專利名稱：一種多功能電化學(xué)腐蝕測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電化學(xué)測(cè)試領(lǐng)域，涉及電化學(xué)腐蝕測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
腐蝕科學(xué)工作者研究金屬電偶腐蝕時(shí)需測(cè)量電偶電流和電偶電位，陰極保護(hù)工業(yè)者需測(cè)量陰極保護(hù)電位、開(kāi)路電位和犧牲陽(yáng)極輸出電流以及雜散電流測(cè)試等，緩蝕劑的研究和土壤、水、化工介質(zhì)以及混凝土等多種介質(zhì)環(huán)境中的腐蝕檢測(cè)等等研究和日常工作中均須要方便、快捷、數(shù)據(jù)采集與管理自動(dòng)化程度高的電化學(xué)測(cè)試儀器。而現(xiàn)有的儀器尚處于手工記錄，近幾年雖有商品化的電偶腐蝕計(jì)面市，但無(wú)法做到數(shù)字化，其信號(hào)輸出依然是模擬的；另外在電化學(xué)測(cè)試領(lǐng)域大量?jī)x器的信號(hào)輸出是直流電壓和直流電流的模擬輸出，也限制了這些儀器與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合；同時(shí)，上述現(xiàn)有的測(cè)量?jī)x器，其測(cè)量功能均較單一。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種可廣泛適用于實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和野外場(chǎng)合的多功能電化學(xué)腐蝕測(cè)量?jī)x。
針對(duì)上述目的本實(shí)用新型一種多功能電化學(xué)腐蝕測(cè)量?jī)x由多通道數(shù)據(jù)采集器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、串口輸出、計(jì)算機(jī)、電源和功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組成。各部件之間通過(guò)導(dǎo)線相互順序相連。測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)測(cè)量通道與功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相連。
本實(shí)用新型的基本測(cè)試單元由兩個(gè)測(cè)試通道組成(如附圖1所示)，每一測(cè)試單元是一臺(tái)基于零電阻電流測(cè)量和高輸入阻抗電壓跟隨器原理的零阻電流表，電流與電壓的測(cè)量通過(guò)功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)，分別測(cè)量電極3和5的自然腐蝕電位，以及測(cè)量電極3和5組成的電偶對(duì)的電位以及兩電極間的電偶電流。
本實(shí)用新型采用多通道數(shù)據(jù)采集器，每?jī)蓚€(gè)通道組成一個(gè)測(cè)試單元，以六通道數(shù)據(jù)采集器為例，可以組成三個(gè)彼此獨(dú)立的測(cè)試單元，互不干擾。本實(shí)用新型采用的電源為交流220V、50Hz的開(kāi)關(guān)電源數(shù)據(jù)記錄、處理輸出打印以及試驗(yàn)過(guò)程的控制均通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行。
由于本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)多通道電偶腐蝕和零電阻電流測(cè)量。不僅體積小，重量輕，更主要的是顯著提高了測(cè)量精度，增大了測(cè)量范圍，擴(kuò)大了應(yīng)用功能。關(guān)鍵在于將模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試過(guò)程、數(shù)據(jù)采集與處理完全由計(jì)算機(jī)控制；巧妙地將電偶腐蝕計(jì)與數(shù)字記錄儀結(jié)合在一起，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多通道。
本實(shí)用新型通過(guò)附圖作進(jìn)一步說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型多功能電化學(xué)腐蝕測(cè)量?jī)x的測(cè)試單元原理圖。
圖2為本實(shí)用新型一種多功能電化學(xué)腐蝕測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)示意圖。
由圖1所示的測(cè)試單元原理圖看出，兩個(gè)測(cè)量通道即測(cè)量通道1和2構(gòu)成一個(gè)完整的測(cè)試單元，測(cè)量通道1為電位輸出，測(cè)量通道2為電流輸出，0為電阻，3、5為工作電極，4為參比電極。
它的工作原理如下兩種和兩種以上金屬在電解質(zhì)溶液中，或同種金屬在不同狀態(tài)或不同組成電解質(zhì)溶液中，直接接觸或通過(guò)結(jié)構(gòu)中的金屬導(dǎo)體構(gòu)成回路時(shí)，就構(gòu)成了電偶電池，由于各種電極電位不同，存在著電位差，在該電偶對(duì)中，原腐蝕電位較負(fù)的金屬成為電偶對(duì)中的陽(yáng)極，使溶解速度增大，導(dǎo)致異金屬接觸時(shí)陽(yáng)極金屬的局部腐蝕，而電偶對(duì)中原腐蝕電位較正的金屬則成為電偶對(duì)中的陰極，通常要比未偶接時(shí)腐蝕得更慢，這種因構(gòu)成宏觀電偶電池所引起的腐蝕現(xiàn)象稱為電偶腐蝕(也稱接觸腐蝕)。利用本實(shí)用新型的測(cè)試單元(兩個(gè)測(cè)試通道單數(shù)測(cè)量電位、偶數(shù)測(cè)量電流)可測(cè)量處于電解質(zhì)中的異金屬電極(例如電極3和電極5)之間流過(guò)的電流，此即電偶對(duì)的電偶電流Ig；也可測(cè)量異金屬電極未構(gòu)成電偶對(duì)時(shí)各自的自然腐蝕電位EK1(電極3)和EK2(電極5)，以及構(gòu)成的電偶對(duì)相對(duì)于參比電極的電偶電位Eg。
