CN110553976B - 一种环境腐蚀速率检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环境腐蚀速率检测方法及装置，在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，每个微控制器对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，每个微控制器停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到至少两个计数值各自对应的腐蚀速率；利用至少两个腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。本申请排除了电子显微镜的精度、以及人眼的观察能力对环境腐蚀速率检测结果准确性的影响，进而能够提高环境腐蚀速率检测结果的准确性。

Description

一种环境腐蚀速率检测方法及装置

技术领域

本发明涉及腐蚀速率检测技术领域，更具体的说，是涉及一种环境腐蚀速率检测方法及装置。

背景技术

电子产品在实际使用中，其表面会受到环境中各种腐蚀性物质(例如：空气、水等)的侵蚀，环境中的腐蚀性物质除了破坏电子产品外部形态之外，还会改变电子产品的物理性能，进而最终导致电子设备功能出现问题。例如：腐蚀性物质导致集成电路相邻管脚间呈现低阻态、电阻器因腐蚀性物质导致阻抗变大甚至开路等。基于此，为了避免电子产品受到环境中腐蚀性物质的侵蚀，对电子产品起到有效的保护作用，需要对电子产品受到环境腐蚀的速率进行检测。

目前采用的环境腐蚀速率的检测方法为将经过打磨的纯银片或纯铜片悬挂在现场，现场环境中的腐蚀性气体会腐蚀悬挂的纯银片或纯铜片，一段时间之后，将腐蚀后的纯银片或纯铜片放置在电子显微镜下，利用电子显微镜对腐蚀后的纯银片或纯铜片的腐蚀厚度进行观察，进而得到腐蚀层的厚度，进而利用腐蚀层的厚度计算得到环境腐蚀速率检测结果。

然而这种方式中，纯银片或纯铜片的纯度、电子显微镜的精度、以及人眼的观察能力等原因都会对环境腐蚀速率检测结果的准确性造成一定的影响，而环境腐蚀速率检测结果的准确性直接影响着对电子产品的保护效果，因此，如何提高环境腐蚀速率检测结果的准确性，成为目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种环境腐蚀速率检测方法及装置，以提高环境腐蚀速率检测结果的准确性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种环境腐蚀速率检测方法，所述环境腐蚀速率检测方法应用于环境腐蚀速率检测装置，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器以及与所述主控制器相连接的传感器组件，所述传感器组件中至少包括：至少两个晶体谐振器以及至少两个微控制器，每个晶体谐振器相连接一个微控制器；所述方法包括：

在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；

在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；

所述主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述计数值各自对应的腐蚀速率；

利用所述腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。

优选的，在所述至少两个晶体谐振器包括：一个基准晶体谐振器与至少三个检测晶体谐振器，所述至少两个微控制器包括：一个基准微控制器与至少三个检测微控制器，所述基准晶体谐振器与基准微控制器相连接，每个检测晶体谐振器相连接一个检测微控制器；所述基准晶体谐振器处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器处于直接暴露在环境中的状态的情况下；所述在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值的过程包括：

在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的基准微控制器对从基准晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到基准计数值；

同时所述传感器组件中的至少三个检测微控制器对从与各自对应的检测晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到至少三个检测微控制器各自对应的检测计数值。

优选的，在所述至少两个晶体谐振器包括：一个基准晶体谐振器与至少三个检测晶体谐振器，所述至少两个微控制器包括：一个基准微控制器与至少三个检测微控制器，所述基准晶体谐振器与基准微控制器相连接，每个检测晶体谐振器相连接一个检测微控制器；所述基准晶体谐振器处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器处于直接暴露在环境中的状态的情况下；所述在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器的过程包括：

在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，所述传感器组件中的基准微控制器以及至少三个检测微控制器停止计数，基准微控制器按照基准计数值的采集顺序，将基准计数值依次传输至主控制器，同时所述至少三个检测微控制器各自按照检测计数值的采集顺序，将检测计数值依次传输至所述主控制器。

优选的，在所述至少两个晶体谐振器包括：一个基准晶体谐振器与至少三个检测晶体谐振器，所述至少两个微控制器包括：一个基准微控制器与至少三个检测微控制器，所述基准晶体谐振器与基准微控制器相连接，每个检测晶体谐振器相连接一个检测微控制器；所述基准晶体谐振器处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器处于直接暴露在环境中的状态的情况下；所述主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述计数值各自对应的腐蚀速率的过程包括：

所述主控制器将每次从至少三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值；

依据所述差值计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述差值计数值各自对应的检测腐蚀速率；

相应的，所述利用所述腐蚀速率，得到目标腐蚀速率的过程包括：

利用所述检测腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。

优选的，所述利用所述检测腐蚀速率，得到目标腐蚀速率的过程包括：

计算同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比；

在两两检测腐蚀速率之间的差值百分比都小于预设百分比阈值的情况下，将同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中速率数值大小属于中间位置的检测腐蚀速率作为该采集时刻对应的目标腐蚀速率。

优选的，在计算同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比之后，还包括：

在存在任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比大于等于预设百分比阈值的情况下，对主控制器接收到的检测计数值与基准计数值进行执行异常数据检测操作；

如果检测到异常数据，则返回出错提示信息；

如果未检测到异常数据，则返回腐蚀速率偏差大的提示信息。

优选的，在所述主控制器将每次从三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值之后，还包括：

将各检测微控制器各自对应的差值计数值输入到预先设置的S-G滤波器中，得到S-G滤波结果；

将S-G滤波结果进行时-频域转换，得到频域S-G滤波结果；

将所述频域S-G滤波结果输入到预先设置的数字低通滤波器中，得到频域低通滤波结果；

将所述频域低通滤波结果进行频-时域转换，得到时域低通滤波结果；

相应的，所述依据所述差值计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述差值计数值各自对应的检测腐蚀速率的过程包括：

依据所述时域低通滤波结果与腐蚀速率的对应关系，得到所述时域低通滤波结果各自对应的时域检测腐蚀速率。

优选的，所述方法还包括：主控制器接收中断服务指令，并依据所述中断服务指令执行相应的中断操作。

一种环境腐蚀速率检测装置，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器以及与所述主控制器相连接的传感器组件，主控制器设置在设备主体中，所述传感器组件中至少包括：至少两个晶体谐振器以及至少两个微控制器，每个晶体谐振器相连接一个微控制器；

传感器组件中的每个微控制器用于从主控制器接收计数开始信号，并在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器用于对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；

传感器组件中的每个微控制器还用于从主控制器接收计数停止信号，并在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器用于停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；

所述主控制器用于依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述计数值各自对应的腐蚀速率；利用所述腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。

