本发明专利技术公开了一种金属材料腐蚀监测系统和方法，该系统包括：信号激励单元，用于通过电化学阻抗监测仪向两个电化学阻抗探针施加正弦交流激励信号；信号接收单元，用于通过电化学阻抗监测仪基于正弦交流激励信号得到瞬时响应信号；电信号参数获取单元，用于根据瞬时响应信号获取到分别连接两个电化学阻抗探针的两根导线之间的等效电路的等效阻抗；数据分析单元，用于根据等效阻抗来计算腐蚀电流密度和腐蚀速率，以实现对金属材料的腐蚀监测。通过本发明专利技术提供的技术方案，可以得到金属材料在各个腐蚀阶段中的腐蚀速率，从而实现了实时、快速地测量金属材料的瞬时腐蚀速率。快速地测量金属材料的瞬时腐蚀速率。快速地测量金属材料的瞬时腐蚀速率。
【技术实现步骤摘要】
一种金属材料腐蚀监测系统和方法
[0001]本专利技术涉及金属材料腐蚀监测技术，特别地，涉及一种金属材料腐蚀监测系统和方法。
技术介绍
[0002]金属材料在大气环境中的腐蚀是一种普遍现象，由于大气腐蚀而损失的金属材料占腐蚀所造成的总损失量的50％以上，因此，为了研究和预防金属材料的大气腐蚀，目前普遍采用在定点试验站开展金属材料的自然暴露试验。传统的利用腐蚀失重(增重)法表征金属材料的腐蚀动力学存在取样数量少、测量误差大等问题，且采用传统方法测量到的金属材料腐蚀速率是整个腐蚀期间的平均腐蚀速率，无法直接表征金属材料在腐蚀期间某一时刻的瞬时腐蚀速率。然而，金属材料的腐蚀速率是随时间变化的，不同腐蚀阶段中的腐蚀速率也不相同。
[0003]随着新材料、新技术的不断发展，各行各业对金属材料的大气耐腐蚀性能的快速评价提出了新的要求，因此，对金属材料的腐蚀速率的实时监测也越来越重要。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种金属材料腐蚀监测系统和方法，用以解决对金属材料腐蚀速率的实时监测的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种金属材料腐蚀监测系统，将金属材料加工成两个金属电极以分别作为两个电化学阻抗探针，并分别用两根导线将所述两个电化学阻抗探针与电化学阻抗监测仪连接，该系统包括：信号激励单元，用于通过所述电化学阻抗监测仪向所述两个电化学阻抗探针施加正弦交流激励信号；信号接收单元，用于通过所述电化学阻抗监测仪基于所述正弦交流激励信号得到瞬时响应信号；电信号参数获取单元，用于根据所述瞬时响应信号获取到分别连接所述两个电化学阻抗探针的两根导线之间的等效电路的等效阻抗；以及数据分析单元，用于根据所述等效阻抗来计算腐蚀电流密度和腐蚀速率，以实现对所述金属材料的腐蚀监测。
[0006]优选地，所述信号激励单元还用于通过所述电化学阻抗监测仪向所述两个电化学阻抗探针施加高频激励信号和低频激励信号，其中，所述正弦交流激励信号包括所述高频激励信号和所述低频激励信号；所述信号接收单元还用于通过所述电化学阻抗监测仪基于所述高频激励信号得到高频响应信号，并基于所述低频激励信号得到低频响应信号，其中，所述瞬时响应信号包括所述高频响应信号和所述低频响应信号；所述电信号参数获取单元还用于根据所述高频响应信号和所述低频响应信号，得到所述等效电路的高频阻抗和低频阻抗；以及所述数据分析单元还用于根据所述高频阻抗和所述低频阻抗来计算所述腐蚀电流密度和所述腐蚀速率。
[0007]优选地，所述数据分析单元还用于：根据所述高频阻抗和所述低频阻抗计算所述等效电路中的极化电阻；以及根据所述极化电阻和预先确定的动力学参数来计算所述腐蚀
电流密度。
[0008]优选地，所述数据分析单元还用于：根据所述高频阻抗和所述低频阻抗计算所述等效电路中的极化电阻；以及根据所述极化电阻、预先确定的动力学参数和所述金属材料的属性参数来计算所述腐蚀速率。
[0009]优选地，所述数据分析单元还用于根据所述腐蚀电流密度和所述金属材料的属性参数来计算所述腐蚀速率。
[0010]相应地，本专利技术还提供了一种金属材料腐蚀监测方法，将金属材料加工成两个金属电极以分别作为两个电化学阻抗探针，并分别用两根导线将所述两个电化学阻抗探针与电化学阻抗监测仪连接，该方法包括：通过所述电化学阻抗监测仪向所述两个电化学阻抗探针施加正弦交流激励信号；通过所述电化学阻抗监测仪基于所述正弦交流激励信号得到瞬时响应信号；根据所述瞬时响应信号获取到分别连接所述两个电化学阻抗探针的两根导线之间的等效电路的等效阻抗；以及根据所述等效阻抗来计算腐蚀电流密度和腐蚀速率，以实现对所述金属材料的腐蚀监测。
[0011]优选地，该方法还包括：通过所述电化学阻抗监测仪向所述两个电化学阻抗探针施加高频激励信号和低频激励信号，其中，所述正弦交流激励信号包括所述高频激励信号和所述低频激励信号；通过所述电化学阻抗监测仪基于所述高频激励信号得到高频响应信号，并基于所述低频激励信号得到低频响应信号，其中，所述瞬时响应信号包括所述高频响应信号和所述低频响应信号；根据所述高频响应信号和所述低频响应信号，得到所述等效电路的高频阻抗和低频阻抗；以及根据所述高频阻抗和所述低频阻抗来计算所述腐蚀电流密度和所述腐蚀速率。
