CN105973794A - 一种大气腐蚀性监测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大气腐蚀性监测设备，具有监测仪、腐蚀电偶电流监测探头以及配套测试电缆，工作时，腐蚀电偶电流监测探头通过配套测试电缆与监测仪的连接插座连接；监测仪包括温湿度传感器、测量控制电路板、液晶触摸显示屏以及机箱，其中温湿度传感器设置于机箱前面板与机箱顶面板之间的缝隙中，测量控制电路板固定在机箱内，液晶触摸显示屏安装在机箱顶面板。本发明可快速得出现场大气环境对特定金属材料的腐蚀相关数据，对大气腐蚀性作出快速评价，可按照预先设置好的采样速率进行实时的腐蚀参数测量，以获得大气环境腐蚀的腐蚀过程信息。

Description

一种大气腐蚀性监测设备
技术领域
本发明涉及一种环境腐蚀监检测领域，具体地说是一种大气腐蚀性监测设备。
背景技术
随着全球环境恶化，对于金属材料腐蚀和环境的腐蚀性监测与评价，世界各国都十分重视。传统开展大气腐蚀性评估的主要方法有：标准金属材料(碳钢、铜、铝、锌)的腐蚀失重法和环境腐蚀的主要影响因素评估法，如GB/T19292.1-2003。这些方法不仅数据获取时间长，而且数据获得比较困难。因此，开展实时大气腐蚀性监测与评估，对了解大气腐蚀性及材料的腐蚀状态具有重要意义。而开发先进的环境腐蚀现场监测设备，实现对环境的腐蚀性进行实时监测是环境腐蚀性分级评价的关键所在。
目前，用于测量金属材料大气腐蚀的装置较少，专利CN101017127A提供了一种扫描Kelvin探针与石英晶体微天平联合测试金属材料大气腐蚀行为的方法和装置。虽然该装置缩短了金属材料大气腐蚀的测试周期，但却仅可以用于实验室模拟研究，无法实现户外大气腐蚀的暴露测试。
发明内容
针对现有技术中测量金属材料大气腐蚀的装置无法实现户外大气腐蚀的暴露测试等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可快速得出现场大气环境对特定金属材料的腐蚀相关数据的大气腐蚀性监测设备。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种大气腐蚀性监测设备，具有监测仪、腐蚀电偶电流监测探头以及配套测试电缆，工作时，腐蚀电偶电流监测探头通过配套测试电缆与监测仪的连接插座连接；监测仪包括温湿度传感器、测量控制电路板、液晶触摸显示屏以及机箱，其中温湿度传感器设置于机箱前面板与机箱顶面板之间的缝隙中，测量控制电路板固定在机箱内，液晶触摸显示屏安装在机箱顶面板。
测量控制电路板上设有测量控制电路，包括中央处理器、环境温湿度测量单元、多个腐蚀电偶电流测量单元、信号处理模数转换单元、液晶触摸显示屏单元、数据储存单元和时钟单元，其中环境温湿度测量单元输入侧连接温湿度传感器，环境温湿度测量单元的输出端直接与中央处理器连接；多个腐蚀电偶电流测量单元通过信号处理模数转换单元进行模数转换后与中央处理器连接；中央处理器连接液晶触摸显示屏单元进行控制信号的输入和测量结果的输出。
测量控制电路还具有数据储存单元，中央处理器连接数据储存单元对测量结果进行记录、保存；测量控制电路还具有时钟单元，中央处理器连接时钟单元进行计时。
所述每个腐蚀电偶电流测量单元接入1个腐蚀电偶电流监测探头，各腐蚀电偶电流测量单元接入的腐蚀电偶电流监测探头电极材质相同或不同。
所述温湿度传感器的传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。
腐蚀电偶电流监测探头包括两种不同材质的金属电极、导线、O型接线端子以及探头外壳组件，金属电极通过封装环安装于探头外壳组件端部，导线与金属电极电连接后，由探头外壳组件另一端部引出。
所述金属电极结构为相扣合的梳齿状，或多个长条状组合，金属电极尺寸和数量根据需要选择，保证大于等于2个，每个金属电极分别连接一根导线，连接好导线的金属电极按照ACAC顺序平行排列于封装环中；金属电极和探头外壳组件端部之间填充绝缘密封胶，金属电极的上端面外露出绝缘密封胶的部分为工作面。
绝缘密封胶填充金属电极、导线和封装环之间的空间；导线从工作面的相反方向穿出绝缘密封胶，连接同种材质金属电极的导线连接在同一个接线端子上。
探头外壳组件包括外壳、封装环、锁线器以及防尘盖，其中，封装环封装金属电极，封装环两端分别与外壳和防尘盖螺纹连接，外壳为单开口圆筒状结构，筒底设有孔，连接有接线端子的导线由外壳内部从小孔穿出后用锁线器锁紧。
所述机箱设有可拆卸、可调整角度的把手。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明可快速得出现场大气环境对特定金属材料的腐蚀相关数据，对大气腐蚀性作出快速评价，可按照预先设置好的采样速率进行实时的腐蚀参数测量，以获得大气环境腐蚀的腐蚀过程信息。