优选的，所述至少两个晶体谐振器包括：一个基准晶体谐振器与至少三个检测晶体谐振器，所述至少两个微控制器包括：一个基准微控制器与至少三个检测微控制器，所述基准晶体谐振器与基准微控制器相连接，每个检测晶体谐振器相连接一个检测微控制器；所述基准晶体谐振器处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器处于直接暴露在环境中的状态；

传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器用于从主控制器中接收计数开始信号，在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的基准微控制器用于对从基准晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到基准计数值；

同时所述传感器组件中的至少三个检测微控制器用于对从与各自对应的检测晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到至少三个检测微控制器各自对应的检测计数值；

传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器还用于从主控制器中接收计数停止信号，在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，所述传感器组件中的基准微控制器以及至少三个检测微控制器用于停止计数，基准微控制器按照基准计数值的采集顺序，将基准计数值依次传输至主控制器，同时所述至少三个检测微控制器各自按照检测计数值的采集顺序，将检测计数值依次传输至所述主控制器；

主控制器用于将每次从至少三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值；依据所述差值计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述差值计数值各自对应的检测腐蚀速率；利用所述检测腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种环境腐蚀速率检测方法及装置，所述环境腐蚀速率检测方法应用于环境腐蚀速率检测装置，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器以及与所述主控制器相连接的传感器组件，所述传感器组件中至少包括：至少两个晶体谐振器以及至少两个微控制器，每个晶体谐振器相连接一个微控制器；所述方法包括：在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；所述主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述至少两个计数值各自对应的腐蚀速率；利用至少两个腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。本申请基于晶体谐振器的压电效应，晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面被环境腐蚀的腐蚀速率具有一定的对应关系，本申请通过微控制器对从与之对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值，并利用计数值与腐蚀速率的对应关系，得到目标腐蚀速率。由于本申请在检测环境腐蚀速率的过程中，并没有利用纯银片或纯铜片，而是利用晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面被环境腐蚀的腐蚀速率的对应关系，通过对晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数进行计数的方式，可以直接得到目标腐蚀速率，省去了人利用电子显微镜观察的步骤，排除了电子显微镜的精度、以及人眼的观察能力对环境腐蚀速率检测结果准确性的影响，进而能够提高环境腐蚀速率检测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种环境腐蚀速率检测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种环境腐蚀速率检测方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的未执行S-G滤波以及数字低通滤波步骤得到的腐蚀速率变化情况示意图；

图4为本发明实施例提供的未执行S-G滤波以及数字低通滤波步骤得到的腐蚀速率变化情况的频谱图；

图5为本发明实施例提供的执行S-G滤波以及数字低通滤波步骤得到的腐蚀速率变化情况示意图；

图6为本发明实施例提供的环境腐蚀速率检测装置的结构框图；

图7为本发明实施例提供的另外一种环境腐蚀速率检测装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了避免电子产品在工作过程中受到环境中腐蚀性物质的侵蚀，对电子产品起到有效的保护作用，需要对电子产品受到环境腐蚀的速率进行检测。目前采用的环境腐蚀速率的检测方法为将经过打磨的纯银片或纯铜片悬挂在现场，现场环境中的腐蚀性气体会腐蚀悬挂的纯银片或纯铜片，一段时间之后，将腐蚀后的纯银片或纯铜片放置在电子显微镜下，利用电子显微镜对腐蚀后的纯银片或纯铜片的腐蚀厚度进行观察，进而得到腐蚀层的厚度，进而利用腐蚀层的厚度计算得到环境腐蚀速率检测结果。

然而这种方式中，存在的问题为：第一：耗时很长，如果要得到环境腐蚀速率检测结果，需要纯银片或纯铜片悬挂至少15天，对于某些腐蚀不是很严重的环境，则需要更长的检测时间，实时性不强。第二：前期处理步骤繁琐，纯银片与纯铜片应按照ISA71.04标准给出的打磨方式进行打磨，且打磨完成后需要尽快使用，否则不能用于检测。第三：后期处理步骤繁琐，需要利用电子显微镜对腐蚀后的纯银片或纯铜片的腐蚀厚度进行观察，因此成本很高。第四：腐蚀后的纯银片或纯铜片的运输过程困难，运输过程中稍有磕碰会导致腐蚀层脱落，影响检测结果的准确性与真实性。

发明人为了克服上述问题，进一步提出了如下一种环境腐蚀速率检测方法，所述环境腐蚀速率检测方法应用于环境腐蚀速率检测装置，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器以及与所述主控制器相连接的传感器组件，所述传感器组件中至少包括：至少两个晶体谐振器以及至少两个微控制器，每个晶体谐振器相连接一个微控制器；所述方法包括：在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；所述主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述至少两个计数值各自对应的腐蚀速率；利用至少两个腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。本申请基于晶体谐振器的压电效应，晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面被环境腐蚀的腐蚀速率具有一定的对应关系，本申请通过微控制器对从与之对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值，并利用计数值与腐蚀速率的对应关系，得到目标腐蚀速率。由于本申请在检测环境腐蚀速率的过程中，并没有利用纯银片或纯铜片，而是利用晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面被环境腐蚀的腐蚀速率的对应关系，通过对晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数进行计数的方式，可以直接得到目标腐蚀速率，省去了人利用电子显微镜观察的步骤，排除了电子显微镜的精度、以及人眼的观察能力对环境腐蚀速率检测结果准确性的影响，进而能够提高环境腐蚀速率检测结果的准确性。

并且，经过试验测得，本申请中的上述方式与悬挂纯银片或纯铜片的方式相比，在产生相同精度的环境腐蚀速率检测结果的情况下，本申请中的方案所用检测时长仅为悬挂纯银片或纯铜片的方式所用检测时长的6.7％。本申请中的方案并没有利用纯银片或纯铜片，无需执行样品前期以及后期处理过程，并且无需进行样品的运输，通过本装置的显示器可直接获得当前装置所处环境的腐蚀速率，省去了人利用电子显微镜观察的步骤，排除了电子显微镜的精度、以及人眼的观察能力对环境腐蚀速率检测结果准确性的影响，进而能够提高环境腐蚀速率检测结果的准确性。

图1示出了一种环境腐蚀速率检测方法的流程图，所述环境腐蚀速率检测方法应用于环境腐蚀速率检测装置，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器以及与所述主控制器相连接的传感器组件，主控制器设置在设备主体中，所述传感器组件中至少包括：至少两个晶体谐振器以及至少两个微控制器，每个晶体谐振器相连接一个微控制器；所述方法包括：

步骤S100、在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；

需要说明的是，本申请实施例中的晶体谐振器具体可以为石英晶体谐振器，还可以为其他类型的晶体谐振器，本申请实施例不做具体限定。

本申请实施例中的传感器组件部分的主要功能是对晶体谐振器的震荡频率进行计数操作，并将计数数值传送给设备主体中的主控制器进行运算分析。

需要说明的是，本申请实施例中的主控制器会同时向传感器组件中的每个微控制器发送计数开始信号，每个微控制器接收到计数开始信号之后，则对与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值。

