CN2779388Y - 缓蚀剂快速评定仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种缓蚀剂快速评定仪，具有浸置于腐蚀介质中的被测电极、参考电极及辅助电极，还包括由所述三种电极与第一～三运算放大器、电子开关、电子开关组及单片机组成的测量电路，其中单片机的输出端经数/模转换器接至第二运算放大器的负相端，第二运算放大器的输出端与辅助电极相连；参考电极通过模/数转换器接至单片机的输入端，第二运算放大器的负相端经电子开关接至第一运算放大器的输出端及负相端；被测电极与第三运算放大器的负相端相连，该第三运算放大器的输出端通过模/数转换器接至单片机的输入端，在第三运算放大器的负相端及输出端之间设有电子开关组。本实用新型具有工作快速高效，测试准确可靠的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种评价缓蚀剂的测试设备，具体地说是缓蚀剂快速评定仪。
背景技术
在石油化工、电力的工业生产中使用大量的循环冷却水，换热设备会遭到腐蚀破坏；油田开采时，因采出原油含有大量的水、H2S和HCL等杂质，对生产管线造成严重的腐蚀破坏，因此生产中需要对这些腐蚀环境添加大量的缓冲剂以减缓对设备的腐蚀。此前对缓冲剂的研究、筛选、评价都采用挂片失重方法，对腐蚀前后的试片进行称重来获得腐蚀速率和缓冲效率等，存在的问题是测量周期长，一般需要三至一周的时间，另外存在人为因素的影响使测量不准确和重复性差，数据处理繁琐。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种测量周期短且测量数据准确的缓蚀剂快速评定仪。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
还包括由所述三种电极与第一～三运算放大器、电子开关、电子开关组及单片机组成的测量电路，具体结构为：单片机的经数/模转换器接至第二运算放大器的负相端，第二运算放大器的输出端与辅助电极相连，浸置于腐蚀介质中的参考电极接至第一运算放大器的正相端，该第一运算放大器的输出端通过模/数转换器接至单片机，第二运算放大器的负相端经电子开关接至第一运算放大器的输出端及负相端，浸置于腐蚀介质中的被测电极与第三运算放大器的负相端相连，该第三运算放大器的输出端通过模/数转换器与单片机相连，在第三运算放大器的负相端及输出端之间设有电子开关组，电子开关及电子开关组的控制端与单片机相连。
所述第二运算放大器及第三运算放大器的正相端接地；在所述数/模转换器与第二运算放大器的负相端之间设有第一电阻，第二运算放大器的负相端通过第二电阻及一电压源接地；所述电子开关的回路中串联有第三电阻，电子开关组回路中的每个开关串联一个取样电阻；所述单片机还与计算机进行通讯连接。
本实用新型具有以下优点：
1.工作快速高效，测试准确可靠。本实用新型采用腐蚀化学极化阻力原理，通过计算机控制测试过程，消除了人为因素的影响，可更加快速、准确地获得测量结果，对缓冲剂的测试评定能够在几小时或几十分钟内完成，比现有技术提高了几十倍。
2.智能化高，数据处理方便。本实用新型一切测量工作由仪器和计算机完成，消除了人为因素的影响，数据处理也由计算机软件完成。
3.仪器可在实验室应用，也可以直接在现场进行在线测量。
附图说明
图1为本实用新型电气原理图；
图2为利用本实用新型测得的两组缓蚀剂配方的腐蚀速率趋势曲线图。
具体实施方式
本实用新型利用极化曲线的线性段测量腐蚀体系的极化阻力Rp，其大小表征了金属在某一介质下腐蚀的难易程度，由极化阻力Rp计算出腐蚀速率，再通过腐蚀速率评价缓蚀剂的缓蚀效果。腐蚀速率可用下面两种方法表示，一种是深度单位，是表示单位时间的腐蚀深度，单位：毫米/年；另一种是电流单位，是表示单位面积金属的自腐蚀电流，单位是mA/cm2。
如图1所示，本实用新型具有测试用的电极，即被测电极WE、参考电极RE及辅助电极CE，三者均被浸于腐蚀介质中，还包括由所述三种电极与第一～三运算放大器A1～A3、电子开关S1、电子开关组S2及单片机CPU组成的测量电路，具体结构为：单片机CPU经数/模转换器D/A接至第二运算放大器A2的负相端，第二运算放大器A2的输出端与辅助电极CE相连，浸置于腐蚀介质中的参考电极RE接至第一运算放大器A1的正相端，该第一运算放大器A1的输出端通过模/数转换器A/D接至单片机CPU，第二运算放大器A2的负相端经电子开关S1接至第一运算放大器A1的输出端及负相端，浸置于腐蚀介质中的被测电极WE与第三运算放大器A3的负相端相连，该第三运算放大器A3的输出端通过模/数转换器A/D与单片机CPU相连，在第三运算放大器A3的负相端及输出端之间设有电子开关组S2，电子开关S1及电子开关组S2的控制端与单片机CPU相连，第二运算放大器A2及第三运算放大器A3的正相端接地；在所述数/模转换器D/A与第二运算放大器A2的负相端之间设有第一电阻R1，第二运算放大器A2的负相端通过第二电阻R2及一电压源接地；所述电子开关S1的回路中串联有第三电阻R3，电子开关组S2回路中的每个开关串联一个取样电阻Rf；所述单片机CPU还与计算机进行通讯连接。
根据图1中所示的设计各点电位分别为U1＝U2＝(参考电极的电位-被测电极的电位)、U3＝U4＝0、U5＝U6＝0、I1+I2＝I3，ΔE为是极化电压。
