EA007147B1 - Полупроводниковое устройство, система и способ управления коррозией и загрязнением - Google Patents

Abstract

Описаны устройство, система, способ и компьютерный программный продукт, предназначенные для управления коррозией проводящей конструкции, находящейся в контакте с коррозионной средой и имеющей полупроводниковое покрытие, причем коррозией управляют при помощи управляемого фильтра (898) и соответствующего электронного блока управления (899), выполненного с возможностью обработки по меньшей мере одного сохраненного или измеренного параметра.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству, системе и способу управления системой предотвращения коррозии и загрязнения на основе полупроводниковых материалов.

Описание существующего уровня техники

Ежегодный ущерб, причиняемый экономике США в результате коррозии металлов, составляет приблизительно 300 млрд долларов согласно отчету, опубликованному в 1995 году корпорацией Ва11е11е и промышленностью специальных сталей Северной Америки, который озаглавлен Экономические последствия коррозии металлов в Соединенных Штатах, содержание которого этим упоминанием полностью включено в текст данного описания. В отчете оценивается, что примерно одной трети ущерба от коррозии (100 млрд долларов) можно избежать за счет более широкого использования коррозионностойких материалов и применения оптимальных методов управления коррозией от разработки до эксплуатации. Приведенные оценочные данные основаны на частичном обновлении учеными корпорации Вайе11е результатов исследования, проведенного этой корпорацией и Национальным институтом стандартов и технологии и опубликованного под названием Экономические последствия коррозии металлов в Соединенных Штатах, содержание которого этим упоминанием полностью включено в текст данного описания. В исходном документе, опубликованном в 1978 году, были приведены оценочные данные о том, что в 1975 году ущерб от коррозии металлов составил 82 млрд долларов США (4,9% валового национального продукта), потери приблизительно 33 млрд из которых можно было бы избежать в результате своевременного применения оптимальных методов управления коррозией.

Что касается авиационной техники, то коррозия и величина связанного с ней ущерба, а также степень ее воздействия на безопасность являются вопросом первостепенной важности для мировых производителей воздушных летательных аппаратов, авиационных компаний и пассажиров. Только в Северной Америке ущерб от коррозии в авиационной промышленности превышает 13 млрд долларов в год. Воздействие, оказываемое на государственную авиацию, является столь же значительным, например, Военно-воздушные Силы США ежегодно расходуют более 800 млн долларов на борьбу с коррозией воздушных летательных аппаратов и проведение ремонтных работ. Коррозия, а не спроектированный срок службы, является основным фактором при приземлении (запрещении подниматься в воздух) и списании воздушных летательных аппаратов. Федеральное управление гражданской авиации США (ЕАА, Еебета1 Λνίαΐίοη Абтшщ1га1юп) считает предотвращение повреждения конструкции воздушных летательных аппаратов первостепенной задачей при повышении безопасности воздушных летательных аппаратов и пассажиров. Коррозией воздушных летательных аппаратов обусловлено значительное число инцидентов, аварий и авиационных катастроф. Оставляя в стороне трагедию потери человеческой жизни, Федеральное управление гражданской авиации рассчитало, что денежный ущерб от смерти одного пассажира составляет 2,7 млн долларов. Оставаясь необнаруженной и/или неустраненной, коррозия нарушает конструктивную целостность воздушного летательного аппарата, увеличивая затраты на ремонт (стоимость эксплуатации) и риск уменьшения безопасности пассажиров.

Что касается морских судов, то коррозия внутренней и внешней обшивки и загрязнение (биологическое обрастание) поверхности внешней обшивки являются основными факторами, влияющими на стоимость эксплуатации корабля и срок службы судна. Расходы на топливо составляют от 35 до 50% от общих затрат на эксплуатацию. Коррозия, обрастание и связанная с ними шероховатость поверхности внешней обшивки и приповерхностное трение увеличивают эти затраты на дополнительные 50%, что обусловлено требованием повышенной мощности, необходимой для достижения и поддержания крейсерской скорости судна. Повреждения, наносимые коррозией поверхностям внутренней обшивки, ее накапливающееся воздействие на конструктивную целостность и затраты на ее устранение, а не возраст судна, являются основными факторами при принятии решения о списании судна, причем они могут значительно сократить ресурс корабля.

Что касается водонапорных башен, то в США насчитывается от 150000 до 200000 таких башен, находящихся в муниципальной собственности. Водонапорная башня в среднем имеет площадь внутренней и внешней поверхности, составляющую 23000 кв.футов, и хранит 310000 галлонов воды. Такие башни особенно подвержены коррозии из-за чрезмерного образования конденсата, возникающего при хранении холодной воды. Для поддержания конструктивной прочности водонапорных башен муниципалитеты проводят текущий ремонт резервуаров приблизительно каждые 6 лет в прибрежных районах и каждые 79 лет - в областях, расположенных внутри страны, при этом средние расходы на одну водонапорную башню превышают 100000 долларов США.

Что касается мостов, то в Национальном реестре мостов перечислены 575413 находящихся в США автодорожных мостов, при этом 199277 из них указаны как имеющие конструктивные дефекты или изношенные по состоянию на 1992 год. В принятых Конгрессом США в 1991 году Основных направлениях

- 1 007147 подъема эффективности наземного транспорта (1п1еттоба1 8шТасе ТтапкройаЕоп ЕГПс1епсу Ас!. сокращенно 18ТЕЛ) на Программу замены и реконструкции автодорожных мостов выделено 16.1 млрд долларов на период 6 лет. Принятый в 1998 году Закон о развитии транспорта в 21-ом веке (Ттапкройайоп Ес.|ш1у Ас! £от 2Г’¹ Сенину. сокращенно ТЕЛ-21) предусматривает продолжение этой программы. выделяя на следующие 6 лет 20.3 млрд долларов на реконструкцию и замену мостов. По оценкам Федерального управления шоссейных дорог и Совета по изучению транспортных проблем. ежегодно защитное покрытие наносится на 100 млн кв.футов поверхностей мостов. Величина ежегодно окрашиваемой площади поверхности была ограничена из-за затрат и времени. требующихся для удаления и утилизации красок на основе свинца. В результате многие штаты отложили профилактические работы по окраске мостов. и ежегодно окрашиваются приблизительно 1500 стальных мостов. С учетом того. что срок службы современных покрытий составляет всего лишь 10-12 лет. накопившийся объем незавершенных работ по замене покрытий на мостах продолжает увеличиваться.

Что касается автомобильного транспорта. то последствия коррозии. влияющие на безопасность транспортных средств. являются основной проблемой для автопроизводителей. а также потребителей их продукции. Согласно информации Национального управления по безопасности движения на автомобильных дорогах. в период с 1975 по 2001гг. в Соединенных Штатах из-за вызванных коррозией проблем с безопасностью было официально отозвано 25000000 транспортных средств. Только в 1998 году компания Еогб Мо!от Сотрапу отозвала более 2000000 транспортных средств из-за вызванных коррозией проблем с безопасностью на сумму. превышающую приблизительно 200 млн долларов США.

В течение последних нескольких столетий было разработано множество способов управления коррозией. при этом особое внимание уделялось способам продления срока службы металлических конструкций в коррозионных средах. Эти способы в типичных случаях включают в себя использование защитных покрытий. которые применяются. главным образом. для повышения коррозионной стойкости черных металлов. таких как сталь. и некоторых цветных металлов. таких как алюминий. и устранения необходимости использования более дорогих сплавов. Поэтому такие способы не только повышают эксплуатационные характеристики. но и снижают затраты. Однако подобные защитные покрытия в типичном случае обладают некоторыми недостатками. включая плохую наносимость на неметаллические конструкции. подверженные коррозии или загрязнению.

Защитные покрытия подразделяют на две основные категории. Наиболее объемная из этих категорий представляет собой местные покрытия. такие как краска. которые работают как физический барьер. препятствующий воздействию окружающей среды. Ко второй категории относятся расходуемые покрытия. такие как цинк или кадмий. назначением которых является их предпочтительная коррозия с целью предохранения от коррозии основного металла.

Катодная защита и покрытия являются инженерно-технологическими приемами. главное назначение которых - это снижение и предотвращение коррозии. Эти способы отличаются друг от друга: катодная защита предотвращает коррозию за счет наведения электрического тока от внешних источников для противодействия обычным электрохимическим реакциям. имеющим место при коррозии. в то время как покрытия создают барьер. препятствующий протеканию возникающего при коррозии тока или электронов между возникающими естественным образом анодами и катодами или внутри гальванических пар. Каждый из этих способов дает ограниченные результаты. К настоящему моменту применение покрытий является наиболее широко распространенным способом общего предотвращения коррозии (см. патент США № 3562124 (Ьеоп и др.) и патент США № 4219358 (НауакЫ и др.)). Вместе с тем. катодная защита применяется вплоть до настоящего времени для защиты сотен тысяч миль трубопроводов и акров стальных поверхностей. которые подвергаются воздействию коррозионных условий при укладывании в землю или погружении в воду.

Катодная защита используется для уменьшения коррозии металлической поверхности за счет подачи на нее достаточного катодного тока для того. чтобы уменьшить скорость ее анодного растворения до пренебрежимо малого уровня (например. см. патент США № 3574801 (Ргуог); патент США № 3864234 (Ааккоп); патент США № 4381981 (Мауек); патент США № 4836768 (АШоп и др.); патент США № 4863578 (АеЬйет); и патент США № 4957612 (81е\\^гаг1 и др.)). Катодная защита действует за счет устранения разностей потенциалов между локальными анодными и катодными поверхностями путем приложения тока. достаточного для поляризации катодов до потенциала анодов. Другими словами. влияние от приложения катодных токов заключается в уменьшении области. продолжающей работать в качестве анода. а не снижении скорости коррозии таких остающихся анодов. Полная защита достигается при ликвидации всех анодов. С точки зрения электрохимии. это указывает на то. что в защищаемый металл поступило достаточное число электронов. в результате чего была нейтрализована любая тенденция металла к ионизации или переходу в раствор.

В последних работах по изучению коррозии обнаружено. что электрохимические процессы коррозии связаны с возникновением случайных флуктуаций электрических свойств электрохимических систем. таких как ток ячейки и электродный потенциал. Эти случайные флуктуации известны в данной области техники как шум. Приблизительно 20 лет назад ученые обнаружили. что все проводящие материалы начинают корродировать сразу после их изготовления из-за возникновения электрохимической

- 2 007147 активности, обусловленной содержащимися в них примесями. Позже было обнаружено, что эту активность можно отслеживать с использованием электронных приборов, обнаруживающих возникающий электрический ток, и эту активность в настоящее время обычно называют коррозионным шумом. По существу, чем больше величина этого тока, тем более шумным является материал и тем выше скорость его коррозии. Например, сталь является более шумной, чем бронза, и корродирует с более высокой скоростью. Исследователи начали применять методы анализа шума для изучения процессов коррозии, происходящих в электрохимических системах.