2.本发明可同时监测出环境温度、湿度和3个通道的腐蚀电偶电流大气环境腐蚀性评价参数，由于所有参数的测量电路单元均采用并行设计，因此监测参数可选择，采样速率可设置。
3.本发明测量控制电路采用高精度、可编程的芯片，腐蚀电偶电流的监测分辨率可达到nA级。
4.本发明采用了彩色液晶触摸屏技术代替传统键盘按键输入，操作更方便、设备更美观。
附图说明
图1为本发明中监测仪组结构示意图；
图2为本发明中测试控制电路组成框图；
图3为本发明中腐蚀电偶电流监测探头结构图；
图4为本发明中金属电极结构图；
图5为本发明室内大气腐蚀监测结果图示。
其中，11为监测仪，12为温湿度传感器，13为测量控制电路板，14为机箱，15为连接插座，16为液晶触摸显示屏，17为把手，21为中央处理器，22为环境温湿度测量单元，23a为第一腐蚀电偶电流测量单元，23b为第二腐蚀电偶电流测量单元，23c为第三腐蚀电偶电流测量单元，24为信号处理模数转换单元，25为液晶触摸屏显示单元，26为数据存储单元，27为时钟单元，31为监测探头，32为金属电极，33为导线，34为接线端子，35为灌封胶，36为外壳，37为封装环，38为锁线器，39为防尘盖，41为A电极，42为C电极。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1所示，本发明一种大气腐蚀性监测设备，具有监测仪11、腐蚀电偶电流监测探头31以及配套测试电缆，监测仪的数据采集接口通过配套测试电缆与腐蚀电偶电流监测探头连接；监测仪包括温湿度传感器12、测量控制电路板13、液晶触摸显示屏16以及机箱14，其中温湿度传感器12设置于机箱14前面板与机14箱顶面板之间的缝隙中，测量控制电路板13固定在机箱14内，腐蚀电偶电流监测探头31外置于机箱外，工作时通过配套测试电缆与监测仪的连接插座15(即数据采集接口)连接；液晶触摸显示屏16安装在机箱14顶面板。机箱14上设有可拆卸、可调整角度的把手17。
如图2所示，测量控制电路板上设有测量控制电路，包括中央处理器21、环境温湿度测量单元22、多个腐蚀电偶电流测量单元(可为2～16个，本实施例采用3个，即第一～三腐蚀电偶电流测量单元23a、23b、23c)、信号处理模数转换单元24、液晶触摸显示屏单元25、数据储存单元26和时钟单元27，其中环境温湿度测量单元22输入端连接温湿度传感器12，环境温湿度测量单元22的输出端直接与中央处理器21连接；多个腐蚀电偶电流测量单元通过信号处理模数转换单元24进行模数转换后与中央处理器21连接；中央处理器21连接液晶触摸显示屏单元25进行控制信号(监测参数选择、采样速率设置)的输入和测量结果的输出。
测量控制电路还具有数据储存单元26，中央处理器21连接数据储存单元26对测量结果进行记录、保存；测量控制电路还具有时钟单元27，中央处理器21连接时钟单元27进行计时。本实施例中，数据储存单元26采用外接U盘存储形式，储存空间更大，数据导出更方便。
每个腐蚀电偶电流测量单元最多可接入1个腐蚀电偶电流监测探头31。多个腐蚀电偶电流测量单元可接入相同的腐蚀电偶电流监测探头，也可以接入不同的腐蚀电偶电流监测探头，其差别在于电偶电流监测探头的电极材质不同。测量通道的选择和电极材质根据监测现场需求确定。
本实施例中，温湿度传感器12采用集成温湿度传感器SHT75，温湿度传感器与环境温湿度测量单元22直接连接。所述温湿度传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。
如图3所示，腐蚀电偶电流监测探头31包括两种不同材质的金属电极32、导线33、O型接线端子34以及探头外壳组件，金属电极32通过封装环37安装于探头外壳组件端部，导线33与金属电极32电连接后，由探头外壳组件另一端部引出。
金属电极32结构为相扣合的梳齿状(如图4A所示)，或多个长条状组合(如图4B所示)，金属电极尺寸和数量根据需要选择，保证大于等于2个(必须为偶数个)，每个金属电极32分别连接一根导线33，连接好导线的金属电极按照ACAC(其中A代表阳极，C代表阴极)…顺序平行排列于封装环37里侧；相邻金属电极间距为0.3～0.7mm。金属电极和探头外壳组件端部之间填充绝缘密封胶35，金属电极32的上端面外露出绝缘密封胶35的部分为工作面。
绝缘密封胶35填充金属电极32、导线33和封装环37之间的空间；导线33从工作面的相反方向穿出绝缘密封胶35，连接同种金属电极的导线连接在同一个接线端子34上(本实施例采用O型接线端子)。
