一种基于挂片的模块化电场指纹检测系统技术方案

技术编号:20363475 阅读:19 留言:0更新日期:2019-02-16 16:47
本实用新型专利技术提供了一种基于挂片的模块化电场指纹检测系统,为一种将腐蚀挂片法与电场指纹法相结合的检测系统。在腐蚀挂片上设置电压采集电极矩阵和温度传感器,并将挂片置于被同步检测的腐蚀环境中。通过矩阵开关控制电压采集电极矩阵与数据采集模块之间的通断,检测挂片在加载激励电流后的实时电压及其变化,可以有效的捕捉到局部腐蚀的萌生以及发展过程,能够有效的对局部腐蚀进行跟踪并研究其腐蚀机理。本模块化电场指纹检测系统,具有激励小、精度高、一体化、可靠性好、安全性高等优点,采用高性能控制器,可根据需求编程获得实时信息,能够准确获得环境参数的实时数据,有更好的温度补偿体系,便于分析研究。

【技术实现步骤摘要】
一种基于挂片的模块化电场指纹检测系统
本专利技术涉及检测
,涉及检测系统和方法,具体的为一种模块化检测系统。
技术介绍
腐蚀挂片法是最常用也是最经典的腐蚀研究、监测和评价方法,在基础设施建设、船舶与海洋工程、石油化工等流程工业中的应用最为广泛。腐蚀挂片的材质一般与被监测对象的材质相近或相同;为适应不同监测情况,挂片的类型可选择平板式、片状等类型;挂片的方向不宜影响流体的流动,一般选择挂片的大平面平行于液流方向。挂片的放置时间不固定,以腐蚀程度决定挂片的持续时间,一般需数月甚至半年。通俗的讲,腐蚀挂片法通过在被监测对象的指定位置设置金属挂片,在指定的腐蚀环境中暴露一段时间后取回挂片,通过挂片的被腐蚀情况来推断被监测对象的腐蚀情况。这种腐蚀检测技术价格低廉,操作简单,数据可靠性高,可同时对多种材料进行实验,适用于各种介质。但是,它也存在着测试时间较长,提供的腐蚀数据有限,不能及时反映瞬时腐蚀速率和环境条件或工艺参数变化对腐蚀的即时影响,难以实现实时监测,无法检测到腐蚀的萌生和发展,不能提供腐蚀机理信息,尤其是挂片法的检测分析需要在离线条件下进行,不能及时的提供安全预警信息。电场指纹(FSM)检测技术是一种新型的无损检测技术,通过在被监测对象上设置采集矩阵,采集被监测对象的电流和电压。而若被监测对象被腐蚀,这种腐蚀将反应在电流和电压的变化。电场指纹腐蚀监测技术依据被测对象表面微小电压变化,对金属结构的缺陷、裂纹、腐蚀以及它们的扩展情况进行高精度的检测,这种监测方法可实时反馈被监测对象的电压、电流等数据,实现在线实时监测且监测精度及准确性很高,可辨别不同的腐蚀类型。由于被检测区域的等效电阻非常小,因此,无论是长期以来从国外引进的设备还是国内新近研发的设备,都是通过加大馈入电流来保证响应电压的采集精度,电流的数量级一般都在10A~250A之间。而馈入电流过大容易引起金属试件的焦耳热效应等变化,对数据采集造成干扰,并且激励电源本身的波动所带来的影响也不容忽略,因此对于电流的稳定性及温度补偿就存在很高的要求。此外,通常需要单独配置高输出电流电源,设备集成度不高、操作不便,操作人员的人身安全问题也需要引起足够重视。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中挂片法的不足和电场指纹法无损检测技术现阶段存在的一些问题,提供一种可实时检测被测对象的腐蚀情况,弱激励、高精度、一体化的电场指纹检测系统。为了实现以上作用,本专利技术提供以下技术方案:基于挂片的模块化电场指纹检测系统,其特征在于:包括可悬挂于被测腐蚀环境中的挂片,所述挂片上设置有电流馈入电极及电流馈出电极、电压采集电极矩阵和温度传感器;进一步包括数据处理模块及数据采集系统,所述数据采集系统包括高速矩阵开关模块及万用表模块,高速矩阵开关模块的输入端分别与电压采集电极矩阵的每一个电极连接,输出端与万用表模块连接,万用表采集的数据均传递至数据处理器。作为优选:所述数据采集系统进一步包括电源模块,电源模块的输出端与所述挂片两端的电流馈入电极及电流馈出电极连接。作为优选:所述数据采集系统进一步包括多通道温度采集模块,所述多通道温度采集模块与挂片上的温度传感器连接。作为优选:所述模块化电场指纹检测系统进一步包括腐蚀环境参数传感器,所述数据采集系统进一步包括多通道电压采集模块和多通道模拟电流采集模块,腐蚀环境参数传感器包括环境温度传感器、湿度传感器、风速传感器、盐度传感器、压力传感器、氧化还原电位传感器、酸碱度传感器、溶解氧传感器、流速传感器;电压型环境参数传感器与多通道电压采集模块连接,电流型环境参数传感器与多通道电流采集模块连接,环境温度传感器与多通道温度采集模块连接。作为优选:所述处理器采用PXIe处理器;所述电源模块采用PXIe可编程电源模块;所述高速矩阵开关模块采用PXI高速矩阵开关模块;所述万用表采用PXIe数字万用表模块;所述多通道温度采集模块采用PXIe温度采集模块;所述多通道电压采集模块采用PXIe电压采集模块;所述多通道电流采集模块采用PXIe电流采集模块;所述PXIe处理器、PXIe可编程电源模块、PXI高速矩阵开关模块、PXIe数字万用表模块、PXIe温度采集模块、PXIe电压采集模块、PXIe电流采集模块集成在PXIe机箱内。作为优选:所述腐蚀环境参数传感器的探头与所述挂片并列安装于同一腐蚀环境的指定位置。作为优选:所述挂片的材质与被监测对象的材质相同。本专利技术的有益效果为:(1)本专利技术将挂片法与电场指纹法相结合,对被测件进行实时检测,可以有效的捕捉到点蚀的萌生以及发展过程,能够有效的对点蚀的进行检测并研究其腐蚀机理,拟补挂片法的不足。该方法将挂片法和电场指纹法各自的优点都发挥出来,采集丰富的腐蚀数据,有效的采集腐蚀的动态数据,可极大的提高金属腐蚀机理的研究效率,并且能够及时反映不同参数变化所带来的影响,收集并分析给腐蚀控制提供更加有效的实时数据,给现场安全提供更加有效技术支持。(2)本模块化腐蚀检测系统,具有激励小、精度高、集成度高、可靠性好、安全性高等优点,采用高性能控制器,可根据需求编程获得实时信息,以便分析研究。对挂片进行实时检测,可获得腐蚀的实时信息,当下参数变化对腐蚀的影响可得到迅速反馈并记录分析,可根据实际情况的要求对硬件系统进行调整,不仅能获得实时的腐蚀信息来进行调控,且能极大的提高对腐蚀机理的研究效率,丰富腐蚀大数据。(3)可根据不同腐蚀环境、不同被测物,定制不同的挂片方案,更好的记录环境参数变化对腐蚀的影响,并结合测试方法能更加有效的精确检测局部腐蚀。(4)测试系统由采用PXIe总线技术的模块化仪器组成,支持灵活的重新配置,易于搭建,可靠性高,性价比高。基于PXIe总线技术,使其具有级别更高、定义更严谨的环境一致性指标,符合产业环境下振动、撞击、温度与湿度的极限条件。附图说明图1(a)为仿真模拟Q235钢20℃时电压图;图1(b)为仿真模拟Q235钢30℃时电压图;图1(c)为仿真模拟Q235钢40℃时电压图;图1(d)为仿真模拟Q235钢50℃时电压图;图1(e)为仿真模拟Q235钢60℃时电压图;图1(f)为仿真模拟Q235钢70℃时电压图;图1(g)为仿真模拟Q235钢80℃时电压图;图1(h)为仿真模拟Q235钢90℃时电压图;图1(i)为仿真模拟Q235钢100℃时电压图;图2为Q235钢温度与电压拟合曲线。图3为温度补偿数据库建立流程图;图4为检测流程示意图;图5为挂片结构示意图;图6为检测系统结构示意图;图7为检测流程图;图8为电流密度及电压等势切片图。其中,1-挂片,2-电压采集电极矩阵,3-馈入电极,4-馈出电极,5-腐蚀环境参数传感器矩阵,6-多通道电压采集模块,7-多通道电流采集模块,8-恒流源,9-温度采集模块。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的具体实施方式进行清楚完整地描述。显然,具体实施方式所描述的实施例仅为本专利技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种基于挂片法的电场指纹检测系统和检测方法,该系统和方法可实现被测物损伤的实时在线检测,具有集成度高、反应快、激励小、检测本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.基于挂片的模块化电场指纹检测系统,其特征在于:包括可安装于被测腐蚀环境中的挂片,所述挂片上设置有电流馈入电极及电流馈出电极、电压采集电极矩阵和温度传感器;进一步包括数据处理模块及数据采集系统,所述数据采集系统包括高速矩阵开关模块及万用表模块,高速矩阵开关模块的输入端分别与电压采集电极矩阵的每一个电极连接,输出端与万用表模块连接,数据采集系统采集的数据均传递至数据处理模块。