В патенте США № 5352342, выданном Риффе (ΗίΓΓο). и патенте США № 5009757, также выданном Риффе (Ктйе), содержания которых этим упоминанием включены в текст данного описания, описано силикатное покрытие на основе цинка/оксида цинка, которое применяется в системе предотвращения коррозии совместно с электронными приборами. Обнаружено, что частицы цинка/оксида цинка в таком покрытии обладают полупроводниковыми свойствами и, в первую очередь, обеспечивают создание р-η перехода на межфазной границе Ζη-ΖηΟ. Было описано, что при приложении напряжения обратного смещения этот р-η переход ведет себя как диод и препятствует перемещению электронов через упомянутую границу. Это препятствие ограничивает перемещение электронов из мест окисления Ζη в места восстановления кислорода на поверхности ΖηΟ. Фактически, возникает повышенное сопротивление между анодом и катодом локальных ячеек коррозии, и коррозия снижается.

В среднем, переход на основе Ζη-ΖηΟ будет находиться под воздействием напряжения обратного смещения из-за потенциалов, связанных с окислением Ζη на поверхности Ζη и восстановлением О₂ на поверхности ΖηΟ. Однако при этом возникают значительные стохастические (случайные) флуктуации напряжения. Эти флуктуации напряжения вызывают эпизодическое прямое смещение упомянутого перехода. При прямом смещении поток электронов через переход возрастает и происходит ускорение или вспышка окисления Ζη и восстановления О2. Фактически, возникает цепь короткого замыкания между анодом и катодом в локальных ячейках коррозии, и коррозия усиливается.

В упомянутых патентах Риффе описано включение конденсатора с фиксированной емкостью в электрохимическую цепь системы предотвращения коррозии. Однако, как отмечено авторами настоящего изобретения, в этих патентах не рассматривается желательность управления уровнем емкости и не предлагаются какой-либо способ определения того, как необходимо динамически изменять величину емкости для эффективного предотвращения коррозии в какой-либо конкретной конструкции, или оптимальный путь определения необходимой величины емкости.

Что касается борьбы с загрязнением (биологическим обрастанием), то состояние морских объектов ухудшается из-за морских уточек, дрейссен и т.д., которые после их прикрепления к поверхности должны удаляться механическим путем. Желательно использовать дешевые, немеханические и экологически безопасные способы удаления/предотвращения возникновения загрязнений в морской среде. Это привело к развитию исследований в области предотвращающей загрязнение токсичности. В результате токсикологических исследований установлено, что яд должен определяться оперативным путем, при этом токсичность соединения часто определяется с точки зрения его количества или концентрации, которые приводят либо к смерти, либо к заболеванию. Поэтому при оценке относительной токсичности элемента или соединения должна приниматься во внимание концентрация. Известно, что многие металлы являются токсичными. При этом металл, считающийся токсичным, в то же время является жизненно необходимым. В эту категорию попадает медь, являющаяся хорошо известным средством по борьбе с загрязнением. Однако без меди, как мы знаем, жизнь существовать не может. Медь является существенной частью определенных ферментов, которые играют критически важную роль при росте, репродукции и метаболизме. К сожалению, по меньшей мере, для тех, кто хотел бы использовать медь в качестве средства от загрязнения, низкие концентрации, измеряемые несколькими частями на миллион, являются токсичными, особенно для водных организмов, чьи тела полностью погружаются в содержащую ее жидкую среду. Олово не является жизненно необходимым металлом в биологии, но при этом оловоорганические соединения представляют собой особенно хорошие средства по борьбе с загрязнением. К сожалению, уровни содержания этих оловоорганических соединений, начиная с нескольких частей на миллиард, являются токсичными для нецелевых биологических видов. Кроме того, оловоорганические соединения накапливаются в жировых тканях и умножаются пищевой цепью, что приводит к возрастанию неблагоприятного воздействия на животных, находящихся на вершине этой цепи, например человека.

Цинк является жизненно необходимым металлом в биологии, но, в отличие от меди, не входит в категорию тяжелых металлов. Уровни токсичности у цинка значительно выше, чем у меди, и поэтому цинк находит применение во множестве экологически приемлемых продуктов и материалов. Ученые из Университета Дьюка (Эикс Цщуегайу) обнаружили, что противообрастающие свойства, присущие покрытиям, описанным в выданном Риффе патенте США № 5352342 и выданном Риффе патенте США № 5009757, обусловлены токсичностью содержащегося в покрытии цинка. Одновременно эти ученые определили, что уровни выделения цинка были настолько низкими, что не могли создать токсичность в морской среде. Они также отметили, что цинк не относится к металлам, которые накапливаются в пищевой цепи. Поэтому можно использовать ионы цинка в качестве токсичного средства для борьбы с обрастанием в морской среде (токсичного противообрастающего средства).

- 3 007147

Одним из недостатков существующих способов предотвращения коррозии, таких как указанные выше способы Риффе, является относительное отсутствие гибкости при выборе цвета для предлагаемых там покрытий на основе силикатов, при этом единственным доступным цветом является серый. Хотя этот цвет приемлем в большинстве морских и конструкционных вариантов применения, существует потребность в предотвращающих коррозию покрытиях, которые являются нерасходуемыми и которые могут предлагаться в некотором диапазоне цветов для использования в качестве заменителей краски, особенно в автомобильной промышленности и на транспорте. Эти и другие недостатки в значительной степени преодолеваются при использовании полупроводниковых покрытий и соответствующих систем, предлагаемых в выданных Доулингу (ЭоЩтд) патентах США №№ 6325915 и 6402933, а также в заявке на патент США с порядковым № 09/887024, поданной 25 июня 2001 года, которые этим упоминанием полностью включены в текст данного описания. Полупроводниковое покрытие и система, предлагаемые в указанных патентах и заявке Доулинга, могут быть использованы со множеством проводящих подложек для обеспечения ряда интересных свойств. Так как полупроводник всегда является материалом менее благородным, чем подложка, на которую он нанесен, то покрытие стабилизирует потенциал защищаемого материала. Электроны, возникающие в результате электрохимической активности, перемещаются из защищаемой подложки в полупроводник покрытия, или, проще говоря, коррозионный шум перемещается из защищаемого материала в покрытие.

На фиг. 1 показан электрохимический шум, присутствующий в необработанном металле 101, при этом характеризующееся случайными флуктуациями напряжение измеряют и отображают в виде сигнала 102 (показан в виде сигнала пилообразной формы, хотя реальный сигнал будет содержать составляющие с большей шириной полосы и будет стохастическим по природе).

На фиг. 2 показано влияние нанесения на поверхность металла полупроводникового защитного покрытия с целью предотвращения коррозии и загрязнения, причем покрытие 210 содержит менее благородный материал, чем металл 201, который оно защищает. Так как покрытие 210 является менее благородным, чем металл 201, оно принимает на себя электрохимический шум 211, который присутствовал бы в металле, а не в этом покрытии, и это приводит к возникновению в металле сигнала 202 плоской формы. Антикоррозионные свойства покрытия обеспечивают отдельные частицы 250 полупроводникового материала внутри покрытия.

На фиг. 3 изображена слоистая структура полупроводник/металл. При легировании цинком антикоррозионные свойства полупроводникового материала в отношении стали (сплавов железа) появляются в результате возникновения потенциала, обусловленного окислением Ζη и восстановлением кислорода, который называется потенциалом коррозии. В этом случае данная система ведет себя как обычный расходуемый анодный материал, в котором окисление железа подавляется за счет потенциала, возникающего при окислении Ζη. При этом окисление Ζη в полупроводниковом материале в значительной степени уменьшается или пассивируется при снижении потенциала коррозии, что значительно увеличивает срок службы покрытия. Пассивация является результатом комбинации варистороподобного поведения границы Ζη/ΖηΟ и способности соответствующего фильтра поддерживать разность потенциалов на этой границе, в результате чего эта граница обладает высоким электрическим сопротивлением. Частица 250 полупроводникового материала состоит из двух областей: области 320 р-типа и области 310 η-типа с переходом 330, который ведет себя как варистор, с потоком 302 электронов между этими двумя областями. Когда используется цинк, частицы цинка покрыты слоем оксида цинка, при этом отдельные покрытые оксидом частицы окружены проводящим связующим. Граница между полупроводниками р-типа и ηтипа в полупроводниковом покрытии работает как варистор (встречно включенные диоды), который контролирует поток электронов между этими полупроводниками. Приложение соответствующего тока к полупроводниковому покрытию, соединенному с защищаемой подложкой, стабилизирует потенциал на этой границе. Это замедляет скорость перемещения электронов из полупроводника р-типа в полупроводник η-типа, снижая скорость коррозии в 10³ раз, что приводит к продлению срока службы полупроводникового покрытия, который может превысить расчетный ресурс долговечности обработанного объекта.

Варисторы (переменные резисторы) имеют электрические характеристики с высокой степенью нелинейности и функционально эквивалентны встречно включенным диодам. В ограниченной области напряжения, области выключения, они пропускают только ток утечки. Когда величина напряжения превышает напряжение включения, например, во время переходного процесса, проводимость варистора значительно повышается. Варисторы обычно выполняют на основе ΖηΟ. Фиг. 4 представляет собой график, отражающий взаимосвязь тока и напряжения для варистора, причем на этом графике показаны отображающая напряжения ось 1101, отображающая ток ось 1102 и отображающая ток кривая 1103 во всем диапазоне напряжений смещения. Диапазон от -У_ь 1110 до У_ь 1107 представляет собой область 1104 напряжения, в которой варистор ведет себя как выключатель. Точка на упомянутой кривой, обозначенная как 1_ъ 1105, представляет собой ту точку на кривой, которая соответствует току утечки, то есть наименьшей величине тока, который протекает через варистор, даже когда к варистору приложено такое напряжение смещения, что он ведет себя как разомкнутый выключатель. Точка, обозначенная как У_п 1106, представляет собой ту точку на упомянутой кривой, которая указывает напряжение включения, другими словами, наибольшее значение положительного напряжения, соответствующее области 1104 выключе

- 4 007147 ния варистора. Точка, обозначенная как У_ь 1107, указывает напряжение пробоя варистора, когда превышающие У_ь напряжения смещения вызывают функционирование варистора как узла электрической цепи. Точка, обозначенная как -1_ъ 1108, представляет собой ту точку на этой кривой, которая указывает отрицательный ток утечки. Точка, обозначенная как -У_п 1109, представляет собой ту точку на этой кривой, которая указывает отрицательное напряжение включения, другими словами, наибольшее значение отрицательного напряжения в диапазоне, представляющем собой область 1104 выключения варистора. Точка, обозначенная как -У_ь 1110, указывает отрицательное напряжение пробоя.

