CN103344549B - 电子设备腐蚀程度远程监测方法 - Google Patents

Abstract

一种电子设备腐蚀程度远程监测方法，属监测技术领域。其技术方案是，所述方法在电子设备内部最靠近外部空气入口的位置设置一个侵入点，同时在电子设备内部的印刷电路板上设置几个与侵入点距离不等的监测点，侵入点和每个监测点上各安装一个监测电极，位于侵入点的监测电极与电源正极连接，与侵入点距离最远的监测电极与电源负极连接，再利用安装在电子设备内的监测装置实时测量其余各监测电极上的电压并与各自的阈值相比较，以此判断设备腐蚀程度是否处在允许范围之内并将监测结果上报监控中心。本发明实现了分散电子设备腐蚀程度的远程监测和集中管理，大大减少了设备监测所需的人力和时间，提高了监测结果的准确性，确保了电子设备的正常运行。

Description

电子设备腐蚀程度远程监测方法

技术领域

本发明涉及一种可对分散安装在不同地点的电子设备的腐蚀程度进行集中管理和监测的方法，属于监测技术领域。

背景技术

电子设备广泛应用于各种环境，许多通讯设备，如户外WLAN接入设备、小型化基站、数据通讯终端、视频监控终端等，都需要在户外工作。户外环境一般都很严酷，具有温度、湿度变化范围大，腐蚀性气体含量多等特点。而电子设备一般都是由各种半导体元器件（如集成电路、电阻、电容等）组成的，这些元器件的引脚一般为铜，很多元器件的引脚还需要用锡、铅等金属与设备的线路板焊接在一起，实现可靠的电气连接。如果这些设备的应用环境中腐蚀性气体较多（例如靠近海边的地区存在严重的盐雾），器件引脚及金属连接部分就会被气体腐蚀，致使连接阻抗慢慢加大，可靠性逐渐降低，最终影响设备的正常工作甚至使设备完全失灵。

对于一个复杂的系统，一般有很多这样的电子设备分散在地域很广的空间，为了保证整个系统正常工作，需要对电子设备的腐蚀程度进行监测，由于现有的电子设备都没有腐蚀程度监测功能，因此工作人员只能采用观察法对系统中的所有电子设备进行不定期检查，判断各个设备的腐蚀程度是否超出允许的范围。这种监测方法不仅需要耗费很多的人力和时间，而且监测结果受人为因素影响较大，很容易出现误判，无法确保整个系统的安全运行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种电子设备腐蚀程度远程监测方法，以减少设备监测所需的人力和时间，提高监测结果的准确性，保证电子设备的正常运行。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种电子设备腐蚀程度远程监测方法，所述方法利用一个监测系统进行监测，所述监测系统设有监控中心和监测单元，并在电子设备内部靠近外部空气入口的位置设置一个侵入点，同时在电子设备内部的印刷电路板上设置几个与侵入点距离不等的监测点，侵入点和每个监测点上各安装一个监测电极，位于侵入点的监测电极与电源正极连接，与侵入点距离最远的监测电极与电源负极连接，再利用安装在电子设备内的监测装置实时测量其余各监测电极上的电压并与各自的阈值相比较，以此判断设备腐蚀程度是否处在允许范围之内并将监测结果上报监控中心。

上述电子设备腐蚀程度远程监测方法，在相邻的监测电极之间设置有预接电阻。

上述电子设备腐蚀程度远程监测方法，所述监测电极为铜导体或焊盘。

上述电子设备腐蚀程度远程监测方法，所述监测电极外部设置有银包覆层。

上述电子设备腐蚀程度远程监测方法，所述监测电极不做防腐处理。

上述电子设备腐蚀程度远程监测方法，所述监测装置包括信号变换单元、单片机、多路开关和模数转换器，所述信号变换单元设置多个，它们的输入端分别接不同的监测电极，输出端分别接多路开关的不同输入端，所述多路开关的输出信号经模数转换器接单片机的数字总线输入接口，所述单片机通过通讯接口与监控中心交换信息。

上述电子设备腐蚀程度远程监测方法，所述信号变换单元包括电压跟随器和滤波器，所述电压跟随器的输入端接监测电极，其输出信号经滤波器滤波后送入多路开关的输入端。

上述电子设备腐蚀程度远程监测方法，所述电压跟随器由第一电阻和第一运算放大器构成，第一运算放大器的同相输入端经第一电阻接监测电极，其输出端接反相输入端并与滤波器的输入端连接。