探头外壳组件优选亚克力材质制成，包括外壳36、封装环37、锁线器38以及防尘盖39，其中，封装环37封装金属电极32，封装环37两端分别与外壳36和防尘盖39螺纹连接，外壳36为单开口圆筒状结构，筒底设有孔，连接有O型接线端子的导线33由外壳36内部从小孔穿出后用锁线器38锁紧。
在实施大气腐蚀性监测前，用酒精棉擦拭腐蚀电偶电流监测探头31的电极表面，去除金属电极32表面上污染物，并检查金属电极32与电子封装胶界面处有无缝隙、小孔等缺陷；检查腐蚀电偶电流监测探头31是否正常，方法为：用万用表检查腐蚀电偶电流探头的两个O型接线端子34间是否短路，若未短路则腐蚀电偶电流探头正常。
腐蚀电偶电流监测探头31通过配套测试电缆与监测仪11连接。将本发明设备放置在空旷位置，确保良好的空气流通。给监测仪11上电，选择监测参数额和设置采样间隔，本实施例选择的监测参数为大气温度、大气湿度和1个通道的腐蚀电偶电流，采样间隔设置为60秒。开始自动监测。从下午17:00到次日上午9:00时，共历时约1000分钟。图5为监测结果。
从监测结果来看，温度、湿度和腐蚀电偶电流变化趋势完全与理论吻合。温度从日落开始缓慢降低，湿度也随之缓慢增大，腐蚀电偶电流同样随着湿度的增加而增大；进入深夜，温度降到最低28℃，湿度同样也达到最大值48％RH，大气腐蚀性相对到达最强，腐蚀电偶电流也达到最大值；次日清晨，温度回升，湿度下降，大气腐蚀性降低，腐蚀电偶电流出现迅速下降。整个监测过程中腐蚀电偶电流在10-8A数量级变化，大气腐蚀性相对较轻。
本发明包含了所有能够实现该大气腐蚀监测设备的测量原理和部件结构，不仅限于本实施例所示内容，实施例所示内容不构成对本发明的任何限制。

Claims (10)

1.一种大气腐蚀性监测设备，其特征在于：具有监测仪、腐蚀电偶电流监测探头以及配套测试电缆，工作时，腐蚀电偶电流监测探头通过配套测试电缆与监测仪的连接插座连接；监测仪包括温湿度传感器、测量控制电路板、液晶触摸显示屏以及机箱，其中温湿度传感器设置于机箱前面板与机箱顶面板之间的缝隙中，测量控制电路板固定在机箱内，液晶触摸显示屏安装在机箱顶面板。
2.按权利要求1所述的大气腐蚀性监测设备，其特征在于：测量控制电路板上设有测量控制电路，包括中央处理器、环境温湿度测量单元、多个腐蚀电偶电流测量单元、信号处理模数转换单元、液晶触摸显示屏单元、数据储存单元和时钟单元，其中环境温湿度测量单元输入侧连接温湿度传感器，环境温湿度测量单元的输出端直接与中央处理器连接；多个腐蚀电偶电流测量单元通过信号处理模数转换单元进行模数转换后与中央处理器连接；中央处理器连接液晶触摸显示屏单元进行控制信号的输入和测量结果的输出。
3.按权利要求2所述的大气腐蚀性监测设备，其特征在于：测量控制电路还具有数据储存单元，中央处理器连接数据储存单元对测量结果进行记录、保存；测量控制电路还具有时钟单元，中央处理器连接时钟单元进行计时。
4.按权利要求2所述的大气腐蚀性监测设备，其特征在于：所述每个腐蚀电偶电流测量单元接入1个腐蚀电偶电流监测探头，各腐蚀电偶电流测量单元接入的腐蚀电偶电流监测探头电极材质相同或不同。
5.按权利要求2所述的大气腐蚀性监测设备，其特征在于：所述温湿度传感器的传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。
6.按权利要求1所述的大气腐蚀性监测设备，其特征在于：腐蚀电偶电流监测探头包括两种不同材质的金属电极、导线、O型接线端子以及探头外壳组件，金属电极通过封装环安装于探头外壳组件端部，导线与金属电极电连接后，由探头外壳组件另一端部引出。
7.按权利要求6所述的大气腐蚀性监测设备，其特征在于：所述金属电极结构为相扣合的梳齿状，或多个长条状组合，金属电极尺寸和数量根据需要选择，保证大于等于2个，每个金属电极分别连接一根导线，连接好导线的金属电极按照ACAC顺序平行排列于封装环中；金属电极和探头外壳组件端部之间填充绝缘密封胶，金属电极的上端面外露出绝缘密封胶的部分为工作面。
8.按权利要求7所述的大气腐蚀性监测设备，其特征在于：绝缘密封胶填充金属电极、导线和封装环之间的空间；导线从工作面的相反方向穿出绝缘密封胶，连接同种材质金属电极的导线连接在同一个接线端子上。
9.按权利要求7所述的大气腐蚀性监测设备，其特征在于：探头外壳组件包括外壳、封装环、锁线器以及防尘盖，其中，封装环封装金属电极，封装环两端分别与外壳和防尘盖螺纹连接，外壳为单开口圆筒状结构，筒底设有孔，连接有接线端子的导线由外壳内部从小孔穿出后用锁线器锁紧。
10.按权利要求1所述的大气腐蚀性监测设备，其特征在于：所述机箱设有可拆卸、可调整角度的把手。
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