【技术特征摘要】
1.基于挂片的模块化电场指纹检测系统,其特征在于:包括可安装于被测腐蚀环境中的挂片,所述挂片上设置有电流馈入电极及电流馈出电极、电压采集电极矩阵和温度传感器;进一步包括数据处理模块及数据采集系统,所述数据采集系统包括高速矩阵开关模块及万用表模块,高速矩阵开关模块的输入端分别与电压采集电极矩阵的每一个电极连接,输出端与万用表模块连接,数据采集系统采集的数据均传递至数据处理模块。2.如权利要求1所述的模块化电场指纹检测系统,其特征在于:所述数据采集系统进一步包括电源模块,电源的输出端与所述挂片两端的电流馈入电极及电流馈出电极连接。3.如权利要求2所述的模块化电场指纹检测系统,其特征在于:所述数据采集系统进一步包括多通道温度采集模块,所述多通道温度采集模块与挂片上的温度传感器连接。4.如权利要求3所述的模块化电场指纹检测系统,其特征在于:所述模块化电场指纹检测系统进一步包括腐蚀环境参数传感器矩阵,所述数据采集系统进一步包括多通道电压采集模块和多通道电流采集模块,腐蚀环境参数传感器矩阵包括环境温度传感器、湿度传感器、风速传感器、盐度传感器、压力传感器、氧化还原电位...

【专利技术属性】
技术研发人员:李焰吴承昊李亚东姚万鹏
申请(专利权)人:中国石油大学华东
类型:新型
国别省市:山东,37

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