金屬腐蝕速度測量儀的製作方法

2023-12-02 16:27:26

專利名稱：金屬腐蝕速度測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種微機控制測量儀。
目前，一些金屬材料在石油、化工、建築等諸多領域中被廣泛應用，由於在比較惡劣的環境中使用，金屬材質遭受腐蝕面性能降低，嚴重時發生腐蝕穿孔和洩漏，當前已有一種成熟的方法用於實驗室基礎研究，這種方法通常要使電極反應進入強極化區，求得陰陽極Tafel斜率，若用這種方法測量金屬的腐蝕速度，會導致金屬電極表面狀態發生變化，很難求得真正的腐蝕電流，近年來，有採用極化電阻測量技術來測量腐蝕速度，是在線性極化區測出極化阻力Rp值，再估算出主要參數B值，然後根據公式Icorr=B/Rp求得腐蝕電流密度Icorr，Icorr及金屬材料的原子量，比重和電化學反應中失去電子的數目等參數就可求得該金屬材料在其環境介質中的年腐蝕深度或單位面積上的腐蝕失重率，但就B值而言，不同的腐蝕體系其數值變化很大，一般來說，其變化範圍為8.7mV～52mV，而對B值的估算方法是取平均值或者是常見值17～20mV，這樣常常造成很大的理論誤差。
為解決以上測量方法的不足，本實用新型提供一種金屬腐蝕速度測量儀，它利用所謂的弱極化方法實現了對主要參數B值的測量，達到了對腐蝕速度測量的目的。
本實用新型的結構設計是這樣實現的該測量儀其結構由單片機、恆電位控制電路及測試探頭三部分組成，其中單片機CPU為80C31，輸出聯接模/數轉換器，由電壓放大器輸入，電壓放大器前面聯接電流/電壓轉換，電流/電壓轉換以測試探頭的輔助電極為輸入端，CPU另一路與邏輯控制電路聯接，邏輯控制電路經給定電位，恆電位控制與電壓跟隨器相接，電壓跟隨器以測試探頭的參比電極RE為輸入端，(如

圖1所示)，邏輯控制電路同時與採樣/保持電路相接，採樣/保持電路與電壓跟隨器，恆電位控制相接，單片機輔助電路為存貯器，外部設備分別與CPU相連，恆電位控制電路是由採樣保持器，放大器及測試探頭組成，測試探頭的參比電極RE經電壓跟隨器A2和放大器A3輸出聯接採樣保持器LF398輸入端，CF398輸出經主放大器A1與測試探頭輔助電極CE相接，研究電極WE接地，放大器A4的輸出端經電阻R7與LF398經R6同時輸入到A1放大器的負輸入端，A1的正輸入端經R2與接地，A4的正輸入端為a(V1+)、b(V1-)、c(V2+)、d(V2-)經開關K2分別給定，主放大器A1輸出端與A5同相輸入端相連，A5的反向輸入端和輸出端之間聯接電流取樣電阻和量程選擇開關。
恆電位電路之工作原理是見圖2，啟動測量後，開關K1的a、c閉合，主放大器A1自成閉環，由參比電極RE與研究電極WE取出自腐蝕電位，經阻抗變換器A2及電壓放大器A3進入採樣保持器LF398，此時LF398處於採樣跟隨狀態，輸出穩定後時，使LF398處於保持狀態，即輸出電平保持在腐蝕電位上，然後開關K2的a、e閉合，在A4輸入端上施加給定信號V1+，隨後將開關K1的b、c閉合，形成負反饋迴路，在RE與WE之間得到恆定的極化電位，此時對極化電流i進行採樣，得到L+，並將其暫存在CPU的RAM中，如上，分別施加給定電位V1-、V2+和V2-，可得到L、Ia和Ic，根據已有基本公式由CPU進進行數據處理。
在本儀器的板上設有D1液晶顯示器，設有K1、K2、K3、K4、K5開關，實行操作控制。
本實用新型之優點結構簡單，採用單片機進行計算，精度高，速度快，計時準確，工作穩定可靠，是一種理想的測試金屬腐蝕速度的儀器。
本實用新型的結構由如下實施例及附圖給出。
圖1為金屬腐蝕測量儀總體方框圖；圖2為金屬腐蝕測量儀恆電位控制電原理圖；圖3為金屬腐蝕測量儀總體電原理圖；圖4為金屬腐蝕測量儀控制面板結構圖。
其總體電原理圖如圖3所示，其中CPU80C31地址總線分別與地址鎖存器74HC373、，程序存貯器27C64，數據存貯器62256相接，同時與硬體時鐘電路MC146818、模/數轉控器ICL7109，點陣式液晶顯示器EDM1602B相接，其電路工作通過極化電流自動選擇量程開關CD4051，通過時鐘電路可記錄測量開始時的時間，並具有定時中斷功能，在定時時間到時向CPU發出中斷申請，實現定時自動測量，將測量結果送到印表機輸出，控制面板的結構及用途是D1為2×16(行×列)點陣式液晶顯示器，它將為用戶提供各種提示性菜單，進行各種運行操作，顯示測試結構；K1儀器電源開關鍵，此開關控制內部電池電源，而內部電源可進行充電；K2菜單顯示鍵，可使菜單滾動顯示；K3參數設置鍵；K4儀器復位鍵，即初始化；K5顯示器光標移動鍵。
權利要求1.一種金屬腐蝕速度測量儀，其特徵是本測量儀之結構由單片機，恆電位控制電路及測試探頭三部分組成，其中單片機CPU為80C31，輸出聯接模/數轉換器，由電壓放大器輸入，電壓放大器前面聯接電流/電壓轉換，電流/電壓轉換以測試探頭的輔助電極為輸入端，CPU另一路與邏輯控制電路聯接，邏輯控制電路經給定電位，恆電位控制與電壓跟隨器相接，電壓跟隨器以測試探頭的參比電極RE為輸入端，邏輯控制電路同時與採樣/保持電路相接，採樣/保持電路與電壓跟隨器，恆電位控制器相接，單片機輔助電路為存貯器，外部設備分別與CPU相連。
2.按權利要求1所述之測量儀，其特徵是恆電位控制電路是由採樣保持器，放大器及測試探頭組成，測試探頭的參比電極RE經電壓跟隨器A2和放大器A3輸出聯接採樣保持器LF398輸入端，LF398輸出經放大器A1與測試探頭輔助電極CE相接，研究電極WE接地，放大器A4的輸出端經電阻R7與LF398經R6同時輸入到A1放大器的負輸入端，A1的正輸入端經R2接地，A4的正輸入端為a(V1+)、b(V1-)、c(V2+)、d(V2-)經開關K2分別給定，主放大器A1輸出端與A5同相輸入端相連，A5的反向輸入端和輸出端之間聯接電流取樣電阻和量程選擇開關。
專利摘要一種金屬腐蝕速度測量儀，其電路結構是由單片機，恆電位控制器及測試探頭三部分組成，單片機以80C31為CPU，恆電位控制電路分別與測量電極的參比電極，研究電極及輔助電極相接，測量信號通過放大器輸入給單片機的高精度模數轉換器，將模擬量變成數字量送入單片機數據處理，最後將數據由外設輸出，優點是結構簡單，利用單片機進行計算，速度快，精度高，計算準確，工作穩定可靠。
文檔編號G01N17/00GK2238433SQ95231058
公開日1996年10月23日 申請日期1995年5月8日 優先權日1995年5月8日
發明者曹楚南, 鄭立群, 蒯曉明, 林海潮, 呂明, 杜鵑, 李瑛 , 宋光齡 申請人:中國科學院金屬腐蝕與防護研究所