步骤S110、在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；

本申请实施例中只有在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号，并停止计数之后，才会将计数值传输给主控制器，从而保证传输数据的完整性。

步骤S120、所述主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述计数值各自对应的腐蚀速率；

需要说明的是，本申请实施例中主要依据的是晶体谐振器的压电效应，晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面被环境腐蚀的腐蚀质量增加量具有一定的对应关系，晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面单位时间内被环境腐蚀的腐蚀质量增加量的对应关系可以采用如下Sauerbrey方程表达式进行表示：

△f为晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数，△m为晶体谐振器表面电极的腐蚀质量增加量，f_s为晶体谐振器初始(固有)频率，S_{晶体银电极表面积}为晶体银电极表面积，ρ是晶体谐振器的基材石英的密度，25℃下ρ取2.6485g/cm3，K为晶体谐振器频率常数，本申请实施例中的晶体谐振器选用温频系数极小的AT-Cut晶体，K具体取值为1.668×10⁵Hz·cm。

由上述表达式可以看出，由于基频即晶体谐振器原始的固有频率；也就是晶体谐振器生产时的目标频率值，晶体谐振器的基频越高，传感越灵敏，但基频太高则其晶片厚度太小，强度不够，拆开外壳使用会导致极易损坏，因此本申请实施例选择使用基频为10Mhz的晶体谐振器。

对上述Sauerbrey方程表达式进行变形得到如下晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度的对应关系表达式：

其中，Δh_腐蚀厚度为晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度，Δf为晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数，K为晶体谐振器频率常数，K＝1.668×10⁵Hz·cm、ρ是晶体谐振器的基材石英的密度，ρ＝2.6485g/cm³、f为基准晶体频率，f_{基准晶体频率}＝10.000MHz、ρ_Ag是银的密度，ρ_Ag＝10.53g/cm、

为晶体谐振器暴露在待测环境中生成的银化合物的密度，7.752、6.752为比例系数、无单位，此处为典型值，可以由本领域技术人员根据腐蚀生成物来计算。

本申请实施例中依据晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度与时间的对应关系，可以将上述表达式中的晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度除以腐蚀时间，进而将晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度转换为腐蚀速率，进而得到计数值与腐蚀速率的对应关系，主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，可以得到所述计数值各自对应的腐蚀速率。

步骤S130、利用所述腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。

本申请得到多个腐蚀速率之后，可以对多个腐蚀速率进行数据处理，进而得到目标腐蚀速率。

本发明提供了一种环境腐蚀速率检测方法及装置，所述环境腐蚀速率检测方法应用于环境腐蚀速率检测装置，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器以及与所述主控制器相连接的传感器组件，所述传感器组件中至少包括：至少两个晶体谐振器以及至少两个微控制器，每个晶体谐振器相连接一个微控制器；所述方法包括：在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；所述主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述至少两个计数值各自对应的腐蚀速率；利用至少两个腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。本申请基于晶体谐振器的压电效应，晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面被环境腐蚀的腐蚀速率具有一定的对应关系，本申请通过微控制器对从与之对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值，并利用计数值与腐蚀速率的对应关系，得到目标腐蚀速率。由于本申请在检测环境腐蚀速率的过程中，并没有利用纯银片或纯铜片，而是利用晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面被环境腐蚀的腐蚀速率的对应关系，通过对晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数进行计数的方式，可以直接得到目标腐蚀速率，省去了人利用电子显微镜观察的步骤，排除了电子显微镜的精度、以及人眼的观察能力对环境腐蚀速率检测结果准确性的影响，进而能够提高环境腐蚀速率检测结果的准确性。并且，本申请中的上述方法无需执行样品前期以及后期处理，并且无需进行样品的运输，操作过程简单，更加具备实用性。

本申请实施例中的环境腐蚀速率检测方法能够快速传感并获取当前某一时间段内，环境腐蚀速率检测装置所处环境内的环境对电子设备的腐蚀速率及对应等级，速率与等级按ISA71.04标准给出；正常使用情况下，自开机至约3小时后即可输出环境腐蚀速率值，整体检测的时间≤12小时。也就是说，本申请实施例中的环境腐蚀速率检测方法能够提高环境腐蚀的检测速度。环境腐蚀速率检测装置的运行及获得检测结果的过程能够做到无人值守，即无需人工或借助其他设备进行二次计算即可获得相应的可靠的检测结果。环境腐蚀速率检测装置体积小巧，易于携带；检测结果可由自带显示器展示；对外通过蓝牙方式无线通讯，便于使用。

进一步的，本申请图2示出了另一种环境腐蚀速率检测方法的流程图，所述环境腐蚀速率检测方法应用于环境腐蚀速率检测装置，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器以及与所述主控制器相连接的传感器组件，主控制器设置在设备主体中，所述传感器组件中至少包括：至少两个晶体谐振器以及至少两个微控制器，每个晶体谐振器相连接一个微控制器；所述至少两个晶体谐振器包括：一个基准晶体谐振器与至少三个检测晶体谐振器，所述至少两个微控制器包括：一个基准微控制器与至少三个检测微控制器，所述基准晶体谐振器与基准微控制器相连接，每个检测晶体谐振器相连接一个检测微控制器；所述基准晶体谐振器处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器处于直接暴露在环境中的状态，所述方法包括：

步骤S200、在传感器组件中的基准微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的基准微控制器对从基准晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到基准计数值；

需要说明的是，本申请实施例中的基准计数值的个数并不限定，与基准微控制器从基准晶体谐振器中采集脉冲数的采集次数相关。

步骤S210、在传感器组件中的至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，所述传感器组件中的至少三个检测微控制器对从与各自对应的检测晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到至少三个检测微控制器各自对应的检测计数值；

本申请实施例使用常见的49S、49U封装的石英晶体谐振器，本申请实施例中的基准晶体谐振器可以采用49S或49U封装的石英晶体谐振器，基准晶体谐振在使用过程中不拆壳，处于密封状态，由于其不开壳使用，因此其除受温度影响外不再受其他外界因素影响，基准晶体谐振提供一个在当前环境温度中工作频率的基准频率。至少三个检测晶体谐振器可以采用49S封装的石英晶体谐振器，至少三个检测晶体谐振器在使用中需要拆开外壳，将晶片暴露于待测环境中。检测晶体谐振器在使用过程中只需要拆开外壳，操作方便。

需要说明的是，本申请实施例中的步骤S200与步骤S210同时执行，两个步骤不分先后顺序。本申请传感器组件中的至少三个检测微控制器对从与各自对应的检测晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行同步计数，至少三个检测微控制器与基准微控制器进行同步计数，至少三个检测微控制器与基准微控制器最终各自得到的计数值的个数相同。

