CN108918555A

CN108918555A - 基于hf rfid的金属腐蚀监测系统及腐蚀监测方法

Info

Publication number: CN108918555A
Application number: CN201810463542.0A
Authority: CN
Inventors: 何怡刚; 佘培亮; 刘慧�; 李兵; 佐磊; 李永刚
Original assignee: Suzhou Wei Bennett Beauty Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Wei Bennett Beauty Technology Co Ltd
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2018-11-30

Abstract

基于HF RFID的金属腐蚀监测系统及腐蚀监测方法，该系统包括标签模块、阅读器模块、数据采集模块和PC终端模块,依据是不同程度的腐蚀金属对HF RFID标签性能的影响不同。粘贴于金属材料表面的标签模块被阅读器模块识别，阅读器模块接收及工作的信号经数据采集模块解调，PC终端模块对解调信号进行特征提取并分析，将之与模拟实验建立的数据库进行匹配，获得待监测金属材料模块的腐蚀数据。本发明还包括使用基于HF RFID金属腐蚀监测系统对金属腐蚀样品进行腐蚀监测方法。本发明可以完成金属腐蚀程度的实时动态监测，与传统金属监测方法相比，检测方法简单、动态跟踪特性好，可提升对金属尤其是钢铁材料腐蚀程度的监测能力。

Description

基于HF RFID的金属腐蚀监测系统及腐蚀监测方法

技术领域

本发明涉及金属腐蚀检测领域，更具体的说是涉及一种基于HF RFID的金属腐蚀监测系统及腐蚀监测方法。

背景技术

金属物体长期处于碱性环境如海水中，会受到一定的腐蚀，这种腐蚀不仅会影响金属物体的性能，还会造成资源浪费。传统的金属腐蚀检测方法如失重法，其优点是能够提供金属腐蚀的详细数据如腐蚀率、腐蚀类型及腐蚀产物等较多信息，其缺点为需取出样品进行检测，常常需要破坏材料结构来达到实验目的，这种方法的局限性很大。现代金属腐蚀检测技术主要依托于化学等工业实践经验，通过各种监测方法如超声波法、电阻法、电位监测法、交流阻抗技术及电化学噪声技术等，这类技术较为成熟且准确性较高，但是这些方法通常需要配备传感器。本发明提出一种基于RFID技术的金属腐蚀检测方法，其优点在于标签成本低，操作便捷无需破坏金属物体结构，且能做到长期实时跟踪，数字化程度较高。

申请号201610976403.9，公开号106546654A《用于金属腐蚀监测的新型传感器》提出了一种用于金属腐蚀监测的新型传感器，可以完成金属腐蚀程度的短期预估和长期监测。这种检测方法需要制作生产专门的传感器，成本较高。申请号201610538967.4，公开号106018253A《一种多功能地下混凝土结构腐蚀损伤监测装置》提出一种多功能地下混凝土结构腐蚀损伤监测装置，主要监测的是金属周边的环境变量如温度、pH值和应变值，通过对环境变量数据的获取再进一步去估计腐蚀程度。这种检测方法对监测装置的灵敏度要求较高，而且短时间内上述参数变化不够明显，无法做到对金属腐蚀的动态实时跟踪。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种能对金属腐蚀程度动态实时准确评估的基于HF RFID的金属腐蚀监测系统及腐蚀监测方法。

本发明之基于HF RFID金属腐蚀监测系统，包括HF RFID标签模块、阅读器天线模块、阅读器处理器模块、数据采集模块和PC终端模块，阅读器天线模块、阅读器处理器模块共同构成HF阅读器模块。HF RFID标签模块贴附于金属腐蚀样品表面；阅读器天线模块与HFRFID标签模块无线连接，阅读器天线模块用于对贴附于金属腐蚀样品的标签模块进行信号的读取；阅读器处理器模块与阅读器天线模块通过数据传输线连接，阅读器处理器模块对阅读器天线模块读取的信号进行采集；数据采集模块与阅读器处理器模块通过数据传输线连接，PC终端模块与数据采集模块通过数据传输线连接，数据采集模块用于对HF阅读器模块采集到的信号进行解调，并将数据发送给PC终端模块进行信号的特征量提取和信息匹配。