Указанные выше патенты и заявка Доулинга направлены, по меньшей мере, на создание систем и устройств для управления коррозией, содержащих полупроводниковые покрытия и систему управления коррозионным шумом, которая включает в себя фильтр. В случае поданной заявки Доулинга, система управления коррозионным шумом включает в себя регулируемый (перестраиваемый) фильтр, который может быть настроен на основе сигналов обратной связи, соответствующих коррозионному шуму, присутствующему в покрытии.

Рабочие характеристики системы снижения коррозионного шума согласно патентам и заявке Доулинга изменяются в зависимости от внутреннего фильтра этой системы, который в своем простейшем виде, по сути, представляет собой конденсатор. В патентах и заявке Доулинга, кроме того, описано совместное использование полупроводникового покрытия с различными пассивными и активными фильтрами. В этих патентах и заявке Доулинга полупроводниковое покрытие работает в определенной степени как резистор, включенный параллельно внутреннему фильтру системы. Общие основы применения фильтров, такие как способы создания фильтра высоких или низких частот, можно найти в публикации Седра и Смита (8ебта & 8шйй) Микроэлектронные схемы (М1сгое1ес!гошс8 СЕсшй), четвертое издание, издательство θχίοτά Ишуегайу Ртекк, 1997, которое этим упоминанием полностью включено в текст данного описания.

Фиг. 5 представляет собой график зависимости потенциала коррозии от времени для различных фильтров. По горизонтальной оси 401 отложено время в днях, а вертикальная ось 402 указывает потенциал относительно полупроводникового элемента (8СЕ, 8еш1сопбис1ог Е1ешеп1). измеренный в милливольтах. Во время эксперимента, в ходе которого определялись оптимальные характеристики фильтрации для различных коррозионных сред, были проведены измерения для семи систем в три момента времени. Для этих трех замеров был записан измеренный потенциал для каждой из семи конфигураций фильтра, которые обозначены в легенде различными символами. На графике приведены результаты для каждого из семи фильтров в точках замера, обозначенных номерами с 410 до 430.

Электрохимическую коррозию можно схематично рассмотреть с использованием эквивалентной цепи. В типичном случае полупроводниковый материал легирован цинком. Таким образом, простая эквивалентная цепь, показанная на фиг. 6, относится к случаю окисления Ζη. Анодная реакция протекает на Ζη, а катодная реакция протекает на ΖηΟ. Отметим, что граница Ζη/ΖηΟ в данной цепи представляет собой варистор. Если разность потенциалов, созданная окислительно-восстановительной парой Ζη/Ο₂, устойчиво держится в области выключения, окисление Ζη подавляется (или пассивируется) высоким сопротивлением упомянутой границы. Однако в течение последних 10 лет было показано, что существуют самозарождающиеся флуктуации электрохимического потенциала, электрохимический шум, связанный с коррозией. В результате, даже несмотря на то, что потенциал Ζη/Ο₂ будет находиться в области выключения, имеется вероятность возникновения флуктуаций, которые смещают разность потенциалов в область высокой проводимости и делают возможным перемещение электронов и, следовательно, окисление Ζη.

Авторы настоящего изобретения поняли, что именно это является одним из путей достижения пассивации Ζη для удаления или фильтрации электрохимического шума. Удаление этого электрохимического шума происходит при помощи фильтра, который в своем простейшем виде представляет собой конденсатор. Эффект фильтрации поддерживает потенциал на границе Ζη/ΖηΟ в области выключения, и поэтому окисление Ζη уменьшается, а срок службы покрытия увеличивается. При этом необходимо принять во внимание, что фильтр низких частот может быть дополнен полосовыми (или узкополосными режекторными) фильтрами для избирательного гашения частот в других диапазонах в зависимости от защищаемого материала.

На фиг. 6 показана принципиальная эквивалентная электрическая схема для системы согласно патентам и заявке Доулинга. На этом чертеже поведение данной системы обобщенно представлено репрезентативной электрической цепью исходя из электрохимической сущности процессов коррозии металлов. Если говорить более конкретно, коррозия может быть смоделирована как источник флуктуации напряжения, причем в данной цепи может быть учтено внутреннее сопротивление металла, антикоррозионное покрытие может быть смоделировано в виде варистора, а шумовой фильтр может быть смоделирован в виде конденсатора. Размещение этих смоделированных элементов в принципиальной схеме может помочь составить более четкое представление о шуме и элементах фильтра, имеющихся в системе Доулинга, с использованием анализа электрической цепи.

В данной репрезентативной цепи имеется сопротивление 801 раствора, которое представляет собой внутреннее сопротивление системы, подключенное последовательно с гальваническим электродным по

- 5 007147 тенциалом 802 на аноде, который соответствует процессу ионизации цинка, и гальваническим электродным потенциалом 803 на катоде, который соответствует химическому процессу образования воды. В этой цепи также присутствуют и подключены последовательно два источника 804 шума, один из которых размещен между гальваническим электродным потенциалом 802 анода и фарадеевым импедансом 805 анода, а другой размещен между гальваническим электродным потенциалом 803 на катоде и фарадеевым импедансом 806 катода, а между упомянутыми фарадеевыми импедансами анода и катода последовательно подключены варистор 807 с оксидом цинка и шумовой фильтр 808. Варистор и шумовой фильтр работают на уменьшение возникновения флуктуации напряжения, которые могут порождать коррозию. Шумовой фильтр 808 может быть активным, пассивным или комбинированным, и, в зависимости от выбора того узла в этой цепи, который будет иметь общий потенциал 810, фильтр 808 может гасить высокие частоты в данной цепи, обусловленные коррозионным шумом.

Подложка, на которой размещен полупроводниковый слой, может быть проводящей или непроводящей. Проводящие подложки могут быть металлическими или неметаллическими. Непроводящие подложки могут представлять собой любой материал, ведущий себя как изолятор, такой как кремниевая пластина или другая неметаллическая подложка. Технология производства подобных непроводящих или проводящих подложек в области изготовления полупроводниковых кристаллов хорошо известна специалистам в данной области техники.

Система уменьшения коррозионного шума согласно патентам и заявке Доулинга обеспечивает средство предотвращения коррозии в подверженной коррозии проводящей конструкции за счет нанесения на эту проводящую конструкцию полупроводникового покрытия и соединения получающейся в результате покрытой конструкции с пассивным или активным электронным фильтром с целью снижения до минимума коррозионного шума в этом покрытии. Электронный фильтр имеет такую характеристику фильтрации, что он гасит высокочастотную часть спектра коррозионного шума. Это достигается путем соединения фильтра с частотной характеристикой полного сопротивления (импеданса), которая соответствует фильтру низких частот (возможно, дополненному узкополосными режекторными фильтрами), с защищаемым материалом. Кроме того, в зависимости от материала и области применения, возможно, могут избирательно гаситься частоты в других диапазонах для снижения эффектов коррозии и/или загрязнения. Фильтр может быть пассивным или активным. В любом случае, он гасит высокочастотные флуктуации напряжения. При этом переходы, имеющиеся в полупроводниковом покрытии, поддерживают напряжение обратного смещения. В результате усредненный по времени поток электронов из анодных в катодные области полупроводникового покрытия уменьшается, и покрытие, фактически, пассивируется.

Если с эквивалентной процессу коррозии цепью соединен фильтр, то шумовой сигнал может быть рассеян, как показано на фиг. 7, где поверхность металла 501 покрыта защитным покрытием 510, соединенным с фильтром 508, в результате чего металл характеризуется значительно ослабленным электростатическим шумом 502. Фильтр 508 работает либо как отдельный фильтр низких частот, либо, возможно, в комбинации с фильтрами, импеданс которых соответствует полосовому и/или узкополосному режекторному фильтру, для уменьшения высокочастотного коррозионного шума 522. Фактически, фильтр рассеивает энергию, связанную с высокими частотами в сигнале электрохимического шума. Гашение высокочастотных составляющих спектра электрохимического шума будет в значительной степени уменьшать коррозию за счет подавления флуктуации напряжения на варисторе за пределами напряжения включения (ν_η).

Сущность изобретения

Соответственно, одна из целей настоящего изобретения состоит в том, чтобы выявить и устранить указанные выше и другие недостатки обычно используемых систем борьбы с загрязнением.

Другой целью настоящего изобретения является предложение системы уменьшения коррозионного шума с электронным блоком управления (ЭБУ), управляемым фильтром (возможно, включающим в себя неперестраиваемый, пассивный фильтр) и полупроводниковым покрытием на подложке для создания обладающего низким сопротивлением тракта к заземлению для высокочастотного коррозионного шума.

Следующей целью настоящего изобретения является предложение системы и способа оптимизации компромиссного соотношения между продлением срока службы и расходованием защитного покрытия для данной конструкции с целью достижения баланса антикоррозионных и противообрастающих свойств системы уменьшения коррозионного шума, применяемой на этой конструкции.

Эти и другие цели достигаются за счет изобретенных системы и способа, которые описаны в данной заявке. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что система уменьшения коррозионного шума, содержащая полупроводниковое покрытие на подложке, может работать оптимальным образом при использовании электронного блока управления (ЭБУ) и управляемого фильтра для управления работой фильтра и флуктуациями напряжения в проводящей конструкции, на которой размещено полупроводниковое покрытие. Эти преимущества достигаются при помощи способа отслеживания (мониторинга) генерируемого упомянутым покрытием шума и управления фильтром, в котором, возможно, хотя это и не является обязательным ограничением, используются перестраиваемые элементы фильтра и/или неперестраеваемые элементы фильтра, на основе набора заранее определенных и/или измеренных параметров в

- 6 007147 ответ на генерируемый в покрытии коррозионный шум, посредством чего управляют той скоростью, с которой расходуются компоненты, обеспечивающие защиту от коррозии и/или от загрязнения (биологического обрастания). Этот набор заранее определенных и/или измеренных параметров включает в себя по меньшей мере один из следующих параметров: температура, минерализация/чистота воды, влажность, возраст, краткосрочный рабочий цикл, долгосрочный рабочий цикл, текущая скорость судна, предыстория скоростей судна, текущее географическое положение, предыстория географических положений, возраст покрытия, ухудшение (износ) покрытия, толщина покрытия, покрытая область (площадь) поверхности и форма покрытой области.