上述不同參數(shù)(電流與電位)的測(cè)量由功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。如圖2所示。以通道1和2(即測(cè)量通道1和2)組成的測(cè)試單元為例，K0鍵開(kāi)啟K1鍵閉合測(cè)量電極3的自然腐蝕電位(EK1)，K1鍵開(kāi)啟K0鍵閉合測(cè)量電極5的自然腐蝕電位(EK2)，K0鍵和K1鍵均閉合可以同時(shí)測(cè)量電極3與電極5構(gòu)成的電偶對(duì)相對(duì)于參比電極4的電偶電位Eg與電偶對(duì)的電偶電流Ig。
具體實(shí)施方式
由圖2看出，本實(shí)用新型多功能電化學(xué)腐蝕測(cè)量?jī)x由多通道數(shù)據(jù)采集器6、放大器7、A/D轉(zhuǎn)換器8、串口輸出9、計(jì)算機(jī)10、電源11和功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K0、K1組成；多通道數(shù)據(jù)采集器6通過(guò)導(dǎo)線與放大器7相連，放大器7通過(guò)導(dǎo)線與A/D轉(zhuǎn)換器8相連，A/D轉(zhuǎn)換器8通過(guò)導(dǎo)線與串口輸出9相連，串口輸出9通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)10相連，電源11通過(guò)導(dǎo)線與多通道數(shù)據(jù)采集器6相連。功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K0、K1通過(guò)導(dǎo)線與多通道數(shù)據(jù)采集器6相連。由圖2所示的是以六通道數(shù)據(jù)采集器為例的一種多功能電化學(xué)腐蝕測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)示意圖，由該圖看出，該測(cè)量?jī)x實(shí)現(xiàn)了多通道和數(shù)字化，與計(jì)算機(jī)接口采用串口連接，保證通用性。圖中3、5、13、14、16、17為工作電極，4、12、15為參比電極，19、20、21、22為測(cè)量通道(即圖中的通道19、20、21、22)。
測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)采集單元3、4、5通過(guò)測(cè)量通道1、2；12、13、14通過(guò)測(cè)量通道19、20；15、16、17通過(guò)測(cè)量通道21、22分別與功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(K0、K1)相連。
以測(cè)量通道1和2組成的測(cè)試單元(3、4、5)為例，本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下(1)裝置在開(kāi)始工作測(cè)試之前，K0、K1鍵處于開(kāi)啟狀態(tài)；(2)分別接上工作電極3、5和參比電極4；(3)接通電源11和打開(kāi)計(jì)算機(jī)10；(4)通過(guò)計(jì)算機(jī)10設(shè)定工作量程與數(shù)據(jù)采集的間隔時(shí)間，同時(shí)向多通道數(shù)據(jù)采集器6下達(dá)指令開(kāi)始工作；(5)調(diào)節(jié)功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K0、K1電偶對(duì)接通前，K0鍵開(kāi)啟K1鍵閉合測(cè)量電極3的自然腐蝕電位EK1，K1鍵開(kāi)啟K0鍵閉合測(cè)量電極5的自然腐蝕電位EK2；接通電偶對(duì)即K0鍵和K1鍵均閉合，可以同時(shí)測(cè)量電極3與電極5構(gòu)成的電偶對(duì)相對(duì)于參比電極的電偶電位Eg與電偶對(duì)的電偶電流Ig。EK1、EK2、Eg由多通道數(shù)據(jù)采集器的通道1采集，Ig的測(cè)試由多通道數(shù)據(jù)采集器的通道2采集，多通道數(shù)據(jù)采集器6采集的信號(hào)是模擬信號(hào)，通過(guò)放大器7放大后再由A/D轉(zhuǎn)換器8將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)串口輸出9輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)記錄數(shù)據(jù)、整理分析果數(shù)據(jù)、輸出打印測(cè)試結(jié)果。
(6)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，重新將K0、K1鍵處于開(kāi)啟狀態(tài)；斷開(kāi)電源11。
測(cè)量通道19、20以及電極12、13、14、17與測(cè)量通道21、22以及電極15、16、17分別構(gòu)成彼此獨(dú)立的測(cè)試單元，操作過(guò)程如上所述，由此看出，本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道以上的多通道測(cè)量。采用的多通道數(shù)據(jù)采集器的通道越多，構(gòu)成的彼此獨(dú)立的測(cè)試單元也越多。
本實(shí)用新型電偶電流Ig的測(cè)量范圍0～±1.999A；電偶電位Eg和自然腐蝕電位EK的測(cè)量范圍0～±2.999V；本實(shí)用新型的工作電壓交流220V±10％，50HZ。
