一种微欧级电阻的阻值测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微欧级电阻的阻值测量方法及系统，本发明专利技术涉及埋地钢质管道外腐蚀监测技术领域，对于

【技术实现步骤摘要】
一种微欧级电阻的阻值测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及埋地钢质管道外腐蚀监测
，具体涉及一种微欧级电阻的阻值测量方法及系统
。

技术介绍

[0002]管道外壁腐蚀是管道常见主导风险因素之一，长期以来，管道阴极保护系统是避免管道发生外腐蚀失效的重要手段，开展管道阴极保护系统有效性测试
、
及时监控管道是否处于有效保护状态是管道腐蚀防护工作的重要内容
。
近年来，随着地铁
、
高铁
、
特高压直流输电系统等大功率杂散电流干扰源在国内的逐渐普及化，杂散电流对埋地钢质管道外腐蚀的影响程度不断严重化
。
因此，必须采用有效手段，定期对管道的外腐蚀状况进行检测
。
[0003]长期以来，管道外腐蚀程度的探测主要管道内检测
(
漏磁检测
)
和外检测，即通过防腐层破损点的查找，然后针对存燕严重防腐层破损的管道位置进行抽样开挖，最后通过宏观检查和管道壁厚检测来判断管道外腐蚀状况，但这些方法都存在各自的局限性，无法广泛的运用到所有外腐蚀高风险管段中去
。
[0004]因此，近年来，在外腐蚀高风险管道，越来越多的开始安装
ER
腐蚀探针，
ER
腐蚀探针是一种针对受杂散电流严重影响管道外腐蚀程度监测而设计的专用装置，在近年来越来越受到重视
。ER
腐蚀探针的外部有一个一定面积的，暴露的试片，试片有一定的原始厚度
。r/>在正常工作状态下，电流流经试片截面，显而易见，当试片减薄时，截面积变小，试片的电阻值增加
。
因此，通过读取试片电阻的变化，可以反算出试片厚度的变化
。
由于厚度变化导致的试片电阻变化极小，实际为微欧级，因此，对于
ER
腐蚀探针的使用而言，高精度测量试片电阻值是其关键技术之一，以为
ER
腐蚀探针数据采集器的国产化研发发挥重要作用
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：对于
ER
腐蚀探针中的试片，如何准确的测试其截面电阻的变化，使电阻测试结果达到微欧级的精度；本专利技术目的在于提供一种微欧级电阻的阻值测量方法及系统，通过电压测量模型测量目标电阻和参考电阻的交流电压信号，并对交流电压信号进行相关性计算得到目标电阻的组织，解决了上述技术问题
。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]本方案提供一种微欧级电阻的阻值测量方法，包括步骤：
[0008]步骤一：构建目标电阻和参考电阻的电压测量模型；
[0009]步骤二：对电压测量模型施加低频交流恒流信号得到目标交流电压信号和参考交流电压信号；
[0010]步骤三：对目标交流电压信号和参考交流电压信号先进行相关性计算，再结合欧姆定律得到目标电阻的阻值
。
[0011]本方案工作原理：
ER
腐蚀探针相对成本低廉，有效性好，安装方便，可实现数据的短时间密间隔采集，对于外腐蚀高风险管道的大面积实时监测具有不可替代的作用
。
在实
际使用中，通过导线将
ER
腐蚀探针的试片与管道连接，使试片与管道处于同样的腐蚀环境中，在此情况下，
ER
腐蚀探针通过定期的检测或监测，可在不对管道开挖的条件下，有效获取管道受腐蚀的程度；通过读取试片电阻的变化，可以反算出试片厚度的变化
。
由于厚度变化导致的试片电阻变化极小，实际为微欧级，因此，对于
ER
腐蚀探针的使用而言，高精度测量试片电阻值是其关键技术之一，以为
ER
腐蚀探针数据采集器的国产化研发发挥重要作用，本专利技术提供的一种微欧级电阻的阻值测量方法及系统，通过电压测量模型测量目标电阻和参考电阻的交流电压信号，并对交流电压信号进行相关性计算得到目标电阻的组织，对微欧级别的超小电阻进行高精度测量，对于完成
ER
腐蚀探针的数据读取奠定了坚实基础
。
[0012]众所周知，对电阻大小的测试从基本原理上讲，只有一种方法：测试目标电阻上的电压和电流，然后计算出电阻值，但由于该目标电阻值达到了微欧级别，为了达到这个目标，必须解决电压
、
电流以及其信号处理方法这三个关键技术难题
。