上述电子设备腐蚀程度远程监测方法，所述滤波器包括第二运算放大器、四个电阻和两个电容，第二运算放大器的同相输入端依次经第二电阻和第三电阻接第一运算放大器的输出端并经第一电容接地，第二运算放大器的反相输入端经第四电阻接地并经第五电阻接其输出端，第二运算放大器的输出端接多路开关的输入端并经第二电容接第二电阻和第三电阻的串接点。

本发明通过监测电子设备印刷电路板上多个监测点的电压来判断电子设备的腐蚀程度，从而实现了分散电子设备腐蚀程度的远程监测和集中管理，不仅大大减少了设备监测所需的人力和时间，而且还有效避免了人为因素的影响，提高了监测结果的准确性，确保了电子设备的正常运行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是监测系统的结构示意图；

图2是侵入点和监测点的布置图；

图3是监测装置的电原理图；

图4是信号变换单元的电原理图。

图中各标号为：1、被监测电子设备，2、监测装置，U1、单片机，U2、多路开关，U3、模数转换器，T1～T4、第一信号变换单元～第四信号变换单元，R0、预接电阻,R1～R5、第一电阻～第五电阻，F1、第一运算放大器，F2、第二运算放大器，C1、第一电容，C2、第二电容，a、侵入点，b1～b4、第一监测点～第四监测点。

具体实施方式

本发明提出了一种用于监测电子设备在应用环境中腐蚀程度的方法。这种方法可以使得分散在不同地点的设备能够被集中的管理和监测，一旦通过周期性的巡回检查发现某个设备的腐蚀程度超过预期的设定，就可以安排相应的人员去现场清理维护，以免发生危及设备正常工作的风险。

本方法根据铜、银等金属的爬行腐蚀机理对设备进行监测。爬行腐蚀是指由于日常生活环境中的硫化物等外来因子的作用发生腐蚀，腐蚀产物(主要为硫化铜、硫化银等)在不需要电场的条件下，从电路板铜版表面随着腐蚀严重性增强，进而向四周迁移生长的过程。即随着腐蚀程度的增加，腐蚀物会在金属表面不断地增长。

本发明在电子设备内部最靠近外部空气入口的位置设置一个侵入点并安装监测电极，这个监测电极可以是一个铜块导体。为了提高监测可靠性，可以在这个铜导体表面再覆上银金属，由于处于存在腐蚀气体的环境中，这个监测电极表面的腐蚀程度会随着时间的变化逐渐增大，腐蚀产物不断向周边扩散。同理，在这个电子设备内部的印刷电路板上再设置几个与这个侵入点不同距离的监测点并安装上监测电极，每个监测电极都是铜导体或者是焊盘。这样侵入点与监测点之间就会逐渐增加由于腐蚀而生长的硫化物，这些硫化物会改变侵入点和监测点之间的电阻值。需要说明的是，侵入点、监测点的监测电极不能做防腐处理，而该电子设备内部的其他电路均需要做正常的防腐设计和处理，这样可以保证在整个设备被腐蚀之前，监测系统能够监测到设备已经出现的受腐蚀程度。然后我们在侵入点的监测电极上连接一个直流电源的正极，在与侵入点距离最远的监测电极上连接直流电源的负极，将多个监测点的监测电极链接成一个阶梯型电阻检测电路。随着腐蚀程度的增加，侵入点与每个监测点之间的阻抗一般是阶梯型减少的。如果侵入点的监测电极是与直流电源的正极相连的，则每个监测点的电压会随着腐蚀程度的增加逐渐增加。单片机内部软件通过监测点电压的变化，可以预知本设备所处环境的受腐蚀程度，并通过通讯接口，把本设备的腐蚀程度实时报告给整个系统的监控中心。这个单片机的通讯接口可以是串行接口，如RS232、RS485接口，也可以是以太网接口、现场总线接口等。

侵入点需要靠近该电子设备的空气进口位置，以便及时准确地感知空气带来的环境腐蚀信息。监测点要按照确定的间距排列在电子设备内部，一般不需要靠近空气进口位置。

为了便于检测各监测电极之间的阻抗和电压的变化，可以在相邻的监测电极之间设置预接电阻（阻值比如选择1M），形成一个预连接电气回路。这样在后期腐蚀发生之后，这个预连接电气回路的阻抗会减小。