本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于各種電化學(xué)腐蝕測(cè)試領(lǐng)域，如測(cè)定異金屬接觸的電偶腐蝕行為、測(cè)定犧牲陽(yáng)極性能、測(cè)量陰極保護(hù)系統(tǒng)的有效性、工廠設(shè)備腐蝕檢測(cè)、裝備陰極保護(hù)測(cè)量車(chē)、評(píng)定金屬耐蝕性、檢驗(yàn)環(huán)境腐蝕性、腐蝕研究、緩蝕劑研究、腐蝕失效分析、防腐蝕設(shè)計(jì)以及任何測(cè)量直流電流和直流電位的場(chǎng)合。
本實(shí)用新型具有如下多種功能電偶電流測(cè)量、電偶電位測(cè)量、自然腐蝕電位測(cè)量、偶對(duì)電位差測(cè)量、犧牲陽(yáng)極輸出電流測(cè)量、陰極保護(hù)電位測(cè)量、用作數(shù)字電流表測(cè)量直流電流和直流電壓、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)X-Y記錄儀、雜散電流測(cè)試、用作檢流計(jì)、用作電壓跟隨器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)具有多種檢測(cè)功能，它可以檢測(cè)各種介質(zhì)環(huán)境下的直流電位和直流電流信號(hào)。
(2)測(cè)試信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，將模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試過(guò)程、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理完全由計(jì)算機(jī)控制，測(cè)量的量程、數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔、數(shù)據(jù)記錄處理與儲(chǔ)存等由配套的電化學(xué)腐蝕測(cè)量數(shù)據(jù)采集軟件完成。
(3)因采用的多通道數(shù)據(jù)采集器，故能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道以上的多通道測(cè)量，各測(cè)試單元彼此獨(dú)立互不干擾；同時(shí)采用開(kāi)關(guān)電源，保證儀器工作的穩(wěn)定。
(4)由于采用集成設(shè)計(jì)，故結(jié)構(gòu)合理、緊湊，操作極為簡(jiǎn)單、快捷，大大方便了測(cè)量過(guò)程。
權(quán)利要求1.一種多功能電化學(xué)腐蝕測(cè)量?jī)x，其特征在干它由多通道數(shù)據(jù)采集器(6)、放大器(7)、A/D轉(zhuǎn)換器(8)、串口輸出(9)、計(jì)算機(jī)(10)、電源(11)和功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(K0、K1)組成；多通道數(shù)據(jù)采集器(6)通過(guò)導(dǎo)線與放大器(7)相連，放大器(7)通過(guò)導(dǎo)線與A/D轉(zhuǎn)換器(8)相連，A/D轉(zhuǎn)換器(8)通過(guò)導(dǎo)線與串口輸出(9)相連，串口輸出(9)通過(guò)導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)(10)相連，電源(11)通過(guò)導(dǎo)線與多通道數(shù)據(jù)采集器(6)相連；功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(K0、K1)通過(guò)測(cè)量通道與多通道數(shù)據(jù)采集器(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量?jī)x，其特征在于能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)通道以上的多個(gè)測(cè)量通道。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電化學(xué)測(cè)試領(lǐng)域，涉及電化學(xué)腐蝕測(cè)試裝置。本實(shí)用新型一種多功能電化學(xué)腐蝕測(cè)量?jī)x由多通道數(shù)據(jù)采集器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、串口輸出、計(jì)算機(jī)、電源和功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)組成。各部件之間通過(guò)導(dǎo)線相互順序相連。測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)采集單元通過(guò)測(cè)量通道與功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相連。本實(shí)用新型采用多通道數(shù)據(jù)采集器，每?jī)蓚€(gè)通道組成一個(gè)測(cè)試單元，可以組成多組彼此獨(dú)立的測(cè)試單元，互不干擾。數(shù)據(jù)記錄、處理輸出打印以及試驗(yàn)過(guò)程的控制均通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行，本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于各種電化學(xué)腐蝕測(cè)試領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N27/00GK2755602SQ200420116390
公開(kāi)日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2004年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者顧寶珊, 周繼軍, 劉建華, 張啟富, 紀(jì)曉春 申請(qǐng)人:鋼鐵研究總院