Настоящее изобретение направлено на предотвращение коррозии в авиационных конструкциях/летательных аппаратах; автомобильных конструкциях/транспортных средствах; мостах; морских судах/конструкциях; трубопроводах; железнодорожных вагонах/конструкциях; стальных конструкциях; и резервуарах-хранилищах, хотя оно может также использоваться и в других объектах. Настоящее изобретение также направлено на предотвращение биологического обрастания в морской среде морских судов; морских конструкций; морских платформ; электростанций; и других объектов.

Как было определено авторами настоящего изобретения, в системе уменьшения коррозионного шума могут использоваться управляемый фильтр и контроллер, при этом контроллер в динамическом режиме регулирует (настраивает) характеристики фильтра системы уменьшения коррозионного шума с учетом различных параметров для достижения баланса между антикоррозионными и противообрастающими характеристиками системы. Неограничивающий список примеров этих параметров включает в себя один или более из следующих параметров: температура, минерализация/чистота воды, влажность, возраст, краткосрочный рабочий цикл, долгосрочный рабочий цикл, текущая скорость судна, предыстория скоростей судна, текущее географическое положение, предыстория географических положений, возраст покрытия, толщина покрытия, ухудшение (износ) покрытия, покрытая область поверхности и форма покрытой области. Ввиду открытия того факта, что можно установить упомянутый баланс между антикоррозионными и противообрастающими характеристиками системы, авторы настоящего изобретения определили и описали здесь системы, устройства, алгоритмы, способы и компьютерные программные продукты, предназначенные для управления функциями фильтра, связанными с антикоррозионным/противообрастающим полупроводниковым покрытием и системой уменьшения коррозионного шума.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение и множество присущих ему преимуществ можно более полно и с большей легкостью оценить при достижении их лучшего понимания в результате изучения приведенного ниже подробного описания, рассмотренного совместно с сопровождающими чертежами, из которых:

на фиг. 1 изображен коррозионный шум в незащищенном металле;

на фиг. 2 изображен коррозионный шум в защищенном металле и полупроводниковом покрытии; на фиг. 3 показан ток, протекающий между металлом и полупроводниковым защитным покрытием; фиг. 4 представляет собой график, отражающий подобное работе варистора взаимодействие между металлом и полупроводниковым защитным покрытием;

фиг. 5 представляет собой график зависимости коррозионного шума от времени для различных фильтров;

фиг. 6 представляет собой принципиальную электрическую схему системы уменьшения коррозионного шума без электронного блока управления (ЭБУ);

фиг. 7 представляет собой структурную схему системы уменьшения коррозионного шума, включающую в себя металл, полупроводниковое защитное покрытие и фильтр, и характеристики шума в ее компонентах;

фиг. 8 представляет собой принципиальную электрическую схему ЭБУ, содержащего управляемый фильтр коррозионного шума и управляющую схему ЭБУ;

фиг. 9 представляет собой структурную схему ЭБУ, содержащего управляемый фильтр коррозионного шума и управляющую схему ЭБУ;

фиг. 10а и 10Ь представляют собой кривые соответственно амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик для полосового фильтра коррозионного шума, соответствующего одному из вариантов реализации настоящего изобретения;

фиг. 11а и 11Ь представляют собой кривые соответственно амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик для узкополосного режекторного фильтра коррозионного шума, соответствующего одному из вариантов реализации настоящего изобретения;

фиг. 12 представляет собой блок-схему способа уменьшения коррозионного шума с использованием ЭБУ;

фиг. 13 представляет собой структурную схему системы уменьшения коррозионного шума, включающей в себя металл, полупроводниковое защитное покрытие, фильтр и ЭБУ, и характеристики шума в ее компонентах;

фиг. 14 представляет собой график сравнения скорости выделения цинка (мкг/см²) для системы уменьшения коррозионного шума с и без ЭБУ;

- 7 007147 фиг. 15 представляет собой график сравнения скорости выделения цинка (%) для системы уменьшения коррозионного шума с и без ЭБУ; и фиг. 16 представляет собой структурную схему компьютерной системы, используемой в настоящем изобретении.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации

В настоящем изобретении предлагается система уменьшения коррозионного шума, содержащая электронный блок управления (ЭБУ), управляемый фильтр и полупроводниковое покрытие на подложке.

Фиг. 8 представляет собой принципиальную электрическую схему, соответствующую одному из вариантов реализации настоящего изобретения, где для элементов, аналогичных изображенным на фиг. 6, сохранены их предыдущие ссылочные номера. Как показано на данном чертеже, ЭБУ 897 содержит управляемый фильтр 898 и управляющую схему 899 ЭБУ. ЭБУ 897 может необязательно быть соединен с одним или более локальных датчиков 882, и/или может быть соединен с антенной 881 и/или содержать эту антенну 881 (например, для использования при беспроводной связи), либо соединен с другим устройством обеспечения беспроводной связи, например с оптическими приемопередатчиками. ЭБУ может также обращаться (иметь доступ) к данным, сохраненным в локальном архиве данных (не показан) или в удаленном архиве, доступном посредством использования антенны 881, другого устройства обеспечения беспроводной связи или даже проводного соединения, такого как сеть. Управляющая схема 899 ЭБУ выполнена с возможностью изменения характеристики фильтрации управляемого фильтра 898 таким образом, чтобы зависящий от частоты импеданс этого управляемого фильтра изменялся в зависимости от режима работы упомянутой управляющей схемы 899 ЭБУ. Также необходимо учитывать, что настоящее изобретение не ограничивается данной конкретной конфигурацией, что будет понятно специалистам в области систем управления.

Фиг. 9 представляет собой структурную схему, соответствующую одному из вариантов реализации настоящего изобретения, которая включает в себя ЭБУ 897, содержащий управляемый фильтр 898 и управляющую схему 899 ЭБУ. Хотя показан фильтр, состоящий из одного-единственного конденсатора, могут также использоваться другие элементы схемы для реализации различных фильтров (например, имеющих импедансы, соответствующие узкополосным режекторным фильтрам), дополняющих частотную характеристику импеданса фильтра низких частот. Схематично комбинация управляемого фильтра 898 и управляющей схемы 899 ЭБУ представлена в виде единой системы 897, соединенной с другими элементами системы предотвращения коррозии проводящей связью 809. Управляемый фильтр 898 может содержать любую конфигурацию из различных фильтров (например, фильтров, импеданс которых соответствует фильтру низких частот, узкополосному режекторному фильтру, полосовому фильтру и т.д.), выполненную с возможностью гашения намеченных (целевых) высокочастотных сигналов, соответствующих коррозионному шуму. Управляемый фильтр 898 может необязательно быть отсоединен от этой системы с использованием электронно-управляемого выключателя 905, который может управляться управляющей схемой 899 ЭБУ или другим средством, таким как ручной тумблер, коммутационная панель или другое устройство, при помощи которого можно автоматически или вручную вводить и/или удалять компоненты из электрической цепи. Управляемый фильтр 898 может управляться управляющей схемой 899 ЭБУ через линии 925 управления, которые размыкают или замыкают выключатели 923 и 924, соединяющие множество дополнительных фильтров 920 и 921 (это множество может необязательно содержать банк переключаемых фильтров, которые вместе могут обеспечивать различные характеристики фильтрации коррозионного шума). Кроме того, особенностью настоящего изобретения является то, что управляющая схема 899 ЭБУ электронным образом регулирует/настраивает характеристики фильтрации управляемого фильтра 898 посредством регулируемых элементов схемы, которые могут необязательно представлять собой управляемые напряжением резисторы (варисторы) или переключаемые переменные емкостные сопротивления. Электронный блок управления 897 может быть соединен с беспроводным приемопередатчиком 881 для приема и/или передачи одного или более управляющих сигналов с/на устройство дистанционного управления ЭБУ (возможно, по беспроводному электромагнитному и/или оптическому каналу). Управляющая схема 899 ЭБУ может быть соединена с одним или более локальных датчиков 882, каждый из которых выполнен с возможностью отслеживания одного или более параметров, используемых управляющей схемой 899 ЭБУ, таких как минерализация, температура, местоположение или какой-либо другой параметр. Информация, принятая от беспроводного приемопередатчика 881 и/или локальных датчиков 882, может быть использована управляющей схемой 899 ЭБУ для настройки управляемого фильтра 898 или его полного отсоединения. Дополнительно, управляющая схема 899 ЭБУ может быть связана (через интерфейс) с локальной и/или удаленной базой 912 данных для обработки информации, принятой от беспроводного приемопередатчика 881 и/или локальных датчиков 882.

Эффективность полупроводникового покрытия может быть оптимизирована путем использования фильтров со специальными амплитудно-частотными характеристиками, выбираемыми в зависимости от требований конкретного варианта применения, а также путем использования адаптивных активных фильтров, отслеживающих электрохимический шум в защищаемом объекте и соответствующим образом настраивающих свою характеристику в ответ на него. Специальные фильтры сконфигурированы и работают таким образом, чтобы устранить коррозионный шум, что приводит к обеспечению в полупро

- 8 007147 водниковом покрытии низкочастотного напряжения с меньшей амплитудой. Один или более фильтров конфигурируют и прикрепляют к покрытию в одном или более местах защищаемой конструкции для обеспечения имеющего низкое сопротивление тракта к заземлению для высокочастотных коррозионных токов, возникающих в и на полупроводниковом покрытии. Высокая частота представляет собой термин, который используется здесь для описания непостояннотоковых (переменных) составляющих коррозионного шума. На практике для типичных конструкций высокочастотная составляющая коррозионного шума находится в пределах десятков герц и выше. Высокая частота, которая здесь подразумевается, может, например, также включать в себя переходную полосу между постоянным током (ОС) и 10 Гц и, следовательно, содержит частоты в диапазоне 1-10 Гц. Таким образом, отсечение (или точки 3 дБ) характеристик фильтрации для управляемых фильтров, используемых в настоящем изобретении, в типичном случае находится на уровне от 1 до 10 Гц, хотя не обязательно должно ограничиваться этими значениями. В зависимости от природы коррозионного шума характеристики фильтрации могут быть приспособлены для подавления даже более низких частот, таких как 1/4 или 1/2 Гц и выше, либо даже в одном или более конкретных диапазонов частот (которые могут режектироваться с использованием одного или более фильтров, которые имеют импедансы, соответствующие узкополосному режекторному фильтру).

