專利名稱：：金屬腐蝕狀況在線檢測方法及其檢測儀器的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種在線快速測量循環冷卻水對不同金屬材料設備的腐蝕狀況的方法及其檢測儀器。具體的說是一種金屬腐蝕狀況在線檢測方法及其檢測儀器。
背景技術：
：隨著社會的發展和生活的需要，水的用量急劇增加，而地球上水的資源是有限的。因此，節約用水如同節約能源、保護環境一樣，成為目前全世界噬需解決的問題。而在節約用水方面，節水的最大潛力無疑是節約工業及其他行業冷卻用水，采用循環冷卻水是節約水資源的一條重要途徑，而且以高濃縮倍數運轉的循環冷卻水還可減少環境污染，但是循環冷卻水結垢、腐蝕現象比較嚴重，容易滋生菌藻，以致影響設備的傳熱效率，威脅設備的使用壽命，為此對循環冷卻水進行水質穩定處理是必不可少的。而為了對循環冷卻水的水質有一個及時的了解，必然需要對循環冷卻水的水質進行及時的跟蹤和監測。金屬腐蝕的大小是反映水質好壞的重要指標之一。由于水對不同的金屬具有不同的腐蝕速率，而循環冷卻水一直與使用設備上的各種金屬接觸，因此對循環冷卻水中不同金屬材料設備的腐蝕狀況進行檢測，就成為生產應用中噬需解決的問題。為達到快速測量腐蝕的目的，目前主要依據電化學的弱極化原理來進行測量。而現有的檢測方法和檢測方法所使用的儀器或裝置在測量過程中，如果不考慮被測水質的差異以及流速、溫度等的影響，應用范圍受到很大的限制，得到的測量結果易出現誤差，目前市場上已使用的腐蝕測量儀器，主要存在這方面的問題。
發明內容本發明的目的是針對現有腐蝕測量方法上存在的問題，提供一種使用五電壓法，且具有采集數據多、采用軟件數據處理技術，使得應用范圍寬，檢測結果準確的金屬腐蝕狀況在線監測方法。本發明的目的是針對現有腐蝕測量儀器存在的問題，提供一種采用了高集成度的電子技術與計算機技術相結合，具有性能可靠、測量準確、外形美觀小巧、安裝操作方便，而且可根據腐蝕測量的結果自動實現按比例投加緩蝕藥劑的金屬腐蝕狀況在線監測儀器。本發明的目的是通過以下技術方案解決的—種金屬腐蝕狀況在線檢測方法，它包括以下步驟(a).測量開始前，腐蝕電極傳感器的測量電極始終和儀表脫開；(b).采集測量信號通道的零漂移電壓U0;(c).打開電子開關，接通腐蝕電極傳感器并給測量電極加0毫伏電壓，測得毫伏電壓U1;(d).給測量電極加+9.5毫伏電壓，測得毫伏電壓U2;(e).給測量電極加0毫伏電壓，測得毫伏電壓U3;(f).給測量電極加-9.5毫伏電壓，測得毫伏電壓U4，測量周期結束，關閉電子開3關；(g).把以上所測的五個電壓值，送到C8051F021微處理器進行數據處理得出被測金屬的腐蝕率，將腐蝕率等相關參數存放到數據存儲器中并在液晶顯示屏上顯示結果。所述的五個電壓值要采集數十次以上，所采集的數據通過軟件數字濾波處理。所述的毫伏輸出信號與腐蝕電極傳感器的接通由電子開關通斷決定，而電子開關的通斷是由C8051F021微處理器中運行程序決定。所述的C8051F021微處理器通過輸出端口提供4_20毫安信號變送或控制輸出，其控制輸出是按儀表中設定表格腐蝕值所對應的4-20毫安值。所述的C8051F021微處理器通過485通信端口與智能設備通信進行數據的實時傳輸。所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法所采用的檢測儀器，包括C8051F021微處理器、數據存儲器、輸出電路、4S5通信接口、鍵盤、液晶顯示屏、電子開關、毫伏信號輸出電路、電源變換穩壓電路和小型機殼，數據存儲器、輸出電路、4S5通信接口、鍵盤、液晶顯示屏、電子開關、毫伏信號輸出電路均與C8051F021微處理器相連，所述的毫伏信號輸出電路的輸出端與電子開關相連，電子開關與腐蝕電極傳感器的電極相連，腐蝕電極傳感器的數據輸出端與極化電阻檢測電路的輸入端相連，極化電阻檢測電路的輸出端與C8051F021微處理器相連，C8051F021微處理器將極化電阻檢測電路傳來的數據、鍵盤輸入的數據及數據處理的結果存入與之相連的數據存儲器中，液晶顯示器在C8051F021微處理器的控制下，顯示鍵盤的輸入信號、測量計算的結果以及儀表工作狀態。