使用本发明之基于HF RFID金属腐蚀监测系统对金属腐蚀样品进行腐蚀监测的方法，包括如下步骤：

步骤1：将至少一个HF RFID标签模块贴附于金属腐蚀样品表面，HF RFID标签模块的工作频率为13.56MHz，通信协议为ISO/IEC 18000-3；

步骤2：阅读器天线模块的工作频率为13.56MHz，HF RFID标签模块置于阅读器天线模块的有效识别区域，阅读器天线模块对贴附于金属腐蚀样品表面的HF RFID标签模块进行信号的读取，读取到的信号经阅读器处理器模块传递至数据采集模块；同时，阅读器处理器模块还采集阅读器模块的工作信息并传递至数据采集模块；

步骤3：数据采集模块对接收到的信号进行解调后传递给PC终端模块；

步骤4：PC终端模块对来自数据采集模块的信号进行特征量提取；

步骤5：将提取到的特征量与通过模拟实验已建立的金属腐蚀数据库进行信息匹配，并最终确定金属腐蚀样品的腐蚀数据信息，以提供给工程人员。

进一步，步骤2中，阅读器模块的工作信息包括阅读器天线模块的发射功率P、阅读器天线模块在标签模块处产生的磁场强度B。

进一步，步骤4中，PC终端模块对来自数据采集模块的信号进行特征量提取，具体包括如下特征量：标签模块的谐振频率偏移量Δf、阅读器天线模块的发射功率P、阅读器天线模块发射磁场强度的最大值B_max、磁场强度的瞬态响应值dB/dt。

进一步，提取标签模块的谐振频率偏移量Δf时，标签模块U2的谐振频率偏移量Δf可由公式Δf＝f-f′得到， C_t为标签模块的天线线圈等效电容值，L_t为标签模块的天线线圈未受到金属腐蚀样品耦合前的电感值；π为圆周率，为一个常数；M_tm表示金属腐蚀样品与标签模块的天线线圈之间的互感。

金属腐蚀样品腐蚀程度如腐蚀深度d、腐蚀面积Sm不同，其磁导率μ、电导率S等不同，对HF RFID标签模块的耦合强度不同，即金属腐蚀样品与HF RFID标签模块U2的天线线圈间的互感M_tm不同，因此HF RFID标签模块的谐振频率偏移量不同。

进一步，阅读器天线模块的发射功率P为阅读器天线模块自身的工作信息之一。阅读器天线模块将其自身工作信息中的发射功率P传递给阅读器处理器模块，阅读器处理器模块对阅读器天线模块的发射功率P进行采集，再经数据采集模块解调后传递至PC终端模块，PC终端模块根据解调后的发射功率数据获得阅读器天线模块的发射功率P，解调后的发射功率等于阅读器天线模块的发射功率P。

阅读器天线模块U31的发射功率P＝P_th/η，P_th为标签模块U2的激活功率，P_th为不变值，η为能量传输效率，k_rt为阅读器天线模块U31与标签模块U2的天线线圈间的耦合系数，Q为阅读器天线模块U31的品质因素。

当标签模块贴附于金属腐蚀样品时，随着金属腐蚀样品腐蚀程度增加，导致阅读器天线模块与标签模块的天线线圈间的耦合系数k_rt和阅读器天线模块的品质因素Q变小，继而η变小，由于标签模块的激活功率P_th保持不变，因此阅读器天线模块的发射功率P＝P_th/η增大。

进一步，阅读器天线模块发射的磁场强度(即阅读器天线模块在标签模块处产生的磁场强度)为阅读器天线模块自身的工作信息之一。阅读器天线模块将其自身工作信息中的磁场强度传递给阅读器处理器模块，阅读器处理器模块对阅读器天线模块发射的磁场强度进行采集，再经数据采集模块解调后传递至PC终端模块，解调后的磁场强度信号为脉冲信号，PC终端模块根据解调后的磁场强度信号提取出阅读器天线模块发射磁场强度的最大值B_max，脉冲信号的最大值即为阅读器天线模块发射磁场强度的最大值B_max。

