)
清除列表中的文件。
Report, Open(打开)
打开一个文件组并显示该组中的文件。
Report, Save(保存)
将所列的文件存为一个文件组。
Report, Print List(打印列表)
打印所选组中的文件列表
Drive id(驱动器)
选择驱动器
File filters(文件过滤器)
许用的文件过滤器
Selected filter(选择的文件过滤器)
显示所选择的文件过滤器
Files in selected folder(所选文件夹中的文件)
显示选定文件夹中选定类型的文件。
Directory List(目录列表)
选择文件夹的目录结构
Plot style(图形格式)
图形格式。
Bode, Absolute(波特,绝对值)
The vertical axis on the left (absolute value of Z or C) can be linear or logarithm. 左坐标轴(Z或C的绝对值)可以是线性的也可以是对数的。
Print items(打印项目)
选择打印的项目
Selected files(已选的文件)
已选文件的名字。
Report, OK button(OK按钮)
关闭窗口并打印所选文件组中每个文件的图形。如果选择“single plot for all”,离开对话框,并显示所需的图形。点击工具栏中的“[Printer]”按钮打印当前图形。
Files in a group(文件组中的文件)
所选的文件组中的文件。
Group name(文件组名)
包含所选参数文件的文件组的名字。
Directory label(目录名)
所选文件夹的名字
Single plot for all(所有数据在一张图中)
如果在该单选框中打勾,所有的数据将打印在一张图中。
Include calc. curves(包括计算曲线)
一张图可以只含有数据组文件的实测的数据点,或者包括计算得到的曲线图。
Data folder(数据文件夹)
数据文件夹的名字。
Parameter folder(参数文件夹)
选择参数文件的文件夹。所有文件应处于同一文件夹中。
Extrapolation of data 数据外推
36.Extrapolate using Kramers-Kronig Relations利用KK关系外推
点击“Extrapolate”菜单中“Apply Kramers-Kronig”将数据外推到低频。
通过用多项式近似阻抗的实部和虚部(见参考文献)、插入KK关系、构造线性方程、然后求解这些方程得到多项式系数,最终完成外推。
外推法取决于多项式的方次。点击“Find” 来查找对于不同的方次(4到8)外推的结果。点击“[OK]”按钮
选择多项式的方次,点击“View”来检查对应的外推片段。点击“Evaluate”使用外推的数据计算阻抗。
Print: 打印结果并显示图形(见Print Extrapolation Results)。
Copy: 拷贝结果到Windows剪贴板。
Reference:
J.M. Esteban and M.E. Orazem: "On the Application of the Kramers-Kronig Relations to Evaluate the Consistency of Electrochemical Impedance Data," J. Electrochem. Soc., Vol. 138, No. 1, 1991, pp. 67-76.
Next request(下一项请求)?
通过设置可以进行(a) Find, (b) View, 和 (c),最好顺序执行。选择一项并点击“[OK]”按钮。
Specifications(技术要求)
规定多项式的方次、首选条件、以及最低测试数据下外推数据的十倍频程的个数。
Order of polynomials (多项式方次)
用于外推的多项式的方次(4到8)。显示在对话框中的数字用于计算。
Print, extrapolate(打印、外推)
打印内容以及显示的图形
Copy, extrapolate(拷贝、外推)
将内容拷贝到Windows剪贴板。
OK button(OK按钮)
用于所选的请求(Request)
Frequency limit(频率)
将数据外推到最低测试数据下外的一个或两个十倍频程
Extrapolation results(外推结果)
显示不同多项式的 Z'(inf) + corrections, continuities, deviations以及their product值。
七、生成报告
介绍几个生成报告的功能
37.Printing Results for Multiple Data Sets 打印多个数据文件的结果
多个数据列的结果可以一起打印
A. Selecting files to print选择要打印的文件
1..点击该图标。
2.通过添加要打印的数据文件生成一个文件组。
3.将该文件组保存为一个文件。
4.选择要打印的项目组合。
5.点击[OK]按钮。
B. Accessing saved group访问储存的数据组
该功能等效于找回一组数据的分析结果。
1.点击
2.点击[Open]按钮选择一个已保存的文件组。
3.选择要打印的项目组合。
4.点击[OK]按钮。
C. Batch processing run运行批处理
运行批处理后也会生成一个文件组,可以按照B. Accessing saved group的步骤打印该文件组。
38.Import/Export Functions输入/输出功能
通过找回分析结果、输出数据、然后引入一个文档来生成报告。