[0013]进一步优化方案，根据微欧级电阻测试的特点，选择最优化的线路连接方法，包括电流供应电路和电阻测试电路；所述电压测量模型为：目标电阻
R
x
和参考电阻
R0串联，电源
I
X
持续为目标电阻
R
x
和参考电阻
R0提供电；电压表
V2并联在目标电阻
R
x
两侧用于测量目标电阻
R
x
的电压，电压表
V1并联在目标电阻
R0两侧用于测量目标电阻
R0的电压；必须充分考虑测试回路中其他干扰电阻
、
发热干扰信号
、
外界干扰信号等对测试结精度的影响，选择最合适的电流源，因此电源
I
X
为恒流源
。
[0014]由于腐蚀片电阻非常小，本方案采用四线接线法实现测量，其中
Ix
为给电阻提供的恒流源，电阻
R1、
电阻
R4为给被测量电阻
(
目标电阻
)
提供恒定电流源的两个导线上的导线电阻，电阻
R2、
电阻
R3、
电阻
R5、
电阻
R6为检测电阻两端电压信号的两根导线上的导线电阻， R
X
为目标电阻，
R0为阻值已知的参考电阻
。
电压表
V1用于测量参考电阻
R0的电压，电压表 V2用于测量目标电阻
R
x
的电压
。
[0015]目标电阻和参考电阻串联连接，电源持续供给电流，目标电阻和参考电阻具有相同的电流值
。
同时，由于电压表具有远远大于目标电阻的阻值，若电源为恒流源，电路中的电阻
R1、R2、R3、R4、R5、R6
不会对电阻
R
x
的测试结果有任何影响；为了将导线电阻和干扰信号的影响程度降到最低，考虑使用低频恒流脉冲电源
。
[0016]进一步优化方案为，相关性计算方法包括步骤：
[0017]T1
：分别对目标交流电压信号和参考交流电压信号进行预处理；
[0018]T2
：输入一个恒定幅度的，且与低频交流恒流信号同频率的参考电压信号
r(t)
，对
T1 得到的信号和参考电压信号
r(t)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微欧级电阻的阻值测量方法，其特征在于，包括步骤：步骤一：构建目标电阻和参考电阻的电压测量模型；步骤二：对电压测量模型施加低频交流恒流信号得到目标交流电压信号和参考交流电压信号；步骤三：对目标交流电压信号和参考交流电压信号先进行相关性计算，再结合欧姆定律得到目标电阻的阻值
。2.
根据权利要求1所述的一种微欧级电阻的阻值测量方法，其特征在于，所述电压测量模型为：目标电阻
R
x
和参考电阻
R0串联，电源
I
x
持续为目标电阻
R
x
和参考电阻
R0提供电；电压表
V2并联在目标电阻
R
x
两侧用于测量目标电阻
R
x
的电压，电压表
V1并联在目标电阻
R0两侧用于测量目标电阻
R0的电压；所述电源
I
x
为恒流源
。3.
根据权利要求1所述的一种微欧级电阻的阻值测量方法，其特征在于，所述相关性计算方法包括步骤：
T1
：分别对目标交流电压信号和参考交流电压信号进行预处理；
T2
：输入一个恒定幅度的，且与低频交流恒流信号同频率的参考电压信号
r(t)
，对
T1
得到的信号和参考电压信号
r(t)
进行互相关计算得到目标输出电压和参考输出电压，
t
表示时间；
T3
：基于目标输出电压和参考输出电压根据欧姆定律计算待测电阻的阻值
。4.
根据权利要求3所述的一种微欧级电阻的阻值测量方法，其特征在于，所述预处理方法包括：对参考交流电压信号和目标交流电压信号分别放大
K0倍和
K1倍，对放大后的参考交流电压信号和目标交流电压信号分别添加噪声信号
n0(t)
和
n1(t)
，
t
表示时间
。5.
根据权利要求4所述的一种微欧级电阻的阻值测量方法，其特征在于，所述低频交流恒流信号为标准正弦波恒流源信号，参考电压信号
r(t)
与低频交流恒流信号之间相位差为
h。6.
根据权利要求5所述的一种微欧级电阻的阻值测量方法，其特征在于，所述参考输出电压表示为：目标输出电压表示为：试中
T
为标准正弦波恒流源信号的周期，
k0为参考电阻的输入电流频率，
k1为目标电阻的输入电流频率，
U
r
为相干信号幅值
。7.
根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：何沫，孙明楠，吴冠霖，高健，陈涵，唐雨，李鹏程，李潮浪，秦林，郭霄雄，周智勇，刘畅，但涛，韩维雷，张凌帆，唐荔，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：