所述阅读器天线模块发射磁场强度的最大值B_max为阅读器天线模块在标签模块处产生的磁场强度，其值随着金属腐蚀样品的腐蚀程度的增加而增大。

进一步，提取磁场的瞬态响应dB/dt时，经数据采集模块解调后的磁场强度信号为脉冲信号，瞬态响应dB/dt是脉冲信号的上升斜率，是磁场强度信号的一阶导数。

随着金属腐蚀样品腐蚀的发展，腐蚀层的深度会增加，从而降低电性能，阅读器天线模块在标签模块处的磁场强度的最大值B_max会增加，则导致dB/dt增大。因此，依据dB/dt变化能够反映出材料检测区域的电导率变化。

所述标签模块的工作频率为高频，用芯片、线圈及PVC材料等材料经过专业的层合设备生产，结构稳固具有防水、防腐蚀、抗震动的特性。所述阅读器模块，工作频率为高频，读写距离为几厘米，具有防水防尘防污染的特性。所述数据采集模块，广泛应用于电子、检测、试验等领域的数据前期采集。所述PC终端模块，能够对阅读器模块检测到的信号进行分析与处理，并与模拟实验建立的数据库信息进行匹配。

使用本发明，不仅可以检测暴露在空气中的金属材料的腐蚀，还可以检测放置于液体环境如海水中的金属材料的腐蚀情况。本发明中，信号特征量的选取不局限于上述变量。依据待监测金属材料的大小和环境不同，可以在金属材料表面粘贴至少一个标签。

与现有金属腐蚀监测技术相比，本发明的优点如下：

(1)本发明将HF RFID标签模块直接贴附于待检测金属材料即金属腐蚀样品表面，利用金属腐蚀程度不同对标签耦合效果不同的原理，来监测金属的腐蚀程度，且RFID技术成熟，适用性广泛，成本低廉，操作便捷，无需破坏金属物体结构。

(2)本发明具有对金属材料腐蚀程度动态实时监测的功能，且能做到长期实时跟踪，数字化程度高。经测试，本发明检测方法简单，动态跟踪特性好，测试结果精确性高，可提升对金属尤其是钢铁材料腐蚀程度的监测能力。

附图说明

图1为本发明用于金属腐蚀监测的HF RFID系统结构框图；

图2为实施例中的待监测金属与标签的电感耦合原理的示意图；

图3为实施例中的电感耦合模块等效电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细说明。

基于HF RFID金属腐蚀监测系统，其原理如下：

典型的HF RFID系统通信协议为ISO/IEC 18000-3,工作原理为电感耦合,由一个阅读器和一个标签组成。阅读器需要传送和接收射频能量。阅读器将足够的能量发送给标签，激活标签并通过对标签的响应信号接收，获取标签内存中存储的数据，最终将数据返回给阅读器处理。在本发明中使用的标签是无源RFID标签，无源标签的能量完全来自于阅读器通过交变磁场产生的近场载波信号中获取的能量。

传统的商业RFID标签是为非金属环境设计的。当标签贴附于金属材料即金属腐蚀样品，金属的特征如金属腐蚀样品的腐蚀特性，对标签的阻抗具有一定的影响。附图2表征了一个RFID阅读器即HF阅读器模块、标签和待检测腐蚀金属即金属腐蚀样品的模型。附图3为附图2的等效电路模型，其中标签模块可以等效为一个LCR串联谐振电路；金属模块即金属腐蚀样品可以等效为一个LC串联谐振电路。标签与阅读器线圈之间的效率、灵敏度和分离距离都与谐振频率和运行频率密切相关。当标签贴附于金属材料即金属腐蚀样品时，不仅阅读器天线与标签模块的天线线圈之间有互感M_rt，金属材料即金属腐蚀样品对标签模块U2的天线线圈的耦合影响也可以等效为一个互感M_tm，如附图3所示。本发明利用腐蚀金属对标签的耦合影响从而导致HF阅读器模块读取信号的变化，通过提取HF阅读器模块读取信号的特征来间接获取金属腐蚀数据信息。