本申请实施例中每个检测微控制器都会对应得到一组检测计数值，每组检测计数值的个数并不限定，与检测微控制器从检测晶体谐振器中采集脉冲数的采集次数相关。

本申请实施例中设备主体是该环境腐蚀速率检测装置完成各项功能的中枢，设备主体中还可以包括：显示器、温湿度传感器、实时时钟芯片或通讯设备中的至少一种，当然，设备主体中还可以包括其他设备，本申请实施例不做具体限定。

需要说明的是，设备主体的主控制器嵌入式常规逻辑设计为：主控制器上电后进行自动复位，确保程序从指定位置起开始执行，随后设置全局变量及缓冲区，由于后续涉及运算量较大，且中间数据较多，为避免因中间数据占用空间过大，此处变量、数组均直接指定长度与位宽。随后对设备主体中的各功能模块(例如存储器、实时时钟、温湿度传感器、通讯通道、显示器等。)进行初始化操作，完成初始化操作后刷新屏幕显示欢迎界面。

此后，为确保从传感器组件中接收到的数据值的可信度，先待机15分钟，此时主控制器、传感器组件均不进行工作。随后开始进入循环体，主控制器开始向传感器组件发出计数开始信号，同时开始进行计时。

步骤S220、在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，所述传感器组件中的基准微控制器以及至少三个检测微控制器停止计数，基准微控制器按照基准计数值的采集顺序，将基准计数值依次传输至主控制器，同时所述至少三个检测微控制器各自按照检测计数值的采集顺序，将检测计数值依次传输至所述主控制器；

主控制器会同步向基准微控制器与至少三个检测微控制器发送计数停止信号。

需要说明的是，计数预设时间(例如10s，本申请不做具体限定)之后，主控制器向传感器组件发送计数停止信号，所述传感器组件中的基准微控制器以及至少三个检测微控制器停止计数。随后控制逻辑芯片选择数据通道；选择1号通道后向传感器组件中的基准微控制器发送获取计数值信号，依次类推，向至少三个检测微控制器发送获取计数值信号。基准微控制器按照基准计数值的采集顺序，将基准计数值依次传输至主控制器，同时所述至少三个检测微控制器各自按照检测计数值的采集顺序，将检测计数值依次传输至所述主控制器。

需要说明的是，主控制器在每次接收到检测计数值以及基准计数值之后，都会对计数值进行数据校验，若校验得出获取到计数值为0x00，即未获取到数据，则判定为传感器组件故障，同时刷新屏幕报错。若校验计数值正常，则累加一次采集次数；随后对采集次数进行判断，若未达到500次，则继续循环采集数据，若已达500次，则先对缓冲区中的历史数据进行移位处理。由于缓冲区是一个FIFO(First Input First Output，先入先出队列)栈，对缓冲区中的历史数据进行移位处理的方式可以减小存储空间占用量；到达500次时，可以截取350～500次采集的检测计数值以及基准计数值用作后续处理，也可以将500次采集到的所有检测计数值以及基准计数值用作后续处理，本申请实施例不做具体限定。

步骤S230、所述主控制器将每次从至少三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值；

主控制器每次都会接收到至少三个检测计数值以及一个基准计数值，每次接收到的至少三个检测计数值以及一个基准计数值为同一个单位时间内分别从基准晶体谐振器以及检测晶体谐振器中采集的脉冲数，具有可比性。

主控制器将每次从至少三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并取绝对值，得到差值绝对值，每个检测微控制器都对应得到一组差值绝对值，每个检测微控制器对应的差值绝对值的个数本申请并不做具体限定，与检测微控制器从检测晶体谐振器中采集脉冲数的采集次数相关。

主控制器将每次从至少三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并取绝对值，将得到的差值绝对值存入相应缓冲区，作为各检测微控制器各自对应的差值计数值。

步骤S240、依据所述差值计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述差值计数值各自对应的检测腐蚀速率；

本申请实施例基于晶体谐振器的压电效应，晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面被环境腐蚀的腐蚀速率具有一定的对应关系，将该对应关系做简单变形处理，得到差值计数值与腐蚀速率的对应关系，从而利用差值计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述差值计数值各自对应的检测腐蚀速率，每一个差值计数值对应一个检测腐蚀速率。

步骤S250、利用所述检测腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。

本申请实施例中利用所述检测腐蚀速率，得到目标腐蚀速率的过程可以为：计算同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比；在两两检测腐蚀速率之间的差值百分比都小于预设百分比阈值(例如10％，本申请并不做具体限定)的情况下，将同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中速率数值大小属于中间位置的检测腐蚀速率作为该采集时刻对应的目标腐蚀速率。

如果至少三个检测腐蚀速率中速率数值大小属于中间位置的检测腐蚀速率为一个，那么则将该属于中间位置的检测腐蚀速率作为目标腐蚀速率，如果至少三个检测腐蚀速率中速率数值大小属于中间位置的检测腐蚀速率为两个，可以将属于中间位置的两个检测腐蚀速率中的任意一个作为目标腐蚀速率，还可以取属于中间位置的两个检测腐蚀速率的平均值作为目标腐蚀速率，本申请并不做具体限定。

本申请实施例中可以采用任何的差值百分比计算公式来计算同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比，本申请并不做具体限定。

可选的，在存在任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比大于等于预设百分比阈值的情况下，对主控制器接收到的检测计数值与基准计数值进行执行异常数据检测操作，如运行结果慎判函数，内容为对缓冲区内存储的计数值进行判断，判断是否曾经出现异常数据(如远超出10000000、0等)，如果检测到异常数据，则向显示屏幕返回出错提示信息；如果未检测到异常数据，则返回腐蚀速率偏差大的提示信息。完成上述操作之后，读取RTC数值、温湿度数值、并重整数据格式，写入Flash中；写入完成后执行写入检查程序。

需要说明的是，本申请实施例在得到每一采集时刻对应的目标腐蚀速率之后，可以对每一采集时刻对应的目标腐蚀速率进行数据处理(如取平均值运算)，得到检测时间段内对应的最终目标腐蚀速率。