Фиг. 10а и 10Ь представляют собой кривые соответственно амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик импеданса примерного фильтра коррозионного шума низких частот, соответствующего одному из вариантов реализации настоящего изобретения. На этих кривых Боде точка 3 дБ находится на уровне приблизительно 10 Гц. Альтернативно, в зависимости от защищаемого материала могут применяться фильтры, имеющие частотные характеристики импеданса с пропусканием низких частот с точками 3 дБ на уровне 5, 15, 25, 100 Гц или другими значениями, при условии, что они удаляют из защищаемой конструкции существенную часть непостояннотоковых составляющих энергетического спектра, в результате чего флуктуации напряжения вне диапазона напряжений выключения в значительной мере снижаются. Один или более таких фильтров, имеющих частотные характеристики импедансов с пропусканием низких частот, могут быть включены в электрическую цепь защищаемой конструкции в одном или более местах для удаления нежелательной энергии коррозионного шума при одновременном уменьшении или предотвращении возникновения каких-либо порожденных коррозионным шумом токов по этой защищаемой конструкции. Один или более из этих фильтров низких частот могут управляться электронным блоком управления в отношении их частотных характеристик фильтрации и/или физического соединения. Альтернативно, могут использоваться фильтры более высокого порядка для изменения скорости спада кривой частотной характеристики, в результате чего достигается дальнейшее гашение высокочастотной энергии на частотах, расположенных ближе к точке 3 дБ. Этот электронный фильтр обеспечивает тракт к заземлению для сигнала электрохимического шума, который вызывает потерю электронов и, следовательно, коррозию. Для эффективного снижения коррозионных эффектов необходимо обеспечить меньшие импедансы на более низких частотах (т.е. увеличивая размер конденсатора, если фильтр в системе представляет собой конденсатор в чистом виде).

Фиг. 11а и 11Ь представляют собой кривые соответственно амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик фильтра коррозионного шума, имеющего частотную характеристику импеданса с пропусканием низких частот, дополненного узкополосными режекторными фильтрами, согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения. Как показано на чертеже, множество (или только один) провалов в импедансе фильтра могут использоваться совместно с пропусканием низких частот, изображенным на фиг. 10а и 10Ь, для устранения одной или более спектральных составляющих коррозионного шума. Один или более таких фильтров могут быть электрически подключены к защищаемой конструкции в одном или более местах для удаления энергетических пиков коррозионного шума при одновременном снижении или предотвращении возникновения любых токов, порождаемых коррозионным шумом, в защищаемой конструкции. Один или более из этих узкополосных режекторных фильтров могут управляться электронным блоком управления в отношении их частотной характеристики и/или физического соединения. Альтернативно, могут применяться фильтры более высокого порядка.

Управление одним или более фильтров низких частот и/или узкополосными режекторными фильтрами и фильтром более высокого порядка, осуществляемое электронным блоком управления, может быть основано на одном или более измерениях коррозионного шума, предоставленных одним или более датчиками коррозионного шума, отслеживающих состояние защищаемой конструкции.

Для всех комбинаций фильтров и соединений фильтров эффективность полупроводникового покрытия может быть дополнительно оптимизирована по сроку службы защищаемого объекта путем настройки ЭБУ на регулирование его функций фильтрации в ответ на ряд измеренных и/или заранее определенных параметров, которые включают один или более из следующих параметров: измеренный коррозионный шум, температура, минерализация, влажность, возраст покрытия, покрытая область поверхности, толщина покрытия, износ покрытия, форма покрытой области, местонахождение судна/покрытого объекта (например, Северное море по сравнению с Южно-Китайским морем), движение или неподвижное состояние судна, предыстория работы (например, отношение времени нахождения в неподвижном состоянии к времени движения).

- 9 007147

Фиг. 12 представляет собой блок-схему примерного способа, не ограничивающего настоящее изобретение и используемого в одном из вариантов его реализации. Способ, представленный этой блоксхемой, может быть использован в ЭБУ для управления работой фильтра с целью достижения оптимального баланса между антикоррозионным и противообрастающим эффектами. При выполнении данного способа система переходит от выполнения начального этапа 1201 к выполнению этапа 1202 контроля, на котором может происходить ввод информации от различных контрольно-измерительных устройств и датчиков, включая информацию о минерализации, положении системы, предыстории системы или других факторах. Затем система сравнивает контрольные значения и на этапе 1203 принимает решение, какую из двух заранее определенных рабочих конфигураций должен принять фильтр - этапы 1204 и 1205 соответственно. Когда эта операция закончена, система возвращается на этап 1202 контроля, и выполнение способа повторяется. В этом варианте реализации показаны две конфигурации фильтра. В других вариантах реализации может происходить выбор из трех или более конфигураций.

Аспекты настоящего изобретения, касающиеся измерения и использования контрольных параметров, используются для точной настройки рабочих характеристик системы для конкретных вариантов применения. На основе контрольных параметров могут быть определены и улучшены необходимые свойства фильтра в системе для устойчивого предотвращения коррозии на всей поверхности конструкции, даже в случае очень больших конструкций, таких как авианосцы или мосты с большими пролетами. В настоящем изобретении флуктуации напряжения между поверхностью с покрытием и электродом сравнения с большим импедансом и низким уровнем шума отслеживаются на предмет превышения пиком напряжения заранее определенного порога, его появления заранее определенное число раз в некотором интервале времени (например, 3 десятка в секунду) и/или обнаружения среды, порождающей повышенный уровень шума. Эта методика определения порогового значения является одним из путей измерения стандартного отклонения шума, которое, в свою очередь, является мерой мощности шума. Альтернативно, для измерения мощности шума как функции частоты могут быть использованы быстрое преобразование Фурье (от англ. ББТ, Ра§1 Роштет ТгапГогт) или другая методика обработки сигнала. Частотное содержание (спектральный состав) шумового сигнала и его мощностное содержание могут быть измерены при помощи таких измерительных устройств, как анализатор спектра, либо путем оцифровывания сигнала и осуществления различных методик обработки сигнала встроенным в ЭБУ процессором в режиме реального времени. Кроме того, для ручного или автоматического регулирования характеристик фильтра и/или рабочего цикла фильтра (периодов включения/отключения) могут быть использованы и другие параметры (отдельно или в комбинации). Они включают в себя, но не ограничиваются ими, ранее указанные параметры: измеренный коррозионный шум, температуру, минерализацию, влажность, возраст покрытия, покрытую область поверхности, толщину покрытия, износ покрытия, форму покрытой области, местонахождение судна/покрытого объекта (например, Северное море по сравнению с Южно-Китайским морем), движение или неподвижное состояние судна, предысторию работы (например, отношение времени нахождения в неподвижном состоянии ко времени движения).

В другом варианте реализации ЭБУ соединен с Глобальной спутниковой подсистемой местоопределения (ОРБ) посредством шины промышленного стандарта или фирменной шины, такой как шина УМЕ (Уегаа Мойи1е Еигоре, модульная интерфейсная система на евроконструктивах), либо посредством устройства беспроводной связи. При отслеживании географического положения системы ЭБУ настраивает эффективные значения характеристик фильтра коррозионного шума в соответствии с заранее определенными критериями, принимая во внимание то, что известно о тех влияющих на коррозию воздействиях минерализации, температуры и других факторов, которые связаны с географическим положением системы.

На фиг. 13 показан результат применения одного из вариантов реализации настоящего изобретения, причем на этом чертеже для элементов, аналогичных изображенным на фиг. 1, сохранены их ссылочные номера. ЭБУ 599 соединен с фильтром 508 и управляет им. ЭБУ 599 может быть соединен с антенной 581 (или другим приемником электромагнитного излучения, например, инфракрасного или оптического) и/или с одним или более локальными датчиками 582 для приема данных, влияющих на управление этим ЭБУ 599 фильтром 508. В этом варианте реализации настоящего изобретения ЭБУ управляет фильтром 508 таким образом, что фильтр имеет прерывистую частотную характеристику 577 импеданса, обеспечивающую пропускание низких частот (чередование между разомкнутой и замкнутой цепью, в результате чего фильтр низких частот включается в цепь и отсоединяется от нее), для гашения высокочастотного коррозионного шума в прерывистом (периодическом) режиме (с контролируемой частотой отключения или рабочим циклом). Когда фильтр гасит высокочастотную составляющую коррозионного шума, высокочастотное содержимое спектра электрохимического шума 550 по всему покрытию и защищаемому материалу в значительной степени уменьшается; поэтому шумовой сигнал эффективно фильтруется, в результате чего он представляет собой медленно изменяющееся напряжение (т.е. не являющееся пилообразным). Когда фильтр не устраняет коррозионный шум, шумовая характеристика 550 в покрытии является зашумленной (пилообразной), указывая на то, что цинк в полупроводниковом слое выделяется в окружающую среду. В этой ситуации ЭБУ 599 управляет покрытием в противообрастающем режиме работы. В других вариантах реализации ЭБУ 599 может управлять фильтром 508 таким образом, что этот

- 10 007147 фильтр 508 имеет характеристику фильтрации, при которой снижаются амплитуда и/или частота для заранее определенного диапазона частот коррозионного шума, и/или фильтр 508 подключается периодически. Причина, по которой фильтр эксплуатируют в импульсном режиме, заключается в достижении баланса между расходованием Ζη для борьбы с обрастанием и сохранением Ζη для борьбы с коррозией. Скоростью расходования можно управлять путем задания циклов импульсного включения/отключения в диапазоне от расходования, очень близкого к 0% (фильтр включен), до постоянного расходования (т.е. 100%). Например, при импульсном режиме работы с 50%-ым включением/отключением в течение определенного периода времени фильтр будет работать в течение 50% продолжительности этого периода, хотя и не всегда с соблюдением равных интервалов времени (т.е. не всегда с 50%-ным рабочим циклом). Кроме того, импульсная работа может иметь место с периодическим или апериодическим управляющим сигналом.

Фиг. 14 представляет собой график сравнения скорости выделения цинка, измеренной с течением времени, для системы уменьшения коррозионного шума с и без ЭБУ. На этом графике, иллюстрирующем скорости выделения цинка для двух систем, по горизонтальной оси 601 отложено прошедшее время в днях, а по вертикальной оси 602 отложена скорость выделения цинка в микрограммах цинка на см². В системе, где ЭБУ не используется, результаты указаны квадратами 620. В другой системе скорость выделения цинка была уменьшена за счет использования ЭБУ, и результаты указаны кружками 610. Измерения проводились в течение периода времени, составлявшего приблизительно 300 дней. Сравнение этих двух зависимостей показывает, что система без ЭБУ имеет тенденцию к выделению большего количества цинка в течение данного периода времени, чем система с ЭБУ, и поэтому характеризуется меньшим сроком службы полупроводникового покрытия.