参看图1～图4，本发明所采用的监测系统包括监控中心和安装在各电子设备内的监测装置，每个监测装置包括由各监测电极构成的腐蚀感应单元、信号变换单元、单片机U1、多路开关U2和模数转换器U3。信号变换单元的作用是将各监测电极上的电压信号转换成可以被多路开关U2采集的信号。本单元既要保证监测点电压能够被检出，还要能够抵抗恶劣环境下的噪声干扰。本信号变换单元将监测点的电压引出到一个电压跟随器中，电压跟随器具有很高的输入阻抗，不会影响监测点电压的大小。电压跟随器的输出端连结一个由运算放大器实现的低通滤波器，该低通滤波器的截止频率设置在50Hz以下，这样可以基本上把该电子设备应用环境中的工频以上的各种可能的噪声滤除。各低通滤波器输出的信号经多路开关U2和模数转换器U3送至单片机U1，单片机U1通过P0.1和P0.2端口输出各个信号变换单元的选通信号（开关量控制输出），单片机U1可以按照预先设置的循环过程逐个接通每个监测点对应的开关，实现相应电压的采集。单片机U1将采集到的电压与相应监测点的电压阈值进行对比，判断出设备的受腐蚀程度。并通过通讯接口把监测结果上报给远程监控中心。

监控中心一般包括一台计算机，该计算机配置多个通讯接口。通过这些通讯接口，可以实时获取每个电子设备的受腐蚀程度监测状态。工作人员根据设备的受腐蚀程度决定是否对该设备进行检修和维护。

Claims (8)

1.一种电子设备腐蚀程度远程监测方法，其特征是，所述方法利用一个监测系统进行监测，所述监测系统设有监控中心和监测单元，并在电子设备内部靠近外部空气入口的位置设置一个侵入点（a），同时在电子设备内部的印刷电路板上设置几个与侵入点（a）距离不等的监测点，侵入点（a）和每个监测点上各安装一个监测电极，位于侵入点（a）的监测电极与电源正极连接，与侵入点（a）距离最远的监测电极与电源负极连接，再利用安装在电子设备内的监测单元实时测量其余各监测电极上的电压并与各自的阈值相比较，以此判断设备腐蚀程度是否处在允许范围之内并将监测结果上报监控中心；

在相邻的监测电极之间设置有预接电阻。

2.根据权利要求1所述的电子设备腐蚀程度远程监测方法，其特征是，所述监测电极为铜导体。

3.根据权利要求2所述的电子设备腐蚀程度远程监测方法，其特征是，所述监测电极外部设置有银包覆层。

4.根据权利要求3所述的电子设备腐蚀程度远程监测方法，其特征是，所述监测电极不做防腐处理。

5.根据权利要求4所述的电子设备腐蚀程度远程监测方法，其特征是，设置监测装置，所述监测装置包括信号变换单元、单片机（U1）、多路开关（U2）和模数转换器（U3），所述信号变换单元设置多个，它们的输入端分别接不同的监测电极，输出端分别接多路开关（U2）的不同输入端，所述多路开关（U2）的输出信号经模数转换器（U3）接单片机（U1）的数字总线输入接口，所述单片机（U1）通过通讯接口与监控中心交换信息。

6.根据权利要求5所述的电子设备腐蚀程度远程监测方法，其特征是，所述信号变换单元包括电压跟随器和滤波器，所述电压跟随器的输入端接监测电极，其输出信号经滤波器滤波后送入多路开关（U2）的输入端。

7.根据权利要求6所述的电子设备腐蚀程度远程监测方法，其特征是，所述电压跟随器由第一电阻（R1）和第一运算放大器（F1）构成，第一运算放大器（F1）的同相输入端经第一电阻（R1）接监测电极，其输出端接反相输入端并与滤波器的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的电子设备腐蚀程度远程监测方法，其特征是，所述滤波器包括第二运算放大器（F2）、四个电阻和两个电容，第二运算放大器（F2）的同相输入端依次经第二电阻（R2）和第三电阻（R3）接第一运算放大器（F1）的输出端并经第一电容（C1）接地，第二运算放大器（F2）的反相输入端经第四电阻（R4）接地并经第五电阻（R5）接其输出端，第二运算放大器（F2）的输出端接多路开关（U2）的输入端并经第二电容（C2）接第二电阻（R2）和第三电阻（R3）的串接点。