本申请实施例在得到最终目标腐蚀速率之后，最终目标腐蚀速率可以采用ISA71.04标准中的计量单位即

来表示；并按ISA71.04标准给出的环境等级计算方式，依据最终目标腐蚀速率得到相应的环境等级(如G1、G2、G3、GX等)。

本申请上述实施例设置一个基准晶体谐振器与至少三个检测晶体谐振器，所述至少两个微控制器包括：一个基准微控制器与至少三个检测微控制器，所述基准晶体谐振器与基准微控制器相连接，每个检测晶体谐振器相连接一个检测微控制器；所述基准晶体谐振器处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器处于直接暴露在环境中的状态，利用基准晶体谐振器以及检测晶体谐振器来产生频率信号，主控制器将每次从至少三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值，依据所述差值计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述差值计数值各自对应的检测腐蚀速率，能够减轻温度对晶体谐振器频率变化的影响。同时设置至少三个检测晶体谐振器同时工作，能够有效避免因晶体谐振器自身差异或异常故障导致无法检测到腐蚀速率，具有更强的环境适应性，并能够解决目标腐蚀速率检测结果不准确的问题。

为了进一步提高目标腐蚀速率检测结果的准确性，屏蔽环境中温度或者湿度对检测结果的影响，本申请实施例中在主控制器将每次从三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值之后，还包括：

将各检测微控制器各自对应的差值计数值输入到预先设置的S-G滤波器中，得到S-G滤波结果；将S-G滤波结果进行时-频域转换，得到频域S-G滤波结果；将所述频域S-G滤波结果输入到预先设置的数字低通滤波器中，得到频域低通滤波结果；将所述频域低通滤波结果进行频-时域转换，得到时域低通滤波结果；相应的，本申请实施例可以依据所述时域低通滤波结果与腐蚀速率的对应关系，得到所述时域低通滤波结果各自对应的时域检测腐蚀速率。

本申请使用的腐蚀速率检测的基本原理是Sauerbrey方程，石英晶体谐振器上由于腐蚀物生成而引起质量增加，可以由该方程导出其质量增加对应的频率变化量，在本申请中，将频率变化量转化为传感器组件中的微控制器驱动晶体谐振器进行单位时间内计数的计数值，通过对一段时间内计数值的计算，便可依据Sauerbrey方程推导出腐蚀量的变化。

实际使用中，由于石英晶体谐振器频率变化不仅与腐蚀物生成质量有关系，温度的变化、湿度的变化等各种环境因素的影响都会引起石英晶体谐振器频率的变化。但温度与湿度的变化既是影响腐蚀物生成质量的干扰因素，又是实质性影响环境腐蚀速率的重要参数，如温度的变化会导致石英晶体谐振器自身参数漂移，进而引起石英晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数变化；但从腐蚀角度看，环境温度的升高会实质性加快腐蚀的速率。再如湿度变化，湿度变化会使得石英晶体谐振器表面短暂生成水膜，水膜会对石英晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数产生影响，但无论是检测中还是实际使用环境中，湿度的变化尤其是水膜的存在亦会影响腐蚀速率；因此温度湿度的双重作用使得去除温湿度干扰的方法不能单一考虑其中一项影响，否则会影响数据准确性，并使得检测结果可信度大大降低。

本发明针对环境中的温度以及湿度影响因素对检测结果的影响，采用的是压缩时间的数字低通滤波的方式，对由于环境中的温度以及湿度影响因素导致设备自身参数变化引起的系统误差，采用Savitzky-Golay滤波(以下简称S-G滤波)进行消除。

首先，为消除由于环境中的温度以及湿度影响因素导致设备自身参数变化引起的系统误差，使数字低通滤波更好的执行，可在数字低通滤波前先进行S-G滤波；其在时域内进行，该算法在滤除噪声的同时可以确保信号的形状、宽度不变，因此适合在低通滤波处理前执行。使用该算法可以消除由于设备自身造成的计数信号的毛刺，由于微控制器是使用计数器在单位时间内计数，因此会出现由于主控制器定时器与微控制器的定时器之间的微小差异(数量级为us级)造成计数结果出现数值摆动(范围为1～10的摆动，折合频率差值为0.18～1.8Hz)，为了消除数值摆动的现象，使用S-G滤波算法对该问题进行处理，进而消除由于环境中的温度以及湿度影响因素导致设备自身参数变化引起的系统误差。

本申请再将各检测微控制器各自对应的差值计数值输入到预先设置的S-G滤波器中，得到S-G滤波结果之后；将S-G滤波结果进行时-频域转换，得到频域S-G滤波结果；将所述频域S-G滤波结果输入到预先设置的数字低通滤波器中进行低通滤波。

具体来说，将S-G滤波结果进行时-频域转换，得到频域S-G滤波结果之后，在频域下其各种因素引起的变化有鲜明的特征，即由于腐蚀因素造成的质量变化对应的计数值变化呈现直流分量的特征，且由于温度湿度的变化并不完全是干扰因素，例如温度升高、湿度加大亦会造成腐蚀的加快，这一部分腐蚀的增加量可以称为是温湿度在引起腐蚀增加方面的分量，则另一部分就是单纯的由于温度变化或湿度变化引起的石英晶体谐振器频率变化的干扰，这部分干扰分量则会呈现一定的频率特性。因此对该段时间内的数据进行时频转换后，进行低通滤波，以获得较为纯净的腐蚀增加量引起的计数值的变化。通过低通滤波将非直流分量的特征滤除，保留直流分量的特征。

此处使用IIR方式设计巴特沃斯低通滤波器，模拟一定的采样频率、以模拟的采样频率对应计算截止频率、通带增益、阻带衰减等参数，设计二阶巴特沃斯数字滤波器实现滤波算法。

数字低通滤波器意在将一段时间内，石英晶体谐振器由于任何原因引起的质量变化(包括腐蚀引起的变化，也包括由温度、湿度等干扰因素引起的变化)对应的计数值变化进行时间窗压缩。

由于微控制器采集频率很低，本发明的微控制器在环境采集时相邻两采样点间隔约20s，不利于直接使用数字低通滤波器；因此本申请对采集的数百点数据先于单片机缓冲区存储，待缓冲区满后，按fs＝200Hz(也可使用其他数值，本申请并不做具体限定)进行操作，对时间窗整体拉长或压缩，提取到频域低通滤波结果后，再按照时间窗压缩的情况拉长为原有长度，将所述频域低通滤波结果进行频-时域转换，得到时域低通滤波结果；相应的，本申请实施例可以依据所述时域低通滤波结果与腐蚀速率的对应关系，得到所述时域低通滤波结果各自对应的时域检测腐蚀速率，进而消除温度以及湿度影响因素对检测结果的影响。参照图3为未执行S-G滤波以及数字低通滤波步骤得到的腐蚀速率变化情况示意图，图3中坐标系的横坐标为时间，单位为秒，纵坐标为根据采集到的石英晶体谐振器频率变化而折算的已腐蚀量(未执行S-G滤波以及数字低通滤波)的初始值。图4为未执行S-G滤波以及数字低通滤波步骤得到的腐蚀速率变化情况的频谱图，图4中坐标系的横坐标为频率(Hz)；纵坐标为幅值(dB)。图5为执行S-G滤波以及数字低通滤波步骤得到的腐蚀速率变化情况示意图，图5中坐标系的横坐标为时间，单位为秒，纵坐标为根据采集到的石英晶体谐振器频率变化而折算的已腐蚀量(执行S-G滤波以及数字低通滤波)的值。