Фиг. 15 представляет собой переупорядочение результатов, показанных на фиг. 14, при этом горизонтальная ось 701 представляет собой время в днях, а вертикальная ось 702 представляет собой выделение цинка в процентах от общего количества выделившегося цинка. На этом графике результаты для системы с ЭБУ, указанные кружками 710, соответствуют результатам 610, а результаты, указанные квадратами 720, соответствуют результатам 620, приведенным на фиг. 14.

На фиг. 16 изображен компьютер, который может быть использован в качестве управляющего компьютера 899 ЭБУ в одном из вариантов реализации настоящего изобретения. Данный компьютер содержит процессор 1003, основную память 1004, ПЗУ 1005, системную шину 1002 и соединен с различными устройствами 1010-1012, обеспечивающими интерфейс с пользователем, такими как монитор и клавиатура. Для отслеживания физических условий и других переменных, связанных с оптимизацией работы антикоррозионных и противообрастающих средств согласно настоящему изобретению, компьютер соединен с датчиками 882, такими как датчики минерализации и давления, датчики географического положения и т.д.

Ниже приведено более подробное описание управляющего компьютера 899 ЭБУ. Управляющий компьютер 899 ЭБУ содержит шину 1002 или другое устройство связи для обмена информацией (возможно, беспроводным образом) и процессор 1003, соединенный с шиной 1002, для обработки этой информации. Кроме того, управляющий компьютер 899 ЭБУ содержит основную память 1004, такую как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или другое динамическое запоминающее устройство (например, динамическое ОЗУ (ΌΒΆΜ), статическое ОЗУ (8ВАМ) и синхронное динамическое ОЗУ (8ΌΒΆΜ)), соединенную с шиной 1002 и предназначенную для хранения информации и команд, подлежащих выполнению процессором 1003. В дополнение к этому, основная память 1004 может использоваться для хранения временных переменных или другой промежуточной информации во время выполнения команд процессором 1003. Компьютер 899 управления ЭБУ также содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 1005 или другое статическое запоминающее устройство (например, программируемое ПЗУ (РВОМ), стираемое программируемое ПЗУ (ΕΡΒΌΜ) и электрически стираемое программируемое ПЗУ (ΕΕΡΚΌΜ)), соединенное с шиной 1002 и предназначенное для хранения статической информации и команд для процессора 1003.

Компьютер 899 управления ЭБУ также содержит контроллер 1006 дисков, соединенный с шиной 1002 и предназначенный для управления одним или более запоминающих устройств, предназначенных для хранения информации и команд, таких как жесткий магнитный диск 1007 и привод 1008 съемных носителей (например, дисковод для гибких дисков, дисковод для дисков СЭ-ВОМ (ПЗУ на компактдисках), дисковод для перезаписываемых компакт-дисков (ί.Ό-Β\ν). дисковод с автоматической сменой компакт-дисков, лентопротяжное устройство и съемный магнитооптический привод). Запоминающие устройства могут добавляться в эту компьютерную систему 950 с использованием соответствующего интерфейса устройства (например, интерфейса малых вычислительных систем (8С81), интерфейса для подключения дисковых накопителей (ΙΌΕ), улучшенного интерфейса для подключения дисковых накопителей (Ε-ΙΌΕ), интерфейса прямого доступа к памяти ΌΜΆ или υΌΜΆ).

Управляющий компьютер 899 ЭБУ может также содержать логические устройства специального назначения (например, проблемно-ориентированные интегральные микросхемы (А81С)) или конфигурируемые логические устройства (например, простые программируемые логические устройства (8ΡΕΌ),

- 11 007147 сложные программируемые логические устройства (СРБО) и логические микросхемы с эксплуатационным программированием (ЕРОЛ)).

Управляющий компьютер 899 ЭБУ может также содержать видеоконтроллер 1009, соединенный с шиной 1002 и предназначенный для управления монитором 1010, таким как монитор с электроннолучевой трубкой (ЭЛТ), с целью отображения информации пользователю компьютера. Компьютерная система содержит устройства ввода, такие как клавиатура 1011 и указывающее устройство 1012, обеспечивающие взаимодействие с пользователем компьютера и предоставление информации процессору 1003. Например, указывающее устройство 1012 может представлять собой мышь, трекбол или манипуляторуказку, предназначенные для передачи указаний и выбранных команд процессору 1003 и для управления перемещением курсора на экране монитора 1010. Кроме того, данные, сохраненные в управляющем компьютере 899 ЭБУ и/или созданные этим компьютером, могут выводиться в виде распечатки принтером.

Управляющий компьютер 899 ЭБУ выполняет часть или все этапы обработки согласно изобретению в результате выполнения процессором 1003 одной или более последовательностей, состоящих из одной или более команд, содержащихся в памяти, такой как основная память 1004. Такие команды могут считываться в основную память 1004 с другого машиночитаемого носителя, такого как жесткий диск 1007 или устанавливаемый в привод 1008 съемный носитель. Для выполнения последовательностей команд, содержащихся в основной памяти 1004, могут также использоваться один или более процессоров в многопроцессорной конфигурации. В альтернативных вариантах реализации вместо команд, содержащихся в программном обеспечении, или в комбинации с ними могут применяться жестко смонтированные схемы. Таким образом, варианты реализации настоящего изобретения не ограничены какой-либо конкретной комбинацией аппаратных средств и программного обеспечения.

Как указано выше, управляющий компьютер 899 ЭБУ содержит по меньшей мере один машиночитаемый носитель информации или запоминающее устройство, предназначенное для хранения команд, запрограммированных в соответствии с принципами настоящего изобретения, и для хранения структур данных, таблиц, записей или других описанных здесь данных. Примерами машиночитаемых носителей информации являются компакт-диски, жесткие диски, гибкие диски, магнитная лента, магнитооптические диски, программируемое ПЗУ (стираемое программируемое ПЗУ (ΕΡΚΟΜ), электрически стираемое программируемое ПЗУ (ΕΕΡΚΌΜ), флэш-память (Е1а8Й ΕΡΚΟΜ), динамическое ОЗУ (ΌΚΑΜ), статическое ОЗУ (8ΚΑΜ), синхронное динамическое ОЗУ (8ΌΚΑΜ)) или любой другой магнитный носитель, компакт-диски (например, СЭ-ΚΟΜ) или любой другой оптический носитель, перфокарты, бумажная лента или другой физический носитель, содержащий в определенном порядке расположенные отверстия, несущая электромагнитная волна (описана ниже) или любой другой носитель, который может считываться компьютером.

В случае хранения на любом машиночитаемом носителе информации или на любой их комбинации, настоящее изобретение содержит программное обеспечение, предназначенное для управления управляющим компьютером 899 ЭБУ, для приведения в действие устройства или устройств, реализующих изобретение на практике, и для обеспечения возможности взаимодействия управляющего компьютера 899 ЭБУ с пользователем-человеком (например, персоналом, осуществляющим печать информации). Такое программное обеспечение может включать в себя, но не ограничивается перечисленным, драйверы устройств, операционные системы, средства разработки и прикладное программное обеспечение. Упомянутый машиночитаемый носитель информации дополнительно содержит компьютерный программный продукт согласно настоящему изобретению, предназначенный для выполнения всей или части (если обработка является распределенной) обработки, проводимой при реализации настоящего изобретения на практике.

Наборы компьютерных кодов согласно настоящему изобретению могут представлять собой любой интерпретируемый или исполняемый код, включая сценарии, интерпретируемые программы, динамически подключаемые библиотеки (ОБЬ), классы языка 1ауа и скомпилированные исполняемые программы. Кроме того, части обработки информации согласно настоящему изобретению могут быть распределены для повышения производительности и надежности и/или снижения затрат.

Термин машиночитаемый носитель информации в том виде, как он здесь используется, относится к любому носителю, который участвует в предоставлении команд процессору 1003 для исполнения. Машиночитаемый носитель информации может относиться к различным типам, включая энергонезависимые носители, энергозависимые носители и передающие среды, но не ограничиваясь перечисленным. Энергонезависимые носители включают в себя, например, оптические диски, магнитные диски и магнитооптические диски, такие как жесткий диск 1007 или устанавливаемый в привод 1008 съемный носитель. Энергозависимые носители включают в себя динамическую память, такую как основная память 1004. Передающие среды включают в себя коаксиальные кабели, медные провода и волоконную оптику, включая провода, образующие шину 1002. Передающие среды могут также принимать вид акустических или световых волн, таких как те, которые генерируются при передаче данных с использованием радиосигнала или инфракрасного сигнала.

В передаче одной или более последовательностей, содержащих одну или более команд, в процессор 1003 для исполнения могут участвовать машиночитаемые носители различных типов. Например, коман

- 12 007147 ды могут сначала быть перенесены на магнитный диск удаленного компьютера. Удаленный компьютер может загрузить команды, используемые для реализации на практике всего или части настоящего изобретения, в удаленном режиме в динамическую память и послать эти команды по телефонной линии с использованием модема. Модем вблизи управляющего компьютера 899 ЭБУ может принять эти данные по телефонной линии и использовать ИК-передатчик для преобразования данных в инфракрасный сигнал. ИК-приемник, соединенный с шиной 1002, может принять данные, которые несет инфракрасный сигнал, и разместить эти данные на шине 1002. Шина 1002 передает данные в основную память 1004, из которой процессор 1003 извлекает и исполняет команды. Команды, принятые основной памятью 1004, могут необязательно быть сохранены в запоминающем устройстве 1007 или 1008 либо до, либо после исполнения процессором 1003.

Управляющий компьютер 899 ЭБУ также содержит связной интерфейс 1013, соединенный с шиной 1002. Связной интерфейс 1013 обеспечивает соединение с двунаправленной передачей данных с сетевой линией 1014, которая соединена, например, с локальной вычислительной сетью (ЛВС) 1015 или другой сетью 1016 связи, такой как Интернет. Например, связной интерфейс 1013 может представлять собой сетевую интерфейсную карту, предназначенную для обеспечения связи с любой ЛВС с коммутацией пакетов. В качестве другого примера, связной интерфейс 1013 может представлять собой карту для асимметричной цифровой абонентской линии (ЛИБЬ), карту для цифровой сети связи с комплексными услугами (Ι8ΌΝ) или модем для обеспечения соединения по передаче данных с соответствующим типом линии связи. Также могут применяться беспроводные линии. В любом из этих вариантов реализации связной интерфейс 1013 посылает и принимает электрические, электромагнитные или оптические сигналы, которые несут потоки цифровых данных, представляющие собой различные типы информации.

