碱性电池的噪声随温度而变化

我有一个9V碱性电池与一个电阻桥相连，该桥将电压逐步提高到几个模拟通道。我正在测试温度范围内的模拟通道，当温度低于10C时，我注意到电池电压噪声从> 1uV变为10的mV。一直以来，我一直以为电池是一种稳定的来源，所以我开始检查模拟电子设备，却发现它是电池。

有没有人描述这种噪音或它开始的温度？
它来自哪里（什么物理过程）？
这是否适用于所有电池化学成分（所有电池类型在较低温度下都会产生噪声）吗？

编辑-更多内容：
这不是机械的，测试工程师，我排除了这一点。电子设备的温度不同，也不由电池供电。电池是参考。我们使用的传感器通常会降低到模拟电子设备所连接的温度，常规传感器不会产生噪声问题。噪音来自电池

编辑-最后一句话：这样您就不必阅读大量评论，我将在这里发布结果。今天早上醒来时，我想我会听取一些用户的意见，并仔细检查机械装置。我建议技术人员仔细检查一下，并用含铅焊料代替无铅焊料重做焊点。在此之后，一切变得很好，我的温度下降了不到1uV。因此，我很抱歉没有听有关机械的评论。

考虑到噪声随温度的变化是物质的基本特性，所有物体（包括碱性电池）的噪声都与温度成正比。所有电阻均具有热噪声，所有电池均具有电阻，并且其噪声或多或少都来自该内部电阻。电池（或电阻器）的电压噪声为：

其中h是普朗克常数，f是频率，R是电池或电池的内部电阻，∆v是带宽，k是玻尔兹曼常数，T是开氏温度。如您所见，降低温度会降低噪音。一切都是如此，这里没有发生电池独有的情况。这种噪声称为约翰逊-奈奎斯特噪声。

至于哪种化学物质的噪音最低，则理论上没有有意义的差异。实际上，镍镉电池的电压噪声最低。但是，这纯粹是由于该化学方法也具有最低的内部电阻。从较早的方程式可以看出，降低电阻将降低所有噪声。碱性电池具有相对较高的内阻，因此不足为奇。请注意，这意味着电池尺寸对电压噪声的影响与电池化学作用一样重要。较大的电池具有较低的内部电阻，因此具有较低的噪声。

但是不要相信我。 以NIST的为准。 他们对电池的噪声进行了研究，并为那些好奇的人提供了很好的图表，但是在进行了大量的测量直到热力学上受限制的本底噪声之后，他们得出的结论是电池电压噪声与电池的噪声本质上是一致的。预期的Johnson-Nyquist热噪声可能是由电池的内部电阻引起的。

编辑：糟糕，我忘记了整个问题都是关于噪音一旦变冷就会增加。电池的内阻随着温度的升高而增加，而随着温度的升高而降低。该机理本质上是化学的，并且在同一化学的不同构造之间可能会有所不同。一般情况下，温度可以增加内部电阻很多一旦你感冒了。内部电阻最终取决于化学反应的发生速率，电池温度越低，反应越慢。查看电池或化学物质的内阻与温度的关系是安全的选择，这应该使您对保持电池所需的温度有一个很好的了解。将有一个“最佳位置”，噪音最低。变暖和温度增加的噪声大于内部电阻减小的幅度，较冷且内部电阻的增大大于噪声减小的幅度。

编辑2： 看起来碱性电池的内阻从20摄氏度增加到10倍（或至少是AA电池）。这太小了，不足以说明噪声增加了几个数量级。

抱歉。发生了一些奇怪的事情。热电偶的影响？

电池确实有噪声，这只是ESR的热噪声，几乎总是比其他噪声源小。这里缺少的是，在非常短的温度范围内，噪声水平会跳跃3-4个数量级。有关更多详细信息，请参见@metacollins答案。

即使是给定的电化学方程式，其效果也远比预期的要大，请参阅Arrhenius方程等。为此，这意味着系统的活化能在室温下接近0.026 eV。

我的间谍意识告诉我，这可能是电池因结构效应而发生的物理变化。如果电池由颗粒状结构制成，则随着电池单元的收缩，通过电池单元的传导路径可能会非常不同，由于电池单元内的应力/应变，电池单元的电阻会突然转变。

如果这个假设是正确的，人们会期望增加的噪声水平在其频谱中具有类似闪烁的成分（即1 / f噪声行为）。跨晶界的长导电路径通常具有这种特征。

另外，您应该能够测量电阻随温度的变化。

当然，如果这是生产设计，那么您现在将要验证它是否可复制，并在BOM表中将其指定为参数。

如果我的猜测是正确的，那么这实际上可能只是一个坏单元。

噪声更有可能来自电路的VCC线，而不是电池本身。随着电池阻抗的增加，VCC噪声将变得更加普遍，因为它不再具有（通过电池）到地面的原始低阻抗路径。这就像在电池中串联越来越高的电阻。为了降低噪声，您可以在电池上或PCB电池连接点直接放置一个中等价值的陶瓷（约1uf左右）。这将降低VCC看到的有效电池阻抗，并应减少较高频率的噪声。如果噪声是较低的频率，则还可以在陶瓷盖的旁边增加一个电解盖。冷的电池或部分耗尽的电池可能会显示增加的串联阻抗。