图3中，各字符的含义为：R_sr为阅读器模块电源等效电阻值、C_R为阅读器模块天线匹配电容、L_r为阅读器模块天线等效电感值、R_r为阅读器模块天线等效电阻值、V_S为阅读器模块等效电源电压；C_t为标签模块的天线线圈等效电容值、L_t为标签模块U2天线线圈未受到金属腐蚀样品U1耦合前的等效电感值、R_l为标签模块的芯片负载值；L_m为金属腐蚀样品的等效电感值、R_m为金属腐蚀样品的等效电阻值。

参照图1，本发明之基于HF RFID金属腐蚀监测系统，包括HF RFID标签模块U2、阅读器天线模块U31、阅读器处理器模块U32、数据采集模块U4和PC终端模块U5，阅读器天线模块U31、阅读器处理器模块U32共同构成HF阅读器模块U3。HF RFID标签模块U2贴附于金属腐蚀样品U1表面；阅读器天线模块U31与HF RFID标签模块U2无线连接，阅读器天线模块U31用于对贴附于金属腐蚀样品U1的标签模块U2进行信号的读取；阅读器处理器模块U32与阅读器天线模块U31通过数据传输线连接，阅读器处理器模块U32对阅读器天线模块U31读取的信号进行采集；数据采集模块U4与阅读器处理器模块U32通过数据传输线连接，PC终端模块U5与数据采集模块U4通过数据传输线连接，数据采集模块U4用于对HF阅读器模块U3采集到的信号进行解调，并将数据发送给PC终端模块U5进行信号的特征量提取和信息匹配。

标签模块U2包括天线线圈和芯片，天线线圈和芯片电连接。

所述HF RFID标签模块U2为防水标签模块。

使用本发明之基于HF RFID金属腐蚀监测系统对金属腐蚀样品U1进行腐蚀监测的方法，包括如下步骤：

步骤1：根据金属腐蚀样品U1的大小和所处的环境不同，基于不同腐蚀程度的金属对HF标签性能的影响不同，将至少一个HF RFID标签模块U2贴附于金属腐蚀样品U1表面，HFRFID标签模块U2的工作频率为13.56MHz，通信协议为ISO/IEC 18000-3；

步骤2：阅读器天线模块U31的工作频率为13.56MHz，HF RFID标签模块U2置于阅读器天线模块U31的有效识别区域。阅读器天线模块U31对贴附于金属腐蚀样品U1表面的HFRFID标签模块U2进行信号的读取，阅读器处理器模块U32对阅读器天线模块U31读取的信号进行采集并经初步处理后，获得标签模块U2的天线线圈的谐振频率同时，阅读器处理器模块U32还采集阅读器模块U3的工作信息如阅读器天线模块U31的发射功率P、阅读器天线模块U31在标签模块U2处产生的磁场强度B等信号；

步骤3：数据采集模块U4对阅读器处理器模块U32获得的谐振频率和阅读器模块U3的工作信息如阅读器天线模块U31的发射功率P、阅读器天线模块U31在标签模块U2处产生的磁场强度B等信号进行解调，再发给PC终端模块U5；

步骤4：PC终端模块U5对来自数据采集模块U4的信号进行特征量提取。PC终端模块U5对来自数据采集模块U4的信号进行特征量提取，具体包括如下特征量：标签模块的谐振频率偏移量Δf、阅读器天线模块的发射功率P、阅读器天线模块发射磁场强度的最大值B_max、磁场强度的瞬态响应值dB/dt。

1)、标签模块U2的谐振频率偏移量Δf

提取标签模块U2的谐振频率偏移量Δf时，标签模块U2的谐振频率偏移量Δf可由公式Δf＝f-f′得到， C_t为标签模块的天线线圈等效电容值，L_t为标签模块U2天线线圈未受到金属腐蚀样品U1耦合前的电感值；π为圆周率，为一个常数；M_tm表示金属腐蚀样品U1与标签模块U2的天线线圈之间的互感。

如图2所示，金属腐蚀样品U1腐蚀程度如腐蚀深度d、腐蚀面积Sm不同，其磁导率μ、电导率S等不同，对HF RFID标签模块U2的耦合强度不同，即金属腐蚀样品U1与HF RFID标签模块U2的天线线圈间的互感M_tm不同，因此HFRFID标签模块U2的谐振频率偏移量不同。图2中，U6表示腐蚀层。