A. Exporting Data输出数据
可以通过将结果拷贝到Windows剪贴板输出数据。使用下面的按钮将显示的图形拷贝到Windows剪贴板或保存图形:
推荐使用缺省的窗口尺寸,不要最大化。用户可以使用大字体显示图名、轴标、以及图例。输出数据之前,在工具条中选择“Large fonts”来选择大字体。
图形可以用增强的图元文件(*.emf)、Windows Metafile (wmf), Bitmap (bmp), or JPEG(jpg)等格式保存。选择格式可以点击按钮,并选中与文件格式相关的单选按钮。
B. Importing Data输入数据
可以通过粘贴分析结果和图形以电子形式生成文件。这里使用Word字处理程序。
B.1.从Windows剪贴板粘贴文本
1.拷贝结果
2.[MS Word document]
3.[New] 生成一个新文档。
4.粘贴到文档
B.2. 从Windows剪贴板粘贴图形
1.拷贝图形
2.[MS Word document]
3.[New] 生成一个新文档
4.粘贴到文档
B.3.从文件插入图形
1.将图形保存为文件 (ZSimpWin)
2.插入文档 (Insert | Picture | From File in Microsoft Word)
39.Single-page Document
通过粘贴分析结果和图形生成Microsoft Word文件。
[Copy Plot] → [MS Word Document] → Paste → [Copy Results] → [MS Word Document] → Paste → Save document
当点击“[Save]”按钮,会出现一个建议的文件名。该文件名包括输入的文件名、选择的模型名、以及显示的图形类型。点击“[Yes]”接受该文件名。该文件被保存到“...\\doc\”文件夹。如果用户点击“[No]”按钮,则需要输入文件名及其目录。
Toolbars(工具栏)
Microsoft Word的工具栏
New document(新建文档)
生成一个新文件
Save document(保存文档)
以建议的文件名或用户提供的文件名保存当前文档。
Finish(完成)
关闭文档。
Show/Hide(显示/隐藏)
显示或隐藏工具栏。只有显示工具栏时才可以进行粘贴。
Help, MS Word document帮助
生成一个“single-page document”的简介。
40.Working with a Word Processor使用Word软件进行工作
对于熟悉文档操作的用户,可以直接使用Word软件,而不用工具条上的“[MS Word document]”。具体方法如下:
1. [Copy Plot拷贝图形] → 打开MS Word → Paste粘贴 → [Copy Results拷贝结果] → Paste粘贴 → 保存文档 → 打印
2. [Save Plot保存图形] 以emf格式 →打开MS Word →插入到文档 → [Copy Results拷贝结果] → Paste粘贴 → 保存文档 → 打印
3. [Save Plot保存图形] 以bmp格式 → 打开 Paint软件 →编辑图形 → 打开 MS Word → 插入到文档 → [Copy Results拷贝结果] → 粘贴 →保存文档 →打印
八、工具
特殊用途的工具:
41.Export Data输出数据
可以采用多种格式输出数据。可用的格式是:"Impedance阻抗"、"Bode"、 "Real / Imag"、 "Admittance导纳", "Capacitance容抗"。如果数据分析已经完成,结果也可以输出。数据以*.dat为扩展名输出到文件夹.../export/
42.Enter Sample Area 输入试样面积
试样面积的单位为平方厘米。缺省值为1.0平方厘米。该面积应在打开文件后即设定。如果面积等于1.0平方厘米,面积单位就不加到坐标轴标题上。
43.Create New Folder 生成新文件夹
数据分析之前,用户可以生成两个互相匹配的文件夹来存储阻抗数据和计算结果。例如:...\\data\\plant data\ 和 ...\\par\\plant par\\.
44.Append Header Lines添加标题行
阻抗数据可以包含许多标题行。可以添加关于数据的重要信息。
45.Change Chart Titles改变图形标题
图形打印之前可以改变两行图形标题
46.Edit Sample IDs编辑样品标识
当多组数据显示在一个窗口中时,可以编辑样品标识。一个图中可以放置7组数据。
47.Edit Simulation Parameters编辑模拟参数
在Simulate Mode(模拟模式)下,可以很容易的改变参数值,改变参数后,点击“[Update]”键
48.Reading the Coordinate of a Data Point读取数据点坐标
将鼠标定位于一点然后点击来读取该点的数据坐标值。坐标值以“(frequency, real, imaginary)(频率,实部,虚部)”或“(frequency, the variable in the vertical axis)(频率,竖直轴变量)”的格式显示出来。
49.Deleting Data Points删除数据点
可以删除一些数据点,并将数据存为新文件。
1.移动鼠标到要删除的点,击左键读取其坐标值
2.击右键从弹出菜单中选择 "Delete Selected Point"(删除选择的点)
3.重复操作,删除更多点.