首先电子开关S1断开，由第一运算放大器A1测出参考电极RE和被子测电极WE的电位差，也是自腐蚀电位的负数-Ecorr，将-Ecorr输出到模/数转换器A/D，将模拟信号量转成数字信号量，经单片机CPU处理后再将这一数字信号经过数/模转换器D/A转换成模拟信号量施加到第二运算放大器A2的输入端，这时由单片机CPU控制电子开关S1闭合，第二运算放大器A2是一个加法电路，是将Ecorr和ΔE相加，第一运算放大器A1是电位跟随电路，其输出端和输入端的电位相等，根据上述分析得出：
I1+I2＝I3，即(Ecorr-U5)/R1+(ΔE-U5)/R2＝(U5-U7)/R3
因U5＝0，则U7＝-(Ecorr+ΔE)
因此通过反馈回路和腐蚀体系就使得第一运算放大器A1输出端的电位等于自腐蚀电位与极化电压之和，则U1、U2的电位也等于Ecorr+ΔE。在电子开关S1闭合之前，U2的电位就等于自腐蚀电位的负数，这样就相当于对被测电极在原来自腐蚀电位基础上施加了一个扰动信号ΔE，我们取ΔE＝5mV，因为只有极化电压的绝对值小于10mV时流过被测电极的电流响应才与施加的极化电压成线性比例关系，腐蚀体系的电流响应I4＝-ΔE/Rp，这时求得的电阻Rp即为腐蚀体系的极化阻力。通过第三运算放大器A3将电流/电压转换，可以获得极化电流I4：
I5＝I4，U8-U3＝-I5×Rf
I5＝-U8/Rf
U8可通过A/D转换器转换后由CPU处理获得，取样电阻Rf是由CPU控制电子开关组S2所选择的取样量程，所以是已知的，然后进一步求出Rp＝-ΔE/I4，(另外单位面积的极化阻力＝Rp×被测电极实际面积)。
腐蚀速率即单位面积金属的自腐蚀电流Icorr＝B/Rp，
B是腐蚀体系的塔菲尔系数，可以在资料或书籍中查得，一般在20mV左右，我们可直接取20mV进行运算，可计算出腐蚀速率，则缓蚀效率即可求得。
一般在实际测量过程中需要对测量电极浸泡几分钟，待腐蚀体系稳定方可测试。
该仪器面板上有一个通讯接口，仪器与计算机联机使用，各项参数由计算机设置，如被测电极面积，每次测量的时间间隔等，测试结果也立即输入计算机显示、绘制腐蚀速率和腐蚀趋势曲线，通过曲线直观比较各不同缓蚀剂配方的缓蚀效果，腐蚀速率越低则缓蚀效果越好。
如图2所示，是利用本实用新型测得的两组缓蚀剂配方的腐蚀速率趋势曲线，由曲线明显看出缓蚀剂配方一比缓蚀剂配方二的缓蚀效果好。在介质不变的情况下腐蚀趋势也非常稳定，所以经过5、6个小时就可以获得缓蚀结果。
Claims (5)
1.一种缓蚀剂快速评定仪，具有浸置于腐蚀介质中的被测电极、参考电极及辅助电极，其特征在于：还包括由所述三种电极与第一～三运算放大器(A1～A3)、电子开关(S1)、电子开关组(S2)及单片机(CPU)组成的测量电路，具体结构为：单片机(CPU)经数/模转换器(D/A)接至第二运算放大器(A2)的负相端，第二运算放大器(A2)的输出端与辅助电极(CE)相连，浸置于腐蚀介质中的参考电极(RE)接至第一运算放大器(A1)的正相端，该第一运算放大器(A1)的输出端通过模/数转换器(A/D)接至单片机(CPU)，第二运算放大器(A2)的负相端经电子开关(S1)接至第一运算放大器(A1)的输出端及负相端，浸置于腐蚀介质中的被测电极(WE)与第三运算放大器(A3)的负相端相连，该第三运算放大器(A3)的输出端通过模/数转换器(A/D)与单片机(CPU)相连，在第三运算放大器(A3)的负相端及输出端之间设有电子开关组(S2)，电子开关(S1)及电子开关组(S2)的控制端与单片机(CPU)相连。
2.按权利要求1所述缓蚀剂快速评定仪，其特征在于：所述第二运算放大器(A2)及第三运算放大器(A3)的正相端接地。
3.按权利要求1所述的缓蚀剂快速评定仪，其特征在于：在所述数/模转换器(D/A)与第二运算放大器(A2)的负相端之间设有第一电阻(R1)，第二运算放大器(A2)的负相端通过第二电阻(R2)及一电压源接地。
4.按权利要求1所述的缓蚀剂快速评定仪，其特征在于：所述电子开关(S1)的回路中串联有第三电阻(R3)，电子开关组(S2)回路中的每个开关串联一个取样电阻(Rf)。
5.按权利要求1所述缓蚀剂快速评定仪，其特征在于：所述单片机(CPU)还与计算机进行通讯连接。
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| CN102636528A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-08-15 | 南京大学 | 一种用于循环冷却水系统的缓蚀剂性能评价装置及方法 |
| CN105510674A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-20 | 上海仪电科学仪器股份有限公司 | 一种微电流测量电路 |
| CN112147207A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-29 | 无锡市申瑞生物制品有限公司 | 碘离子浓度的检测电路及方法、碘离子浓度检测仪 |
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2005
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