所述的極化電阻檢測電路VREF端、DAC1端以及ADCO端分別與C8051F021微處理器的7腳、63腳和9腳相連，極化電阻檢測電路由U3A、U3B組成差分放大器和U2、U4、U5、U6、U7運算放大器及電阻、電容等組成。所述的C8051F021微處理器的52腳、53腳分別與數據存儲器的12腳和13腳相連。所述的液晶顯示器為128*64點陣式液晶顯示器。本發明相比現有技術有如下優點1、本發明解決了循環冷卻水的腐蝕在線監測問題，具有快速、準確、可靠和應用范圍寬等優點；2、本發明由于電子件基本采用采用標準的貼片元件，故有體積小，面板式儀表安裝、固定方便的優點；3、本發明操作簡單，實用性強，測量的數據及結果全部能在液晶屏上顯示4、本發明可以根據腐蝕測量的結果實現自動按比例投加藥劑，比例大小人工可以修改設定；5、本發明不僅可以快速測量腐蝕值，而且可以用來評價緩蝕劑的功效和預測金屬設備在水中的使用壽命，給水質管理者提供可靠的信息。附圖1是本發明的總電原理圖；附圖2是本發明的C8051F021微處理器的外腳接線附圖3是本發明的數據存儲器的外腳接線圖；附圖4是本發明的4-20毫安輸出信號的原理圖；附圖5是本發明的信號檢測電路的原理圖；附圖6是本發明的485通信電路的原理圖。其中l一數據存儲器；2—輸出電路；3—485通信接口；4一鍵盤；5—液晶顯示屏；6—C8051F021微處理器；7—極化電阻檢測電路；8—腐蝕電極傳感器；9—電子開關；IO—毫伏信號輸出電路；11—輔助電路；12—電源變換穩壓電路。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。如圖1所示，本發明所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法所采用的檢測儀器，它包括C8051F021微處理器、數據存儲器、輸出電路、485通信接口、鍵盤、液晶顯示屏、電子開關、毫伏信號輸出電路、電源變換穩壓電路和小型機殼，數據存儲器、輸出電路、4S5通信接口、鍵盤、液晶顯示屏、電子開關、毫伏信號輸出電路均與C8051F021微處理器相連，所述的毫伏信號輸出電路的輸出端與電子開關相連，電子開關與腐蝕電極傳感器的電極相連，腐蝕電極傳感器的數據輸出端與極化電阻檢測電路的輸入端相連，極化電阻檢測電路的輸出端與C8051F021微處理器相連，C8051F021微處理器將極化電阻檢測電路傳來的數據、鍵盤輸入的數據及數據處理的結果存入與之相連的數據存儲器中，液晶顯示器在C8051F021微處理器的控制下，顯示鍵盤的輸入信號、測量計算的結果以及儀表工作狀態。其中完成測量腐蝕有C8051F021微處理器，毫伏信號采集電路、腐蝕電極傳感器、電子開關、毫伏信號輸出電路等模塊，具體電路如圖5所示。測量步驟如下第一步測量開始前測量電極始終和儀表脫開，這時C8051F021微處理器的VREF'7'腳基準電壓和DAC1'63'腳輸出叫V0的電壓一起分別連接到U3A(通過R4和R5電阻分壓)和U3B的正輸入端，經過差動輸出到U4反向放大器，在U4的輸出端得到一個0毫伏的電壓，再通過U5、U6、U7運算放大器得到一個帶有零漂的電壓U0，連接到C8051F021微處理器的ADC0'9'腳；第二步打開電子開關，由C8051F021微處理器給D02'29'腳輸出一個低電平，去控制U2雙路選擇器的'10'腳，此時兩個測量電極由A0UT2和A0UT3端子通過電子開關U2和運算放大器U5對應的電位相連上，相應在C8051F021微處理器的ADC0'9'腳產生一個電壓U1;第三步在C8051F021微處理器的DAC1'63'腳輸出叫VI的電壓，在A0UT2和A0UT3端子產生一個+9.5毫伏的電壓作用在兩電極上，相應的在C8051F021微處理器的ADC0'9'腳產生一個電壓U2;第四步在C8051F021微處理器的DAC1'63'腳輸出叫V0的電壓，相應在C8051F021微處理器的ADC0'9'腳產生一個電壓U3;第四步在C8051F021微處理器的DAC1'63'腳輸出叫V2的電壓，在A0UT2和A0UT3端子產生一個-9.5毫伏的電壓作用在兩電極上，相應在C8051F021微處理器的ADC0'9'腳產生一個電壓U4。