4.击右键从弹出菜单中选择 "Save Impedance Data" (保存阻抗数据)
新的数据文件将以“*.dat”为扩展名保存在同一目录中。这两个菜单在“File”菜单中都有,然而从弹出菜单进入更方便。
50.Close Examination of a local area局部查看
Focus an area聚焦一区域
1.点击鼠标不放作为一矩形框的左下角
2.向矩形框的右上角拖曳鼠标
3. 释放鼠标
4. 重复上面的过程
Reset重设
1.点击矩形的右上角
2.拖曳到左下角
3.释放鼠标
九、Minihelp(迷你帮助)窗口
点击窗口中的“Help”按钮可以进入“Minihelp screens”迷你帮助窗口
51.How to Run
52.How to Select Model and Run Mode
53.How to Edit and Run
54.How to View, Print and Copy
55.How to Change Options
56.How to Paste Z Data
57.How to Setup Batch and Run
58.How to Show Tips
59.How to Check Progress
60.How to Print Project Group
61.How to Prepare a Single-page Document
62.How to Extrapolate
63.How to append header lines
十、操作指南
.Running in Iterate mode 运行迭代模式
1.单击选择欲分析的阻抗数据文件
2.点击
3.选择一个模型。下拉菜单中包含75个模型,点击向下箭头可以查看菜单中的模型,将鼠标向下移动到所需模型点击选中。选择的模型就显示在编辑框中,对应的电路图显示在右侧得矩形框中。“Initial parameters初始参数”和“Run mode运行模式”选项分别缺省设为“Auto Setup自动设置”和“Iterate迭代”。如果它们已被前面的运行所更改,应重设这些选项。
4.点击“OK”
5.等待计算完成
65.Iterate mode with User input option需用户输入的迭代模式
在初始参数自动设置的迭代模式中,假设所有的参数都是正的,并且在迭代过程中不断变化。在下列情况下应该或可以使用User Input(用户输入)选项:
1.迭代过程中保持几个参数为常数:迭代前将几个参数设为常数,这些参数在数据分析过程中保持不变
2.将几个参数设定为负值:见另一文件中的Application Example B应用举例B
3.使用其它数据的分析结果:使用输入值作为参数的初始值好于由自动设置选项(Auto Setup)提供的粗略的初始估计值,见例5:输入数据(Example 5: Importing data)
66.Batch mode 批处理模式
一个批处理过程包括设置、运行和查看分析结果。一个辅助功能是检查其进程。
Setup batch process and run设置批处理并运行
一个批处理过程包括多项工作,每项工作都是使用一个模型对一个文件进行分析。设置开始就是指定几个模型并从文件夹(Input folder输入文件夹)中选择文件。所有可行的工作都是模型和文件的组合。由用户选择将要处理的工作。见应用实例6(Application Example 6)
1.生成一个模型列表
2.生成一个文件列表
3.选择将要进行的工作
4.保存设置
5.运行
Review batch processing run results查看批处理运行结果
批处理运行完毕后,每项工作的分析结果都保存起来。找到并查看这些结果。
1.Locate Results找到结果
2.Go Home
3.Move to Next(移到下一条)
见应用举例7(Application Example 7)
Check Progress查看进程
显示每项工作的开始和结束时间,如果批处理过程正在进行,则显示已完成工作和正在处理的工作的时间。
详见:Check Progress查看进程
67.Simulate mode 模拟模式
对于一个模型以及给定的参数进行计算
1.点击
2.从下拉菜单中选择一个模型
3.选择运行模式Run mode为模拟Simulate
4.点击
5.“选择模型和运行模式Select model and run mode”对话框中的[OK]按钮。
“编辑模拟参数Edit Simulation Parameter”对话框出现在屏幕右上角(见编辑模拟参数Edit Simulation Parameters)
6.在编辑框中输入与所选模型相关的参数值
7.点击“[Update]”
见应用举例9(Application Example 9)
十一、应用举例