另一方面，本申请中的方法还包括：主控制器接收中断服务指令，并依据所述中断服务指令执行相应的中断操作，所有中断服务指令完成后，返回执行常规逻辑。

设备主体的主控制器嵌入式中断服务函数逻辑设计为：当主控制器接收中断服务指令后，进入中断服务程序，首先判断服务内容；若中断服务指令为修改时间数值指令，则主控制器刷新显示屏的屏幕，在显示屏的屏幕上提示用户开始进行时间校准设置，并对接收到的用户设置时间校准信息进行分析，对应修改RTC(Real_Time Clock，实时时钟)数值；修改完成后刷新屏幕提示用户时间修改已完成。

若中断服务指令为修改设备蓝牙名称或设备自身编号(蓝牙名称及设备自身编号为在使用云服务时，具备的唯一的设备编码，便于组网使用)，则主控制器刷新屏幕提示用户开始进行修改设备蓝牙名称或设备自身编号，并对接收到的修改内容进行分析，对应修改设备蓝牙名称或设备自身编号变量值；修改完成后刷新屏幕提示用户设备蓝牙名称或设备自身编号修改已完成。

若中断服务指令为为读取历史数据，则主控制器刷新屏幕提示用户历史数据开始读取，主控制器开始读取Flash内容，并分成单页大小存入缓冲区，缓冲区存满后开始通过有线/无线链路对外发送数据至上位机或终端，数据全部发送完成后刷新屏幕提示历史数据读取完成。

下面对本发明实施例提供的一种环境腐蚀速率检测装置进行介绍，下文描述的一种环境腐蚀速率检测装置可与上文介绍的环境腐蚀速率检测方法相互对应参照。

图6为本发明实施例提供的环境腐蚀速率检测装置的结构框图，参照图6，该环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器10以及与所述主控制器10相连接的传感器组件2，主控制器10设置在设备主体1中，所述传感器组件2中至少包括：至少两个晶体谐振器20以及至少两个微控制器21，每个晶体谐振器20相连接一个微控制器21；

传感器组件中的每个微控制器用于从主控制器接收计数开始信号，并在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器用于对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；

传感器组件中的每个微控制器还用于从主控制器接收计数停止信号，并在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器用于停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；

所述主控制器用于依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述计数值各自对应的腐蚀速率；利用所述腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。

需要说明的是，本申请实施例中设备主体是该环境腐蚀速率检测装置完成各项功能的中枢，设备主体中除了包括主控制器之外，还可以包括：复位电路、外围电路、逻辑芯片、显示器、温湿度传感器、非易失性存储芯片、实时时钟芯片、液晶显示器驱动芯片、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)液晶显示器、通讯设备或电源中的至少一种，当然，设备主体中还可以包括其他设备，本申请实施例不做具体限定。

设备主体能够通过显示器显示当前环境的腐蚀速率、环境温湿度数据、以及其他操作的功能提示；设备主体部分装有的温湿度传感器以感应环境温度及湿度；装有的非易失性存储芯片，能够存储检测过程中的数据；装有的实时时钟芯片提供日期时间；装有的通讯设备(如蓝牙通讯设备)以提供对外通信的无线通信数据链路；装有的通讯设备(如RS232/485通讯芯片)以提供对外通信的有线数据链路；装有的电源(如电池组模块)，为设备提供稳定输出的电压。通讯设备还可以由所有采用IEEE802.11标准的局域网方式替代；也可以由采用IEEE802.15.4标准的自组网实现；也可以由采用GSM(GlobalSystemforMobile Communications，全球移动通信系统)/CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)/LTE(Long TermEvolution，长期演进)等技术的广域网实现。

需要说明的是，本申请实施例中的传感器组件可以使用石英晶体谐振器加运算放大器构成方波发生电路，再用微控制器的计数器实现计数。

本申请实施例还提供了另外一种环境腐蚀速率检测装置，下文描述的环境腐蚀速率检测装置可与上文介绍的环境腐蚀速率检测方法相互对应参照。图7为本发明实施例提供的另外一种环境腐蚀速率检测装置的结构框图，参照图7，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：

主控制器10’以及与所述主控制器10’相连接的传感器组件2’，主控制器10’设置在设备主体1’中，所述传感器组件2’中至少包括：一个基准晶体谐振器200与至少三个检测晶体谐振器210，一个基准微控制器300与至少三个检测微控制器310，所述基准晶体谐振器200与基准微控制器300相连接，每个检测晶体谐振器210相连接一个检测微控制器310；所述基准晶体谐振器200处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器210处于直接暴露在环境中的状态。

传感器组件还包括：外围电路与复位电路，外围电路指使该传感器组件稳定运行的最小单片机系统的电路，由于传感器组件中的器件使用时为同时开始/停止工作，因此，传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器使用了同一套复位电路，此处使用的是上电复位电路，目的在于使单片机在通电启动时能够从内部ROM的指定位置开始运行程序，保障功能的正常运行。

可选的，传感器组件与设备主体部分通讯使用UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发传输器)异步串行通讯方式进行，传感器组件通过接插件与设备主体进行连接。

传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器用于从主控制器中接收计数开始信号，在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的基准微控制器用于对从基准晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到基准计数值；

同时所述传感器组件中的至少三个检测微控制器用于对从与各自对应的检测晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到至少三个检测微控制器各自对应的检测计数值；

传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器还用于从主控制器中接收计数停止信号，在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，所述传感器组件中的基准微控制器以及至少三个检测微控制器用于停止计数，基准微控制器按照基准计数值的采集顺序，将基准计数值依次传输至主控制器，同时所述至少三个检测微控制器各自按照检测计数值的采集顺序，将检测计数值依次传输至所述主控制器；

主控制器用于将每次从至少三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值；依据所述差值计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述差值计数值各自对应的检测腐蚀速率；利用所述检测腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。

所述主控制器利用所述检测腐蚀速率，得到目标腐蚀速率具体包括：

主控制器计算同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比；在两两检测腐蚀速率之间的差值百分比都小于预设百分比阈值的情况下，将同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中速率数值大小属于中间位置的检测腐蚀速率作为该采集时刻对应的目标腐蚀速率。

主控制器在计算同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比之后，主控制器还用于：

在存在任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比大于等于预设百分比阈值的情况下，对接收到的检测计数值与基准计数值进行执行异常数据检测操作；如果检测到异常数据，则返回出错提示信息；如果未检测到异常数据，则返回腐蚀速率偏差大的提示信息。