測量周期結束，關閉電子開關，C8051F021微處理器給D02'29'腳輸出一個高電平。以上U0、Ul、U2、U3和U4五個電壓值采集數十個以上，通過軟件數字濾波處理，再經過換算和計算得出腐蝕率，把腐蝕率結果等相關參數存放到數據存儲器并在液晶屏上顯示，以上講述的測量方法簡稱五電壓法。如圖3所示，本發明的所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法所采用的檢測儀器中的數據存儲器，由FM31256數據存儲器、Q2晶振、電阻、電容、二極管和電源等組成，數據傳輸5線SDA、SCL分別與C8051F021微處理器的'52，展卩、'53，腳相連。FM31256是采用鐵電技術制造，不怕掉電，無限次讀寫，64K存儲器，有8192字節單元，足以滿足測量數據的存儲。如圖6所示，本發明的所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法所采用的檢測儀器中的485通信電路的原理如圖C8051F021微處理器數據發送的'55'腳和6N163光電隔離耦合器SU1的'3'腳相連，SU1的'6'腳和7S04F反相器SU2的'2'腳相連，SU2的'4'腳和MAX485通訊芯片SU3的'2'腳相連。C8051F021微處理器數據接收的'54，腳和6N163光電隔離耦合器SU4的'6'腳相連，SU4的'3'腳和MAX485通訊芯片SU3的'1'腳相連。儀表通過MAX485通訊芯片SU3的'6'、'7'腳接R485A1和R485B1端和外設485通訊口對接，通訊波特率設為2400bps，傳輸距離可以達到500米。如圖4所示，本發明的所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法所采用的檢測儀器中的4-20毫安輸出信號的原理如圖C8051F021微處理器DACO的'64'腳和運算放大器U2A的正向輸入'3'腳相連，U2A的輸出'l'腳和運算放大器U1A的正向輸入'5'腳相連，U1A的輸出'7'腳和三極管Q2的基極相連，Q2的集電極和運算放大器U1B正向輸入'3'腳相連，U1B的輸出'1'腳和三極管Q1的基極相連，最后通過Q1的集電極和二極管D1M7輸出4-20毫安信號，由A0UT1和GND端和外設備相接。本發明的4-20毫安輸出信號既可以變送輸出，也可以控制輸出。腐蝕率與控制輸出信號對應的關系如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>另外，本發明可以根據現場特殊需要，重新設定。本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。權利要求一種金屬腐蝕狀況在線檢測方法，其特征是它包括以下步驟(a).測量開始前，腐蝕電極傳感器的測量電極始終和儀表脫開；(b).采集測量信號通道的零漂移電壓U0；(c).打開電子開關，接通腐蝕電極傳感器并給測量電極加0毫伏電壓，測得毫伏電壓U1；(d).給測量電極加+9.5毫伏電壓，測得毫伏電壓U2；(e).給測量電極加0毫伏電壓，測得毫伏電壓U3；(f).給測量電極加-9.5毫伏電壓，測得毫伏電壓U4，測量周期結束，關閉電子開關；(g).把以上所測的五個電壓值，送到C8051F021微處理器進行數據處理得出被測金屬的腐蝕率，將腐蝕率等相關參數存放到數據存儲器中并在液晶顯示屏上顯示結果。2.