当HF RFID标签模块U2独立置于阅读器天线模块U31有效读取区即HF RFID标签模块U2不贴附于金属腐蚀样品U1，但位于阅读器天线模块U31有效识别区域时，HF RFID标签模块U2的天线线圈的阻抗Z_t＝R_t+jX_t＝R_t+jwL_t。式中，R_t标签模块U2天线线圈阻抗实部电阻值；X_t标签模块U2天线线圈阻抗虚部；L_t为标签模块U2天线线圈电感值。此时HF RFID标签模块U2的天线线圈的谐振频率其中，C_t为标签模块的天线线圈等效电容值。

当标签模块U2贴附于金属腐蚀样品U1，金属腐蚀样品U1对标签模块U2的天线线圈存在耦合作用时，此时标签模块U2的天线线圈的阻抗为Z_t′＝Z_t+jwM_tm＝R_t+jw(L_t+M_tm)，其中M_tm标签模块U2的天线线圈与金属腐蚀样品U1之间的耦合互感。

因标签模块U2贴附于金属腐蚀样品U1表面，其间的距离可忽略不计，无电容耦合作用影响，即标签模块U2的天线线圈等效电容值C_t不受金属腐蚀样品U1的腐蚀变化影响，故可以等效为一种电感耦合，金属腐蚀样品U1与标签模块U2的天线线圈互感记为M_tm，故L_t′＝L_t+M_tm。L_t′为标签模块U2天线线圈受到金属腐蚀样品U1耦合后的等效电感值；L_t为标签模块U2天线线圈未受到金属腐蚀样品U1耦合前的电感值。此时标签模块U2的天线线圈的谐振频率为式中，π为圆周率，为一个常数。

综上，标签模块U2天线线圈的谐振频率偏移量Δf＝f-f′。因此本发明之基于HFRFID的金属腐蚀监测系统为了能够正常工作，阅读器模块U3的工作频率也要发生相应的调整，因此产生了阅读器模块U3的工作频率偏移量。阅读器模块U3的工作频率偏移量与标签模块U2的谐振频率偏移量相等。通常随着金属腐蚀样品U1腐蚀程度特征如腐蚀深度d、腐蚀面积Sm增大，互感M_tm增大，阅读器模块U3的工作频率偏移量增大。

2)、阅读器天线模块U31的发射功率P

阅读器天线模块U31的发射功率P为阅读器天线模块自身的工作信息之一。阅读器天线模块U31将其自身工作信息中的发射功率P传递给阅读器处理器模块U32，阅读器处理器模块U32对阅读器天线模块U31的发射功率P进行采集，再经数据采集模块解调后传递至PC终端模块U5，PC终端模块U5根据解调后的发射功率数据获得阅读器天线模块的发射功率P，解调后的发射功率等于阅读器天线模块U31的发射功率P。

如附图1所述HF RFID能够有效地在阅读器模块U3和标签模块U2之间传输能量。阅读器模块U3和标签模块U2之间通过电感耦合，产生较高的品质因数Q，继而产生较高的无线功率传输效率。当标签模块U2的天线线圈的谐振频率，即前文中的标签未收到金属腐蚀样品U1的耦合影响时的频率与阅读器模块U3的工作频率相同时，品质因子Q最大。类似地，金属腐蚀样品模块U1的涡流场谐振频率与标签模块U2的天线线圈的谐振频率f相同时，金属腐蚀样品U1对标签模块U2的天线线圈的影响最大。而金属腐蚀样品U1的不同腐蚀程度影响着金属腐蚀样品U1表面感应出的涡流场谐振频率，因此金属腐蚀样品U1的腐蚀程度影响着系统的能量传输效率。本发明之基于HF RFID的金属腐蚀监测系统在运行频率f，即上的能量传输效率表示为

其中，阅读器天线模块U31与标签模块U2的天线线圈间的耦合系数式中，M_rt为阅读器天线模块U31与标签模块U2天线线圈之间的互感；L_r为阅读器模块天线等效电感值即阅读器天线模块U31的等效电感值；L_t为标签模块U2天线线圈未受到金属腐蚀样品U1耦合前的等效电感值。