这些例子可作为ZSimpWin的指南。请从例1和例2开始学习ZSimpWin的主要功能。
这里所列的应用实例如下:
使用“自动设置”选项的迭代模式Iteration mode with Auto Setup option
∙例1:运行迭代模式(iterate mode)
∙例2:查看结果
∙例3:找回(Retrieving)保存的结果
∙例4:以不同的试样面积保存结果
使用“用户输入”选项的迭代模式Iteration mode with User Input option
∙例5:输入数据
批处理Batch processing
∙例6:设置批处理
∙例7:查看批处理运行结果
特殊情况Special cases
∙例8:粘贴阻抗数据:读取PowerSine数据
∙例9:运行模拟模式
∙例10:电介质(绝缘体)材料的数据
例1:运行迭代模式(iterate mode)
以等效电路LR(QR)(CR)模拟阻抗数据...\\data\\princetonAR data\\Battery-4.txt
在大多数情况下通过运行“Auto Setup自动设置”选项的迭代模式即可获得所需的结果。
过程:
1.单击进入“Select impedance data选取阻抗数据” 对话框。沿路径...\\data\\princetonAR data\找到文件Battery-4.txt,点击[Open]打开
2.点击,点击向下箭头按钮打开模型下拉列表,选择“LR(QR)(CR)” “Initial parameters初始参数”和“Run mode运行模式”选项分别缺省设为“Auto Setup自动设置”和“Iterate迭代”。如果它们已被前面的运行所更改,应重设这些选项。
3.单击“[OK]”
4.一个小的“Please wait...”对话框出现在屏幕的左上角,表明计算的进程。等待直到计算结束。
5.计算结束后,程序询问用户是否保存结果。点击“[Yes]”
6.程序建议一个保存文件的名字,点击“[Yes]”
例2:查看结果
运行实例1以后得到的结果由下面三个文件组成:
Parameters(参数): ... \\par\\princetonAR par\\Battery-4, LR(QR)(CR).par
Iteration History(迭代历史): ... \\hist\\Battery-4, LR(QR)(CR).hst
Variation of parameters(参数变化): ... \emp\\ Battery-4, LR(QR)(CR).mat
打印之前可以显示一张图或一个文本文件,单击主窗口图形样式快捷键(Nyquist, Bode, Real and Imag, Admittance, or Capacitance))改变所显示图形的样式。执行下面的练习(没有特定的顺序)学习以各种格式打印结果。
在主窗口:
1.点击在一页上打印计算得到的参数值和显示的图形(见打印项目选择)。
2.点击将图形拷贝到Windows剪贴板。该内容可以粘贴到其他文档。例如,打开Microsoft Word,在文件“File”菜单中选择“New”。然后在编辑“Edit”菜单中选择粘贴“Paste”,图形就被粘贴到新生成的文档中。
3.点击显示“查看、打印和拷贝结果”对话框。与当前运行的文件相对应的文件自动显示在两个视图区。一个显示参数值,另一个显示迭代历史。迭代历史包括最小二次方值在迭代过程中的变化以及每次迭代的起始和结束时间。
也见:
1.View, Print & Copy Results. 查看、打印和拷贝结果
2.Estimated parameters 计算得到的参数
3.Iteration History迭代历史
例3:找回(Retrieving)保存的结果
可以通过下面的程序进入前面的例子中保存的分析结果:
1.点击进入“选择阻抗数据” 对话框,通过双击“...\\data\\princetonAR data\”路径上的每个文件夹找到“princetonAR data”文件夹,直到其显示在“Look in”对话框中。选择“Battery-4”点击“[Open]”
2.点击进入“Retrieve parameters找回参数” 对话框。
3.通过双击“...\\data\\princetonAR par\”路径上的每个文件夹找到“princetonAR par”文件夹,直到其显示在“Look in”对话框中。
4.选择“Battery-4”点击“[Open]”
然后,用户可以按照例2中的方法查看分析结果。
注释:
1.包括50多个运行结果例子
2.按照上面的程序调用和查看这些结果。
例4:以不同的试样面积保存结果
数据“Cu_Ni exposed to sea water.txt”用等效电路R(Q(R(QR)))加以拟合。如何以不同的试样面积(1cm2 和1.125cm2)保存结果呢?