Сетевая линия 1014 в типичном случае обеспечивает передачу данных по одной или более сетей к другим устройствам обработки данных. Например, сетевая линия 1014 может обеспечивать соединение с другим компьютером через локальную сеть 1015 (например, ЛВС) или при помощи оборудования, используемого провайдером услуг, который предоставляет услуги связи в сети 1016 связи. Локальная сеть 1015 и сеть 1016 связи используют, например, электрические, электромагнитные или оптические сигналы, несущие потоки цифровых данных, и соответствующий физический уровень (например, кабель категории 5 из неэкранированной витой пары, коаксиальный кабель, оптическое волокно и т.д.). Сигналы, передаваемые по различным сетям, и сигналы, передаваемые по сетевой линии 1014 и через связной интерфейс 1013, которые переносят цифровые данные в управляющий компьютер 899 ЭБУ и из него, могут быть реализованы в виде исходных сигналов или сигналов, основанных на несущей волне. Исходные сигналы содержат цифровые данные в виде немодулированных электрических импульсов, которые описывают поток битов цифровых данных, при этом термин биты должен восприниматься в широком смысле как обозначающий определенный символ, где каждый символ содержит по меньшей мере один или более информационных битов. Цифровые данные могут также быть использованы для модуляции несущей волны, например, как в случае сигналов с амплитудной модуляцией, фазовой и/или частотной манипуляцией, которые распространяются через проводящую среду или передаются в виде электромагнитных волн через среду распространения. Таким образом, цифровые данные могут пересылаться в виде смодулированных исходных данных по проводному каналу связи и/или пересылаться в заранее определенной полосе частот, отличающейся от исходной, при модуляции несущей волны. Управляющий компьютер 899 ЭБУ может передавать и принимать данные, включая программный код, по сети (сетям) 1015 и 1016, сетевой линии 1014 и через связной интерфейс 1013. Кроме того, сетевая линия 1014 может обеспечивать соединение через локальную сеть 1015 с мобильным устройством 881, таким как персональный цифровой помощник или карманный персональный компьютер (ΡΌΆ или КПК), переносной компьютер или сотовый телефон.

Полупроводниковое покрытие согласно настоящему изобретению может использоваться во множестве конечных вариантов применения. Главным среди этих конечных вариантов является предотвращение коррозии проводящих конструкций. Предлагаемая система предотвращения коррозии проводящих подложек содержит:

(a) полупроводниковое покрытие, находящееся в электрическом контакте с по меньшей мере частью поверхности проводящей конструкции; и (b) средство фильтрации коррозионного шума, которое содержит сток электронов, такой как батарея или другой источник питания, вместе с фильтром (или банком фильтров), таким как конденсатор, соединенный с покрытой проводящей подложкой.

Предлагаемая система также включает в себя способ предотвращения коррозии, содержащий:

1) очистку внешней поверхности проводящей конструкции;

2) нанесение на внешнюю поверхность полупроводникового покрытия согласно настоящему изобретению; и

3) использование электронного фильтра для минимизации коррозионного шума в системе.

Одним из ключевых моментов антикоррозионных способа и системы согласно настоящему изобретению является измерение коррозионного шума, создаваемого системой в целом (включая подложку,

- 13 007147 покрытие и элементы фильтра, но не ограничиваясь перечисленным), и минимизация этого шума за счет использования электронного фильтра.

Если обратиться снова к фиг. 6, влияние ЭБУ на полупроводниковое покрытие, а также эксплуатационные характеристики в целом измерялось в течение 249-дневного периода испытаний (фиг. 6). В этом испытании скорости выделения цинка снижались со временем в обоих состояниях по мере старения покрытия. Однако использование ЭБУ обеспечило значительно более высокое уменьшение скоростей выделения цинка, степень которого зависит от рабочего цикла, используемого для настройки или попеременного включения фильтра в электрическую цепь и отключения от нее. Необходимо понимать, что рабочий цикл, предназначенный для управления уровнем выделения цинка (и, следовательно, токсичность), зависит от ряда параметров (таких как измеренный коррозионный шум, температура, минерализация, влажность, скорость судна и т.д.), зависящих от условий окружающей среды. Настоящим изобретением предлагаются средства регулирования этих скоростей при помощи ЭБУ и соответствующих алгоритмов управления. Скорости выделения цинка были снижены в 250 раз или вплоть до уровня 0,001 мкг/см² в день, что значительно ниже максимально допустимой скорости в 15 мкг/см² в день, установленной Военно-морским флотом США (Управление военно-морских исследований, 8. МсЕКапу). Эти эксперименты показали, что срок службы полупроводникового покрытия с точки зрения потери цинка (количества Ζη на см², деленного на скорость растворения), может быть значительно продлен при использовании ЭБУ. Результаты отслеживания потенциала, как показано на фиг. 6, демонстрируют, что испытываемые панели без ЭБУ имеют значительно более низкий потенциал, составляющий приблизительно от 150 до 250 мВ в зависимости от используемых параметров ЭБУ. При том, что скорость окисления цинка имеет экспоненциальную зависимость от величины потенциала, потенциал оксида цинка будет повышаться, а потенциал цинка будет снижаться с увеличением электрического сопротивления на границе цинка с оксидом цинка. Экспоненциальная зависимость указывается постоянной Тафеля, которая для цинка составляет приблизительно 30 мВ. Эта постоянная Тафеля и величина измеренных разностей напряжений предполагают, что относительное изменение пассивации, обусловленное наличием ЭБУ, составляет от 150 до 4000 раз. Если говорить в общем, как скорость растворения цинка, так и данные по потенциалу соответствуют теории работы полупроводникового покрытия - использование ЭБУ приводит к уменьшению скорости окисления цинка и существенно продлевает срок службы полупроводникового покрытия. Эти преимущества могут быть дополнительно усилены при использовании в настоящем изобретении измеренных и/или заранее определенных параметров, которые включают в себя по меньшей мере один из следующих параметров: температуру, минерализацию/чистоту воды, влажность, возраст, краткосрочный рабочий цикл, долгосрочный рабочий цикл, текущую скорость судна, предысторию скоростей судна, текущее географическое положение, предысторию географических положений, возраст покрытия, толщину покрытия, покрытую область поверхности и форму покрытой области.

Настоящее изобретение может быть приспособлено к предотвращению коррозии проводящих материалов и предотвращению морского биологического обрастания в следующих случаях (не ограничиваясь перечисленным): гражданская и военная авиация; нефтяные хранилища-резервуары; инфраструктура, включая дороги и мосты, а также проекты Военно-морского флота, Береговой охраны и Инженерных войск; химическая промышленность; целлюлозно-бумажная промышленность; электростанции; железнодорожные мосты и вагоны; изготовленные стальные здания, такие как сельскохозяйственные элеваторы и склады; водонапорные башни; морские суда; морские платформы и другие морские конструкции. Покрытие и ЭБУ также могут быть приспособлены для использования в устройствах и/или транспортных средствах, связанных с атомными электростанциями, полетами в дальний космос, исследованиями и мониторингом вулканов и глубоководными исследованиями в токсичных сейсмоопасных средах.

Что касается морских судов, то настоящее изобретение можно эксплуатировать для того, чтобы значительно снизить ухудшение (износ) обшивки, ремонт которой обходится очень дорого, и при этом настоящее изобретение представляет собой экономически эффективную, долговечную и экологически безопасную альтернативу существующим системам борьбы с загрязнением и коррозией. Полупроводниковое покрытие может наноситься на новые суда при их строительстве и на существующие суда во время их планового обслуживания в доках, которое, в случае традиционных покрытий, приходится проводить каждые 2,5 года. При использовании ЭБУ владельцы судов, на которые было нанесено полупроводниковое покрытие, могут получить в виде преимуществ снижение затрат на топливо и обслуживание, продление срока службы обшивки судна и повышение общей эффективности использования судна в результате увеличения средних скоростей в процессе его применения и уменьшения ежегодного времени обслуживания в доке.

Что касается водяных резервуаров и водонапорных башен, то управляемая ЭБУ система уменьшения коррозионного шума согласно настоящему изобретению одобрена Агентством по охране окружающей среды (ЕРА, Епу1гоптеп!а1 Рго1есйоп Адепсу) для использования в резервуарах для питьевой воды. Ожидается, что при должном нанесении и при использовании ЭБУ срок службы покрытия будет продлен до расчетной долговечности резервуара. В результате такой долговечности владельцы водяных резервуаров не будут вынуждены тратиться на нанесение повторного покрытия, что предполагается при использовании защитных покрытий.

- 14 007147

Очевидно, что, в свете изложенных выше принципов, в настоящем изобретении возможны различные модификации и изменения. Поэтому необходимо понимать, что, в пределах объема приложенной формулы изобретения, на практике настоящее изобретение может быть реализовано иным образом, чем конкретно описано здесь.