阅读器天线模块U31的品质因素为

其中，π为圆周率、为一个常数；R_r为阅读器模块天线等效电阻值即阅读器天线模块U31的等效电阻值；L_r为阅读器模块天线等效电感值即阅读器天线模块U31的等效电感值。

标签模块U2贴附于金属腐蚀样品U1时，金属腐蚀样品U1表面不同程度的腐蚀情况对应于其电导率S、磁导率μ也不尽相同。一方面，金属腐蚀样品U1腐蚀程度影响着其与标签模块U2的天线线圈间的互感M_tm变化，导致L_t′＝L_t+M_tm增大，即M_tm增大时，L_t′增大。继而耦合系数k_rt变小，即L_t′增大时，k_rt变小，最终导致传输效率η变小；另一方面，金属腐蚀样品U1腐蚀程度影响着标签模块U2的天线线圈谐振频率变化为即向低频偏移，阅读器天线模块U31的品质因素Q变小。但是标签模块U2的激活功率P_th保持不变，阅读器天线模块U31的发射功率P＝P_th/η增大。因此阅读器处理器模块U32采集到的阅读器天线模块U31发射功率P能够反映出待监测金属腐蚀样品U1的腐蚀情况，测试结果表明两者成正相关。

3)、阅读器天线模块U31发射磁场强度的最大值B_max

阅读器天线模块U31发射的磁场强度(即阅读器天线模块U31在标签模块U2处产生的磁场强度)为阅读器天线模块自身的工作信息之一。阅读器天线模块U31将其自身工作信息中的磁场强度传递给阅读器处理器模块U32，阅读器处理器模块U32对阅读器天线模块U31发射的磁场强度进行采集，再经数据采集模块解调后传递至PC终端模块U5，解调后的磁场强度信号为脉冲信号，PC终端模块U5根据解调后的磁场强度信号提取出阅读器天线模块U31发射磁场强度的最大值B_max，脉冲信号的最大值即为阅读器天线模块U31发射磁场强度的最大值B_max。

阅读器天线模块U31发射磁场强度的最大值B_max，其值随着金属材料模块的腐蚀程度的增加而增大。

当标签模块U2贴附于金属腐蚀样品U1时，HF阅读器天线模块U31在标签模块U2处产生的磁场强度B由于磁化效应的影响，磁场的峰值会有显著的变化。表征磁导率变化的特征是脉冲的最大值，即信号的静态值。在本发明中，这个特征被记为B_max，其值随着金属腐蚀样品U1的腐蚀程度不同而变化。

4)、磁场的瞬态响应dB/dt

提取磁场的瞬态响应dB/dt时，如前所述，经数据采集模块U4解调后的磁场强度信号为脉冲信号，瞬态响应dB/dt是脉冲信号的上升斜率，是磁场强度信号的一阶导数。

在这样的约定下，由于励磁电流的上升沿产生的正脉冲，意味着腐蚀反应的时间常数T_c比非腐蚀响应的时间常数下降快，这对应于电导率S的降低。其中T_c＝L_m/R_m,L_m、R_m分别为金属腐蚀样品U1的等效电感和电阻，如图3所示。随着金属腐蚀样品U1腐蚀的发展，腐蚀层的深度d会增加，从而降低材料的电性能。阅读器天线模块U31在标签模块U2处的磁场强度B_max会增加，则导致dB/dt增大。因此，依据dB/dt变化能够反映出材料检测区域的电导率S变化。

步骤5：将提取到的特征量与通过模拟实验建立的金属腐蚀数据库进行信息匹配，并最终确定金属腐蚀样品U1的腐蚀数据信息如腐蚀深度d,腐蚀面积Sm，电导率S、磁导率μ等，以提供给工程人员分析，并提出相应的保护措施。

通过模拟实验建立的金属腐蚀数据库可存储于PC终端模块U5。

在实验室中对不同腐蚀程度的金属腐蚀样品运用该系统进行测试，通过PC终端模块U5获得相应的特征量(即标签模块U2的谐振频率偏移量Δf、阅读器天线模块U31的发射功率P、阅读器天线模块U31发射磁场强度的最大值B_max、磁场的瞬态响应dB/dt)。不同腐蚀程度的金属腐蚀样品具有不同的腐蚀深度d、腐蚀面积Sm等。不同腐蚀程度的金属腐蚀样品中，任意一个金属腐蚀样品的腐蚀深度d、腐蚀面积Sm对应一组特征量，由此构成金属腐蚀数据库。