建议通过拷贝数据生成一个数据文件。
1.点击进入“Select impedance data”选择该文件点击“[Open]”。
2.在文件“File”菜单中选择“Save Impedance Data”(保存阻抗数据)
3.在文件名区域键入“Cu_Ni exposed to sea water A=1_125”,注意在文件名中不要使用句点“.”,为了指明面积,文件名中加入“A=1_125”。点击“[Save]”
4.在主窗口中点击“Sample Area”(样品面积)打开“Enter sample area输入样品面积” 对话框,在编辑框中将面积改为1.125cm2,点击“[OK]”
5.点击,点击向下箭头打开下拉菜单选择“R(Q(R(QR)))”
6.点击“OK”
7.等待计算结束。计算结果存为“...\\par\\Cu_Ni exposed to sea water A=1_125, R(Q(R(QR))).par”,迭代历史存为“...\\hist\\Cu_Ni exposed to sea water A=1_125, R(Q(R(QR))).hst”。
例5:输入数据
用等效电路“R(C(R(Q(RW))))”模拟数据“Coating-4.txt”。类似的数据已经采用同样的电路进行过拟合。如何使用这些结果?
可用的数据:
阻抗数据:...\\data\\princetonAR data\\Coating-4.txt
拟合结果:...\\par\\princetonAR par\\Coating-3, R(C(R(Q(RW)))).par
解决方案:用户可以使用缺省选项“Auto Setup”进行计算。为了获得更高的计算效率,可以输入类似数据的分析结果。由于起始值比较接近于最终的解,所以计算所需时间就少很多。
1.点击进入“Select impedance data”(选择阻抗数据)对话框,按路径“...\\data\\princetonAR data\”找到“princetonAR data”文件夹,双击使其出现在“Look in”对话框中。选择文件“Coating-4”,单击“[Open]”打开。
2.点击。点击向下箭头打开模型下拉菜单,选择“R(C(R(Q(RW)))))”
3.改变“Initial parameters”(初始参数)选项为“User Input”,确定运行模式“Run mode”设置为“Iterate”
4.点击“[OK]”。“View, Edit & Run”(查看编辑和运行)对话框弹出,要求输入数据。
5.点击“[Import]”(输入)显示“Import parameters”(输入参数)对话框。
6.选择参数文件“...\\par\\princetonAR par\\Coating-3. R(C(R(Q(RW))))).par”,并点击“[Open]”打开。
7.参数值拷贝到编辑对话框的“start”栏,“Apply to Start?”选项组的“Values”被选中。
8.点击“[OK]”
9.等待计算结束。迭代由输入的数据开始。输入的数据比由“Auto Setup”选项所提供的粗略的初始估计值要好得多。
10.计算结束后,程序询问用户是否保存结果。点击“”
11.程序会自动建议一个文件名,点击“[Yes]”
最终结果:
例6:设置批处理
定义每项工作为使用一个模型处理一个数据文件。一个批处理过程就是顺序执行多个任务。通过生成一个模型列表(包括几个模型)和数据文件列表(文件名)来设定可执行的工作。工作模型和数据文件的结合。选择所有的工作作为一个批处理过程。实际上,一些工作是不必执行的。移去不需要的工作。
可用的数据:
...\\data\\princetonAR data\\Virgin coating-1.txt
...\\data\\princetonAR data\\Virgin coating-2.txt
...\\data\\princetonAR data\\Virgin coating-3.txt
...\\data\\princetonAR data\\Virgin coating-4.txt
所使用的模型: R(CR)
条件:
跳过“Virgin coating-3.txt”的计算。
将结果保存在...\\par\\princetonAR par\ 文件夹。
解决方案
这是ZsimpWin中最复杂的过程。点击 打开“Setup batch process and start...”(设置批处理过程)对话框。
1.点击[Add]选取一个模型。
2.用于选择模型和运行模式的对话窗口打开。从下拉列表中选择R(CR)然后点击[OK]。
按同样的步骤添加更多的模型。“[Remove]”用于删除选择的模型,“[Clear]”用于删除模型列表中的所有模型。
3.选择驱动器、文件目录、以及文件过滤器。在文件列表框中显示相关的文件。
4.选择一个文件,点击“[ > ]”将其加入到文件列表中。
5.选择更多的文件添加到该列表中。从“...\\data\\princetonAR data\”中选择四个文件。“[ < ]”和“[ << ]”分别表示移去一个已选文件和清除所有文件。
6.所有的文件都来自同一个目录。这样便于组织一组文件。输入和输出文件夹分别是“...\\data\\princetonAR data\”和“...\\par\\princetonAR par\”,结果保存在输出文件夹中。
7.检查框“Check boxes”与工作向关联。点击“[Check All]”,将所有可执行的工作包括在批处理过程中。因为是一个模型用于四个文件,将有四个检查框被选中。为了跳过第三项工作,取消已选中的该项。
8.这就是用户已经准备好的设置,还没有保存。文件列表和模型列表的名字还是空着的。点击“[Save]”保存该工作。“Save batch processing setup”(保存批处理设置)对话框将弹出,要求用户输入。在“file name”(文件名)编辑区域键入“batch demo”。
9.现在模型列表和文件列表分别被存为“...\\batch\\batch demo.mdl”和“...\\batch\\batch demo.lst”。文件“...\\batch\\batch demo.cfg”以显示在对话框中的四行定义该批处理过程。
10.注意另外的信息也已被保存起来了。例如“检查框” 的状态。当点击“”时,检查框状态也被保存为“...\\batch\\batch demo.tmp”.