根據權利要求1所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法，其特征在于所述的五個電壓值要采集數十次以上，所采集的數據通過軟件數字濾波處理。3.根據權利要求1所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法，其特征在于所述的毫伏輸出信號與腐蝕電極傳感器的接通由電子開關通斷決定，而電子開關的通斷是由C8051F021微處理器中運行程序決定。4.根據權利要求1所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法，其特征在于所述的C8051F021微處理器通過輸出端口提供4-20毫安信號變送或控制輸出，其控制輸出是按儀表中設定表格腐蝕值所對應的4-20毫安值。5.根據權利要求1所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法，其特征在于所述的C8051F021微處理器通過485通信端口與可編程設備通信進行數據的實時傳輸。6.—種權利要求l所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法所采用的檢測儀器，包括C8051F021微處理器、數據存儲器、輸出電路、485通信接口、鍵盤、液晶顯示屏、電子開關、毫伏信號輸出電路、電源變換穩壓電路和小型機殼，數據存儲器、輸出電路、4S5通信接口、鍵盤、液晶顯示屏、電子開關、毫伏信號輸出電路均與C8051F021微處理器相連，其特征是所述的毫伏信號輸出電路的輸出端與電子開關相連，電子開關與腐蝕電極傳感器的電極相連，腐蝕電極傳感器的數據輸出端與極化電阻檢測電路的輸入端相連，極化電阻檢測電路的輸出端與C8051F021微處理器相連，C8051F021微處理器將極化電阻檢測電路測量的數據、鍵盤輸入的數據及數據處理的結果存入與之相連的數據存儲器中，液晶顯示器在C8051F021微處理器的控制下，顯示鍵盤的輸入信號、測量計算的結果以及儀表工作狀態。7.根據權利要求6所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法所采用的檢測儀器，其特征在于所述的極化電阻檢測電路VREF端、DAC1端以及ADCO端分別與C8051F021微處理器的7腳、63腳和9腳相連，極化電阻檢測電路由U3A、U3B組成差分放大器和U2、U4、U5、U6、U7運算放大器及電阻、電容組成。8.根據權利要求6所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法所采用的檢測儀器，其特征在于所述的C8051F021微處理器的52腳、53腳分別與數據存儲器的12腳和13腳相連。9.根據權利要求6所述的金屬腐蝕狀況在線檢測方法所采用的檢測儀器，其特征在于所述的液晶顯示器為128*64點陣式液晶顯示器。全文摘要本發明公開了一種金屬腐蝕狀況在線檢測方法及其檢測儀器，本發明使用五電壓法測得實時數據，把數十次測量的多個電壓值送到C8051F021微處理器進行處理得出被測金屬的腐蝕率，并在液晶顯示屏上實時顯示，本發明可以在線實時檢測循環冷卻水對不同金屬材料設備的腐蝕狀況，實時自動投加緩蝕水穩劑。本發明由于采用了高集成度的電子技術與計算機技術相結合的方式進行在線檢測，具有自動連續測量、數據記錄、繪制腐蝕曲線和實時通信等功能；本發明公開的檢測儀器具有性能可靠、測量準確、外型美觀小巧、安裝操作方便的優點。本發明可廣泛應用于使用循環冷卻水系統的各種行業進行腐蝕監測和控制研究，在節能環保越來越受到關注之時，具有極高的市場推廣價值。文檔編號G01N27/26GK101788521SQ20101012790公開日2010年7月28日申請日期2010年3月19日優先權日2010年3月19日發明者王鑫國,羅益民,蔡小亮申請人:南京工業大學