本申请中的环境腐蚀速率检测装置还包括：S-G滤波器以及数字低通滤波器，相应的，在所述主控制器将每次从三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值之后，还包括：

主控制器将各检测微控制器各自对应的差值计数值输入到预先设置的S-G滤波器中，得到S-G滤波结果；主控制器将S-G滤波结果进行时-频域转换，得到频域S-G滤波结果；主控制器将所述频域S-G滤波结果输入到预先设置的数字低通滤波器中，得到频域低通滤波结果；将所述频域低通滤波结果进行频-时域转换，得到时域低通滤波结果；相应的，主控制器依据所述时域低通滤波结果与腐蚀速率的对应关系，得到所述时域低通滤波结果各自对应的时域检测腐蚀速率。

主控制器还用于接收中断服务指令，并依据所述中断服务指令执行相应的中断操作。

需要说明的是，本申请实施例中设备主体是该环境腐蚀速率检测装置完成各项功能的中枢，设备主体中除了包括主控制器之外，还可以包括：复位电路、外围电路、逻辑芯片、显示器、温湿度传感器、非易失性存储芯片、实时时钟芯片、液晶显示器驱动芯片、OLED液晶显示器、通讯设备或电源中的至少一种，当然，设备主体中还可以包括其他设备，本申请实施例不做具体限定。

主控制器采用是ARM架构的基于Cortex-M3内核的32位高性能处理器；复位电路与外围电路指能够使得主控芯片稳定运行的最小功能电路；逻辑芯片采用三态门逻辑芯片，为减少对主控制器的硬件资源占用，三态门可由数据选择器、模拟开关等类似功能的逻辑器件替代。使用三态门对传感器组件部分的基准微控制器与至少三个检测微控制器的通讯信号进行选择，只需占用主控制器的一个UART接口及4个普通I/O口即可。

温湿度传感器与主控制器以IIC方式通讯，此设备设计中，使用普通I/O口模拟IIC(Inter-Integrated Circuit，集成电路总线)通讯方式进行，以减少对主控制器硬件资源的占用。采用非易失性存储芯片(Flash)，容量为16Mbit，与主控制器采用SPI通讯方式进行，此处使用主控制器的SPI(Serial PeripheralInterface，串行外设接口)2号接口与非易失性存储芯片通讯。高精度的实时时钟芯片配合32.768KHz晶体使用，为设备提供准确的时间数据，与主控制器以IIC方式通讯，此处使用主控制器的IIC 1号接口连接。OLED液晶显示器驱动芯片使用SPI方式与主控制器通讯，此处使用SPI1号接口与主控制器连接。选用的蓝牙通讯芯片可提供最高2Mbps的传输速率。设备主体提供RS232/485通讯接口，实现对外的有线通讯链路。为保障在特定工作条件下的使用，设备提供24V、5V两种电压值的电源接口，因此内部设置24V转5V以及5V转3.3V的DC-DC电压转换电路；为实现较长时间的无人值守的工作，装置内置聚合物锂电池组。

基准微控制器与至少三个检测微控制器嵌入式逻辑设计为：上电后进行自动复位，确保程序从指定位置起开始执行，对Flash初始化，随后对32位定时器进行初始化，此处对单片机时钟进行配置，内部程序执行等工作使用微控制器内置RC振荡器，这里使用微控制器的TIME32B0定时器；初始化定时器后，对温湿度传感器进行初始化，对UART通道进行初始化，并设置波特率为9600bps，此波特率与主控芯片的UART5的波特率一致，然后对OLED初始化，完成初始化工作后，首次刷新屏幕启动界面。基准微控制器与至少三个检测微控制器进入休眠状态，等待15分钟，为保证石英晶体谐振器数据的稳定，在休眠时不关闭外部晶振(即此设备使用的晶体谐振器)；若基准微控制器与至少三个检测微控制器收到来自主控制器的计数开始信号，则开始使用TIME32B0进行计数，直至收到计数停止信号后停止计数，完成计数后，立即将TIME32B0的寄存器TC中的数值转存至发送缓冲区；当收到来自主控芯片的数据发送信号后，将数据从UART口发送，确认发送完成后，基准微控制器与至少三个检测微控制器再度进入休眠状态。

综上所述：

本发明提供了一种环境腐蚀速率检测方法及装置，所述环境腐蚀速率检测方法应用于环境腐蚀速率检测装置，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器以及与所述主控制器相连接的传感器组件，所述传感器组件中至少包括：至少两个晶体谐振器以及至少两个微控制器，每个晶体谐振器相连接一个微控制器；所述方法包括：在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；所述主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述至少两个计数值各自对应的腐蚀速率；利用至少两个腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。本申请基于晶体谐振器的压电效应，晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面被环境腐蚀的腐蚀速率具有一定的对应关系，本申请通过微控制器对从与之对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值，并利用计数值与腐蚀速率的对应关系，得到目标腐蚀速率。由于本申请在检测环境腐蚀速率的过程中，并没有利用纯银片或纯铜片，而是利用晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器表面被环境腐蚀的腐蚀速率的对应关系，通过对晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数进行计数的方式，可以直接得到目标腐蚀速率，省去了人利用电子显微镜观察的步骤，排除了电子显微镜的精度、以及人眼的观察能力对环境腐蚀速率检测结果准确性的影响，进而能够提高环境腐蚀速率检测结果的准确性。

本说明书中所公开的各个实施例所用硬件各器件间的各接口和通讯方式均不限于上文所述的方式；如UART接口也可以通过如IIC、SPI等方式实现；微控制器的类型亦不限于ARM架构下的Cortex-M3内核，其它架构的微控制器都属于本申请的保护范围；上文嵌入式逻辑中采用的TIME32B0定时器为举例，也可使用微控制器内部的其他定时器实现，也可以使用外部定时器实现，本申请实施例不做具体限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种环境腐蚀速率检测方法，其特征在于，所述环境腐蚀速率检测方法应用于环境腐蚀速率检测装置，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器以及与所述主控制器相连接的传感器组件，所述传感器组件中至少包括：至少两个晶体谐振器以及至少两个微控制器，每个晶体谐振器相连接一个微控制器；所述方法包括：

在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；

在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；

所述主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述计数值各自对应的腐蚀速率；

利用所述腐蚀速率，得到目标腐蚀速率；

所述计数值与腐蚀速率的对应关系的确定过程包括：

确定晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度的对应关系表达式：

其中，Δh_腐蚀厚度为晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度，Δf为晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数，K为晶体谐振器频率常数，ρ是晶体谐振器的基材石英的密度，f_{基准晶体频率}为基准晶体频率，ρ_Ag是银的密度，