[0012]优选地，根据所述高频阻抗和所述低频阻抗来计算所述腐蚀电流密度包括：根据所述高频阻抗和所述低频阻抗计算所述等效电路中的极化电阻；以及根据所述极化电阻和预先确定的动力学参数来计算所述腐蚀电流密度。
[0013]优选地，根据所述高频阻抗和所述低频阻抗来计算所述腐蚀速率包括：根据所述高频阻抗和所述低频阻抗计算所述等效电路中的极化电阻；以及根据所述极化电阻、预先确定的动力学参数和所述金属材料的属性参数来计算所述腐蚀速率。
[0014]优选地，根据所述高频阻抗和所述低频阻抗来计算所述腐蚀速率包括：根据所述腐蚀电流密度和所述金属材料的属性参数来计算所述腐蚀速率。
[0015]本专利技术通过电化学阻抗监测仪向由金属材料加工成的金属电极施加正弦交流激励信号以得到瞬时响应信号，并根据瞬时响应信号得到连接两根金属电极的导线之间的等效电路的等效阻抗，由此得到腐蚀电流密度和腐蚀速率，通过本专利技术提供的技术方案，可以得到金属材料在各个腐蚀阶段中的腐蚀速率，从而实现了实时、快速地测量金属材料的瞬时腐蚀速率。
附图说明
[0016]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0017]图1是本专利技术提供的金属材料腐蚀监测系统的框图；
[0018]图2是本专利技术提供的连接两个电化学阻抗探针的两根导线之间的等效电路；以及
[0019]图3是本专利技术提供的金属材料腐蚀监测方法的流程图。
具体实施方式
[0020]以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。
[0021]在介绍本专利技术的技术方案之前，先介绍一下实施本专利技术的技术方案所依赖的设备，首先将金属材料加工成两个金属电极以分别作为两个电化学阻抗探针，再分别用两根导线将所述两个电化学阻抗探针与电化学阻抗监测仪连接。
[0022]为了使监测结果更加精确，电化学阻抗探针可以加工成梳齿状，特别地，可以加工半圆形的梳齿状，并将两个电化学阻抗探针齿与齿交错放置，间距例如可以为0.1mm，保证在干燥环境下两个电化学阻抗探针之间保持开路状态。将组合好的两个电化学阻抗探针用绝缘材料(如，环氧树脂)进行封装仅暴露电化学阻抗探针的一个面并将封装好的电化学阻抗探针放置于溶液中，本领域技术人员应当理解溶液的种类、绝缘材料的种类、封装方式等均为本领域常规技术，于此不予赘述。可以理解，与溶液接触的金属电极的面即为电化学阻抗探针，此外，为了使监测更加准确，还可以用砂纸对电化学阻抗探针进行打磨、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金属材料腐蚀监测系统，其特征在于，将金属材料加工成两个金属电极以分别作为两个电化学阻抗探针，并分别用两根导线将所述两个电化学阻抗探针与电化学阻抗监测仪连接，该系统包括：信号激励单元，用于通过所述电化学阻抗监测仪向所述两个电化学阻抗探针施加正弦交流激励信号；信号接收单元，用于通过所述电化学阻抗监测仪基于所述正弦交流激励信号得到瞬时响应信号；电信号参数获取单元，用于根据所述瞬时响应信号获取到分别连接所述两个电化学阻抗探针的两根导线之间的等效电路的等效阻抗；以及数据分析单元，用于根据所述等效阻抗来计算腐蚀电流密度和腐蚀速率，以实现对所述金属材料的腐蚀监测。2.根据权利要求1所述的金属材料腐蚀监测系统，其特征在于，所述信号激励单元还用于通过所述电化学阻抗监测仪向所述两个电化学阻抗探针施加高频激励信号和低频激励信号，其中，所述正弦交流激励信号包括所述高频激励信号和所述低频激励信号；所述信号接收单元还用于通过所述电化学阻抗监测仪基于所述高频激励信号得到高频响应信号，并基于所述低频激励信号得到低频响应信号，其中，所述瞬时响应信号包括所述高频响应信号和所述低频响应信号；所述电信号参数获取单元还用于根据所述高频响应信号和所述低频响应信号，得到所述等效电路的高频阻抗和低频阻抗；以及所述数据分析单元还用于根据所述高频阻抗和所述低频阻抗来计算所述腐蚀电流密度和所述腐蚀速率。3.根据权利要求2所述的金属材料腐蚀监测系统，其特征在于，所述数据分析单元还用于：根据所述高频阻抗和所述低频阻抗计算所述等效电路中的极化电阻；以及根据所述极化电阻和预先确定的动力学参数来计算所述腐蚀电流密度。4.根据权利要求2或3所述的金属材料腐蚀监测系统，其特征在于，所述数据分析单元还用于：根据所述高频阻抗和所述低频阻抗计算所述等效电路中的极化电阻；以及根据所述极化电阻、预先确定的动力学参数和所述金属材料的属性参数来计算所述腐蚀速率。5.根据权利要求2或3所述的金属材料腐蚀监测系统，其特征在于，所述数据分析单元还用于根据所述腐蚀电流密度和所述金属材料的属性参数来计...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，张卫方，徐海，窦照峰，刘雪蓉，黄元星，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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