11.如果用户以后想进入该设置文件,可点击“[Open]”找回所有显示在对话框中的配置数据。“Open batch processing setup”(打开批处理设置)对话框会弹出。选择配置文件然后点击“[Open]”打开。点击“[Print]”打印显示“Batch Setup Specification”(批处理设置参数)的报告(见批处理设置记录Batch process setup records)
12.现在点击“[OK]”开始处理。
13.等待,直到所有工作执行完毕。
14.执行完毕后,“Batch processing job execution statistics”(批处理工作执行统计)对话框会显示在屏幕上,该记录已经被保存为文件“...\\batch\\batch demo.sta”点击[Print]打印该报告。
例7:查看批处理运行结果
查看运行例6以后保存起来的分析结果。程序设有四个快捷键用于这项工作。
1.点击进入“Open batch configuration”(打开批处理设置)对话框。
2.按路径“...\\batch\”找到文件夹“batch”,双击,使得“Look in”框中必须显示“batch”文件夹。
3.点击“batch demo”,然后点击“[Open]”打开。
4.点击,找到第一项工作。即可查看其所有的结果和参数。通常的“View(查看)”、“Print(打印)”、“Copy(拷贝)”功能(见例2)都是可用的。
5.点击查看下一工作的结果。如果该工作被跳过,屏幕上会显示“Skipped a job, Go to Next”(跳过一项工作,到下一个)
6.“Batch processing job execution statistics”(批处理工作执行统计)对话框也用于检查工作的进程。当请求执行一个批处理过程时,所有工作的名字以及选择的状态(选或未选)都立即被记录下来,随后,其开始和结束时间都被一个一个的记录下来。点击主窗口上的即可查看当前的状态。
例8:粘贴阻抗数据:读取PowerSine数据
可用数据: Pd_md30s in PowerSine Database.
步骤:
1.打开PowerSine
2.在“Experiment”菜单下选择“Open PowerSine”
3.点击“PowerSine”显示数据库中的文件,选择“Pd_md30s”然后单击“[Select]”
4.在“Edit”菜单中选择“Select all”,选中所有数据点
5.在“Edit”菜单中选择“Copy Z Data”,将选择的数据拷贝到Windows剪贴板
6.打开“ZsimpWin”
7.点击
8.点击“[Paste]”
9.点击“[SaveAs]”打开“Save As”对话框,选择“...\\data\\princetonAR data”文件夹,并在文件名编辑栏中输入“Pd_md30s.txt”
例9:运行模拟模式
查看模型R1(C2R3(L4R5))在R1=10 ohms, C2 = 1e-4 F, R3 = 100 ohms, L4 = 0.1 Henri, R5 = 30 ohms.时的曲线形式。
该功能用于研究参数对图形的影响。
过程:
1.点击,点击向下箭头打开模型列表,选择“R(CR(LR))”
2.设置运行模式为“Simulate”
3.点击“[OK]”
4. 编辑模拟参数对话框出现在屏幕右上角。在编辑栏中输入对应参数的值
5.点击[Update],分析结果会立即显示出来。
6.点击,采用建议的文件名保存结果。
按第4和第5步时一下其它参数值。(见Edit Simulation Parameters编辑模拟参数)