为晶体谐振器暴露在待测环境中生成的银化合物的密度；

依据晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度与时间的对应关系，将上述表达式中的晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度除以腐蚀时间，将晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度转换为腐蚀速率，得到计数值与腐蚀速率的对应关系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述至少两个晶体谐振器包括：一个基准晶体谐振器与至少三个检测晶体谐振器，所述至少两个微控制器包括：一个基准微控制器与至少三个检测微控制器，所述基准晶体谐振器与基准微控制器相连接，每个检测晶体谐振器相连接一个检测微控制器；所述基准晶体谐振器处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器处于直接暴露在环境中的状态的情况下；所述在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值的过程包括：

在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的基准微控制器对从基准晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到基准计数值；

同时所述传感器组件中的至少三个检测微控制器对从与各自对应的检测晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到至少三个检测微控制器各自对应的检测计数值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述至少两个晶体谐振器包括：一个基准晶体谐振器与至少三个检测晶体谐振器，所述至少两个微控制器包括：一个基准微控制器与至少三个检测微控制器，所述基准晶体谐振器与基准微控制器相连接，每个检测晶体谐振器相连接一个检测微控制器；所述基准晶体谐振器处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器处于直接暴露在环境中的状态的情况下；所述在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器的过程包括：

在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，所述传感器组件中的基准微控制器以及至少三个检测微控制器停止计数，基准微控制器按照基准计数值的采集顺序，将基准计数值依次传输至主控制器，同时所述至少三个检测微控制器各自按照检测计数值的采集顺序，将检测计数值依次传输至所述主控制器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述至少两个晶体谐振器包括：一个基准晶体谐振器与至少三个检测晶体谐振器，所述至少两个微控制器包括：一个基准微控制器与至少三个检测微控制器，所述基准晶体谐振器与基准微控制器相连接，每个检测晶体谐振器相连接一个检测微控制器；所述基准晶体谐振器处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器处于直接暴露在环境中的状态的情况下；所述主控制器依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述计数值各自对应的腐蚀速率的过程包括：

所述主控制器将每次从至少三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值；

依据所述差值计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述差值计数值各自对应的检测腐蚀速率；

相应的，所述利用所述腐蚀速率，得到目标腐蚀速率的过程包括：

利用所述检测腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用所述检测腐蚀速率，得到目标腐蚀速率的过程包括：

计算同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比；

在两两检测腐蚀速率之间的差值百分比都小于预设百分比阈值的情况下，将同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中速率数值大小属于中间位置的检测腐蚀速率作为该采集时刻对应的目标腐蚀速率。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在计算同一采集时刻对应的至少三个检测腐蚀速率中任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比之后，还包括：

在存在任意两个检测腐蚀速率之间的差值百分比大于等于预设百分比阈值的情况下，对主控制器接收到的检测计数值与基准计数值进行执行异常数据检测操作；

如果检测到异常数据，则返回出错提示信息；

如果未检测到异常数据，则返回腐蚀速率偏差大的提示信息。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述主控制器将每次从三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值之后，还包括：

将各检测微控制器各自对应的差值计数值输入到预先设置的S-G滤波器中，得到S-G滤波结果；

将S-G滤波结果进行时-频域转换，得到频域S-G滤波结果；

将所述频域S-G滤波结果输入到预先设置的数字低通滤波器中，得到频域低通滤波结果；

将所述频域低通滤波结果进行频-时域转换，得到时域低通滤波结果；

相应的，所述依据所述差值计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述差值计数值各自对应的检测腐蚀速率的过程包括：

依据所述时域低通滤波结果与腐蚀速率的对应关系，得到所述时域低通滤波结果各自对应的时域检测腐蚀速率。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：主控制器接收中断服务指令，并依据所述中断服务指令执行相应的中断操作。

9.一种环境腐蚀速率检测装置，其特征在于，所述环境腐蚀速率检测装置至少包括：主控制器以及与所述主控制器相连接的传感器组件，主控制器设置在设备主体中，所述传感器组件中至少包括：至少两个晶体谐振器以及至少两个微控制器，每个晶体谐振器相连接一个微控制器；

传感器组件中的每个微控制器用于从主控制器接收计数开始信号，并在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的每个微控制器用于对从与各自对应的晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到计数值；

传感器组件中的每个微控制器还用于从主控制器接收计数停止信号，并在传感器组件中的每个微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，传感器组件中的每个微控制器用于停止计数，并按照计数值的采集顺序，将计数值依次传输至主控制器；

所述主控制器用于依据计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述计数值各自对应的腐蚀速率；利用所述腐蚀速率，得到目标腐蚀速率；

所述计数值与腐蚀速率的对应关系的确定过程包括：

确定晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数与晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度的对应关系表达式：

其中，Δh_腐蚀厚度为晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度，Δf为晶体谐振器单位时间内产生的脉冲数，K为晶体谐振器频率常数，ρ是晶体谐振器的基材石英的密度，f_{基准晶体频率}为基准晶体频率，ρ_Ag是银的密度，

为晶体谐振器暴露在待测环境中生成的银化合物的密度；

依据晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度与时间的对应关系，将上述表达式中的晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度除以腐蚀时间，将晶体谐振器单位时间内表面被环境腐蚀的腐蚀厚度转换为腐蚀速率，得到计数值与腐蚀速率的对应关系。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述至少两个晶体谐振器包括：一个基准晶体谐振器与至少三个检测晶体谐振器，所述至少两个微控制器包括：一个基准微控制器与至少三个检测微控制器，所述基准晶体谐振器与基准微控制器相连接，每个检测晶体谐振器相连接一个检测微控制器；所述基准晶体谐振器处于密封状态，所述至少三个检测晶体谐振器处于直接暴露在环境中的状态；

传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器用于从主控制器中接收计数开始信号，在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数开始信号之后，传感器组件中的基准微控制器用于对从基准晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到基准计数值；

同时所述传感器组件中的至少三个检测微控制器用于对从与各自对应的检测晶体谐振器中接收到的单位时间内的脉冲数进行计数，得到至少三个检测微控制器各自对应的检测计数值；

传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器还用于从主控制器中接收计数停止信号，在传感器组件中的基准微控制器与至少三个检测微控制器接收到主控制器发送的计数停止信号之后，所述传感器组件中的基准微控制器以及至少三个检测微控制器用于停止计数，基准微控制器按照基准计数值的采集顺序，将基准计数值依次传输至主控制器，同时所述至少三个检测微控制器各自按照检测计数值的采集顺序，将检测计数值依次传输至所述主控制器；

主控制器用于将每次从至少三个检测微控制器接收到的检测计数值分别与该次接收到的基准计数值做差值运算，并将各自得到的差值绝对值作为各检测微控制器各自对应的差值计数值；依据所述差值计数值与腐蚀速率的对应关系，得到所述差值计数值各自对应的检测腐蚀速率；利用所述检测腐蚀速率，得到目标腐蚀速率。

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