本领域的技术人员可以对本发明实施中的特征量进行各种补充，倘若这些补充在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些补充也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims

1.基于HF RFID金属腐蚀监测系统，其特征在于，包括HF RFID标签模块、阅读器天线模块、阅读器处理器模块、数据采集模块和PC终端模块，阅读器天线模块、阅读器处理器模块共同构成HF阅读器模块；HF RFID标签模块贴附于金属腐蚀样品表面；阅读器天线模块与HFRFID标签模块无线连接，阅读器天线模块用于对贴附于金属腐蚀样品的标签模块进行信号的读取；阅读器处理器模块与阅读器天线模块通过数据传输线连接，阅读器处理器模块对阅读器天线模块读取的信号进行采集；数据采集模块与阅读器处理器模块通过数据传输线连接，PC终端模块与数据采集模块通过数据传输线连接，数据采集模块用于对HF阅读器模块采集到的信号进行解调，并将数据发送给PC终端模块进行信号的特征量提取和信息匹配。

2.使用权利要求1所述基于HF RFID金属腐蚀监测系统对金属腐蚀样品进行腐蚀监测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.使用权利要求2所述使用基于HF RFID金属腐蚀监测系统对金属腐蚀样品进行腐蚀监测的方法，其特征在于，阅读器模块的工作信息包括阅读器天线模块的发射功率P、阅读器天线模块在标签模块处产生的磁场强度B；PC终端模块对来自数据采集模块的信号进行特征量提取，具体包括如下特征量：标签模块的谐振频率偏移量Δf、阅读器天线模块的发射功率P、阅读器天线模块发射磁场强度的最大值B_max、磁场强度的瞬态响应值dB/dt。

4.使用权利要求3所述使用基于HF RFID金属腐蚀监测系统对金属腐蚀样品进行腐蚀监测的方法，其特征在于，提取标签模块的谐振频率偏移量Δf时，标签模块U2的谐振频率偏移量Δf由公式Δf＝f-f′得到， C_t为标签模块的天线线圈等效电容值，L_t为标签模块的天线线圈未受到金属腐蚀样品耦合前的电感值；π为圆周率，为一个常数；M_tm表示金属腐蚀样品与标签模块的天线线圈之间的互感。

5.使用权利要求3所述使用基于HF RFID金属腐蚀监测系统对金属腐蚀样品进行腐蚀监测的方法，其特征在于，阅读器天线模块的发射功率P为阅读器天线模块自身的工作信息之一；阅读器天线模块将其自身工作信息中的发射功率P传递给阅读器处理器模块，阅读器处理器模块对阅读器天线模块的发射功率P进行采集，再经数据采集模块解调后传递至PC终端模块，PC终端模块根据解调后的发射功率数据获得阅读器天线模块的发射功率P，解调后的发射功率等于阅读器天线模块的发射功率P。

6.使用权利要求3所述使用基于HF RFID金属腐蚀监测系统对金属腐蚀样品进行腐蚀监测的方法，其特征在于，阅读器天线模块发射的磁场强度即阅读器天线模块在标签模块处产生的磁场强度为阅读器天线模块自身的工作信息之一；阅读器天线模块将其自身工作信息中的磁场强度传递给阅读器处理器模块，阅读器处理器模块对阅读器天线模块发射的磁场强度进行采集，再经数据采集模块解调后传递至PC终端模块，解调后的磁场强度信号为脉冲信号，PC终端模块根据解调后的磁场强度信号提取出阅读器天线模块发射磁场强度的最大值B_max，脉冲信号的最大值即为阅读器天线模块发射磁场强度的最大值B_max。

7.使用权利要求6所述使用基于HF RFID金属腐蚀监测系统对金属腐蚀样品进行腐蚀监测的方法，其特征在于，提取磁场的瞬态响应dB/dt时，经数据采集模块解调后的磁场强度信号为脉冲信号，瞬态响应dB/dt是脉冲信号的上升斜率，是磁场强度信号的一阶导数。