Claims (50)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Система для управления коррозией проводящей конструкции, находящейся в контакте с коррозионной средой, содержащая покрытие, содержащее частицы полупроводника и расположенное на упомянутой проводящей конструкции;

   фильтр, соединенный с упомянутым покрытием и имеющий управляемую характеристику фильтрации; и электронное устройство управления, соединенное с упомянутым фильтром, имеющее соединение по меньшей мере с одним из локального датчика, базы данных и удаленного устройства управления и выполненное с возможностью управления упомянутой управляемой характеристикой фильтрации в соответствии по меньшей мере с одним из локально измеренного параметра, сохраненного параметра и поступившего дистанционно сигнала.
2. 2. Система по п.1, в которой упомянутая управляемая характеристика фильтрации представляет собой импеданс, соответствующий фильтру низких частот или узкополосному режекторному фильтру.
3. 3. Система по п.1, в которой упомянутый фильтр содержит по меньшей мере один из активного фильтра;

   перестраиваемого пассивного фильтра и неперестраиваемого пассивного фильтра.
4. 4. Система по п.3, в которой упомянутый фильтр представляет собой множество пассивных фильтров, и при этом упомянутая управляемая характеристика фильтрации управляется путем переключения с одного из упомянутого множества пассивных фильтров на другой из упомянутого множества пассивных фильтров.
5. 5. Система по п.3, в которой упомянутый фильтр представляет собой единственный перестраиваемый пассивный фильтр.
6. 6. Система по п.1, в которой упомянутый локально измеренный параметр содержит по меньшей мере один из параметра коррозионного шума;

   параметра минерализации;

   параметра температуры;

   параметра географического положения;

   параметра времени;

   параметра чистоты раствора;

   параметра скорости;

   параметра глубины и параметра давления.
7. 7. Система по п.1, в которой упомянутый сохраненный параметр содержит по меньшей мере одно из даты нанесения покрытия на упомянутый объект;

   параметра предыстории положений объекта;

   параметра предыстории рабочих циклов полупроводникового покрытия;

   параметра предыстории положений объекта;

   параметра формы покрытой области и параметра предыстории скоростей объекта.
8. 8. Система по п.1, в которой упомянутая проводящая конструкция содержит металл, выбранный из группы, состоящей из черных металлов и проводящих цветных металлов.
9. 9. Система по п.8, в которой упомянутый металл представляет собой сталь.
10. 10. Система по п.8, в которой упомянутый металл представляет собой алюминий.
11. 11. Система по п.1, в которой упомянутая проводящая конструкция выбрана из группы, состоящей из морских судов, морских конструкций, нефтяных буровых установок, электростанций и подводных конструкций.
12. 12. Система по п.1, в которой упомянутое полупроводниковое покрытие содержит проводящий органический полимер и один или более металлов, металлических сплавов и неметаллических полупроводниковых материалов.
13. 13. Система по п.12, в которой упомянутый проводящий органический полимер представляет собой компонент, выбранный из группы, состоящей из полиацетиленов, полифениленов, полифуранов, политиофенов, полипирролов, полиариленвиниленов, полианилинов и их легированных композиций.

    - 15 007147
14. 14. Система по п.12, в которой упомянутый один или более металлов или металлических сплавов содержит металл, выбранный из группы, состоящей из Ζη, Τι, А1, Са, Се, Мд, Ва, С§, соответствующих оксидов металлов и их сплавов.
15. 15. Система по п.12, в которой упомянутый один или более металлов или металлических сплавов содержит смесь одного или более металлов, выбранных из группы, состоящей из Ζη, Τι, А1, Са, Се, Мд, Ва и С§, и одного или более оксидов металлов, полученных из них.
16. 16. Система по п.12, в которой упомянутый один или более металлов или металлических сплавов представляет собой комбинацию цинк/оксид цинка.
17. 17. Система по п.11, в которой упомянутое полупроводниковое покрытие дополнительно содержит один или более красителей или пигментов.
18. 18. Электронное устройство управления, выполненное с возможностью управления системой уменьшения коррозионного шума, включающей в себя управляемый фильтр и полупроводниковое покрытие, нанесенное на проводящую конструкцию, причем это устройство содержит первый вывод, выполненный с возможностью соединения с упомянутой системой уменьшения коррозионного шума;

    второй вывод, выполненный с возможностью соединения по меньшей мере с одним из локального датчика, базы данных и устройства дистанционного управления и механизм управления, выполненный с возможностью управления упомянутым управляемым фильтром при помощи управляющего сигнала, посылаемого через упомянутый первый вывод, в соответствии по меньшей мере с одним из локально измеренного параметра, сохраненного параметра и поступившего дистанционно сигнала.
19. 19. Устройство по п.18, в котором упомянутый управляемый фильтр имеет управляемую характеристику фильтрации, которая представляет собой импеданс, соответствующий фильтру низких частот или узкополосному режекторному фильтру.
20. 20. Устройство по п.19, в котором упомянутый управляемый фильтр представляет собой множество пассивных фильтров с импедансами, которые отличаются друг от друга, и при этом упомянутая управляемая характеристика фильтрации управляется путем переключения с одного из упомянутого множества пассивных фильтров на другой из упомянутого множества пассивных фильтров.
21. 21. Устройство по п.19, в котором упомянутый управляемый фильтр представляет собой единственный перестраиваемый пассивный фильтр.
22. 22. Устройство по п.19, в котором упомянутый локально измеренный параметр содержит по меньшей мере один из параметра коррозионного шума;

    параметра минерализации;

    параметра температуры;

    параметра географического положения;

    параметра времени;

    параметра чистоты раствора;

    параметра скорости;

    параметра глубины и параметра давления.
23. 23. Устройство по п.19, в котором упомянутый сохраненный параметр содержит по меньшей мере одно из даты нанесения покрытия на упомянутый объект;

    параметра предыстории положений объекта;

    параметра предыстории рабочих циклов полупроводникового покрытия;

    параметра предыстории положений объекта;

    параметра формы покрытой области и параметра предыстории скоростей объекта.
24. 24. Устройство по п.19, в котором упомянутая проводящая конструкция содержит металл, выбранный из группы, состоящей из черных металлов и проводящих цветных металлов.
25. 25. Устройство по п.24, в котором упомянутый металл представляет собой сталь.
26. 26. Устройство по п.24, в котором упомянутый металл представляет собой алюминий.
27. 27. Устройство по п.19, в котором упомянутая проводящая конструкция выбрана из группы, состоящей из морских судов, морских конструкций, нефтяных буровых установок, электростанций и подводных конструкций.
28. 28. Устройство по п.19, в котором упомянутое полупроводниковое покрытие содержит проводящий органический полимер и один или более металлов, металлических сплавов и неметаллических полупроводниковых материалов.
29. 29. Устройство по п.28, в котором упомянутый проводящий органический полимер представляет собой компонент, выбранный из группы, состоящей из полиацетиленов, полифениленов, полифуранов, политиофенов, полипирролов, полиариленвиниленов, полианилинов и их легированных композиций.

    - 16 007147
30. 30. Устройство по п.29, в котором упомянутый один или более металлов или металлических сплавов содержит металл, выбранный из группы, состоящей из Ζη, Τι, А1, Са, Се, Мд, Ва, Ск, соответствующих оксидов металлов и их сплавов.
31. 31. Устройство по п.28, в котором упомянутый один или более металлов или металлических сплавов содержит смесь одного или более металлов, выбранных из группы, состоящей из Ζη, Τι, А1, Са, Се, Мд, Ва и Ск, и одного или более оксидов металлов, полученных из них.
32. 32. Устройство по п.28, в котором упомянутый один или более металлов или металлических сплавов представляет собой комбинацию цинк/оксид цинка.
33. 33. Устройство по п.28, в котором упомянутое полупроводниковое покрытие с органическим полимером дополнительно содержит один или более красителей или пигментов.
34. 34. Способ предотвращения коррозии проводящей конструкции, находящейся в контакте с коррозионной средой, заключающийся в том, что соединяют электронный блок управления с управляемым фильтром, который соединен с полупроводниковым покрытием, расположенным на упомянутой проводящей конструкции;

    фильтруют коррозионный шум в упомянутом полупроводниковом покрытии с помощью упомянутого управляемого фильтра;

    отслеживают по меньшей мере один параметр, связанный с коррозией упомянутого полупроводникового покрытия; и настраивают характеристику фильтрации упомянутого управляемого фильтра в соответствии с упомянутым по меньшей мере одним параметром.
35. 35. Способ по п.34, в котором упомянутая характеристика фильтрации представляет собой импеданс, соответствующий фильтру низких частот или узкополосному режекторному фильтру.
36. 36. Способ по п.34, в котором упомянутый управляемый фильтр представляет собой множество пассивных фильтров, отличающихся друг от друга, по меньшей мере, упомянутой характеристикой фильтрации, и при этом упомянутой характеристикой фильтрации управляют путем переключения с одного из упомянутого множества пассивных фильтров на другой из упомянутого множества пассивных фильтров.
37. 37. Способ по п.34, в котором упомянутый управляемый фильтр представляет собой единственный перестраиваемый пассивный фильтр.
38. 38. Способ по п.34, в котором упомянутый по меньшей мере один параметр содержит параметр коррозионного шума;

    параметр минерализации;

    параметр температуры;

    параметр географического положения;

    параметр времени;

    параметр чистоты раствора;

    параметр скорости;

    параметр глубины;

    параметр давления;

    дату нанесения покрытия на упомянутый объект;

    параметр предыстории положений объекта;

    параметр предыстории рабочих циклов полупроводникового покрытия;

    параметр предыстории положений объекта;

    параметр формы покрытой области и параметр предыстории скоростей объекта.
39. 39. Способ по п.34, в котором упомянутая проводящая конструкция содержит металл, выбранный из группы, состоящей из черных металлов и проводящих цветных металлов.
40. 40. Способ по п. 39, в котором упомянутый металл представляет собой сталь.
41. 41. Способ по п.39, в котором упомянутый металл представляет собой алюминий.
42. 42. Способ по п.34, в котором упомянутую проводящую конструкцию выбирают из группы, состоящей из морских судов, морских конструкций, нефтяных буровых установок, электростанций и подводных конструкций.
43. 43. Способ по п.34, в котором упомянутое полупроводниковое покрытие с органическим полимером содержит проводящий органический полимер и один или более металлов, металлических сплавов и неметаллических полупроводниковых материалов.
44. 44. Способ по п.43, в котором упомянутый проводящий органический полимер представляет собой компонент, выбранный из группы, состоящей из полиацетиленов, полифениленов, полифуранов, политиофенов, полипирролов, полиариленвиниленов, полианилинов и их легированных композиций.
45. 45. Способ по п.43, в котором упомянутый один или более металлов или металлических сплавов содержит металл, выбранный из группы, состоящей из Ζη, Τι, А1, Са, Се, Мд, Ва, Ск, соответствующих оксидов металлов и их сплавов.

    - 17 007147
46. 46. Способ по п.43, в котором упомянутый один или более металлов или металлических сплавов содержит смесь одного или более металлов, выбранных из группы, состоящей из Ζη, Τΐ, А1, Оа, Се, М§, Ва и Сб, и одного или более оксидов металлов, полученных из них.
47. 47. Способ по п.43, в котором упомянутый один или более металлов или металлических сплавов представляет собой комбинацию цинк/оксид цинка.
48. 48. Способ по и.43, в котором упомянутое полупроводниковое покрытие с органическим полимером дополнительно содержит один или более красителей или пигментов.
49. 49. Система предотвращения коррозии проводящей конструкции, находящейся в контакте с коррозионной средой и покрытой полупроводниковым покрытием, содержащая средство фильтрации коррозионного шума в упомянутом полупроводниковом покрытии;

    средство контроля по меньшей мере одного параметра, связанного с коррозией упомянутого полупроводникового покрытия; и средство настройки упомянутого электронного фильтра в соответствии с упомянутым по меньшей мере одним параметром.
50. 50. Система по и.49, в которой упомянутое средство контроля включает в себя компьютерный программный продукт.