本发明专利技术属于测量及自动化领域，是一种多通道电偶腐蚀的测试方法及测试系统。对微电极阵列中每一个微电极的电流测量和电位测量以及对所有待测微电极的测量进行高速切换的测试方法，不仅使每一个微电极的电偶腐蚀电流和电偶腐蚀电位数据具有很高的同步性，而且不同微电极之间的电偶腐蚀电流和电位数据的同步性也大为提高，可以准确地获取电偶腐蚀过程的信息及其动态变化。硬件测试系统由采用PXI总线技术的模块化仪器组成，易于搭建，并且可以支持灵活的重新配置，集成度、可靠性高。基于图形化开发环境LabVIEW编写的软件系统，可以根据需求配置硬件系统功能，自定义后台的测试逻辑，以及前台的人机交互界面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量及其自动化领域，尤其是一种用于局部腐蚀研究的多通道电偶腐蚀测试方法及测试系统。
技术介绍
微电极阵列又称丝束电极，由多个微小的金属或合金电极丝(微电极)按照一定的排列方式组合而成的电化学传感器。各个微电极既可以互相耦合起来作为一个整体的大面积金属电极使用，用于获取电极/溶液界面上与腐蚀相关的电化学平均信息，又能作为独立的微小探头分别测试各微小区域的电化学参数，获取电极/溶液界面上的电化学分布信息。由于微电极阵列技术在测试时不像其他的微区电化学测试技术(例如扫描电化学显微镜技术，SECM ;扫描振动电极技术，SVP ;局部电化学阻抗谱技术，LEIS)那样对电极表面的平整度要求严格，因此，它特别适合用于获取具有复杂表面状态的腐蚀金属电极的电化学分布特征，例如，表面施加涂层、形成腐蚀产物或垢层、附着微生物膜的金属电极等。金属或合金的局部腐蚀主要表现为电极/溶液界面上各部分的腐蚀程度存在明显差异，局部区域上的金属阳极溶解速度明显地大于其余表面区域的金属阳极溶解速度， 即，该局部区域产生了阳极电流，且电流的大小远远超过其他区域，造成该局部区域极大的腐蚀速率。这主要是由于电极材料固有的不均一性以及腐蚀环境的不均一性使得电极表面不同区域的电位有高低差别，于是形成了腐蚀电偶，电位比较高的表面区域构成腐蚀电偶的阴极，电位比较低的表面区域构成腐蚀电偶的阳极。因此，可以通过微电极阵列测试技术来模拟和测量一个大面积金属电极表面各个微小区域的电偶腐蚀电流和电位来获取其电偶腐蚀的电化学分布信息。然而，测试技术及测试仪器的发展相对滞后却成为微电极阵列技术广应用的一个瓶颈，有文献称曾组建了阵列电极测试装置，但是设备的关键部分——自动开关却是自行订制的，在商业上无法普及；还有文献称组建的丝束电极测试系统无法进行自动测试，因此使用很不方便。近来，有文献称采用美国NI公司的模块化仪器搭建了一套阵列电极电化学分布测试仪，并采用LabVIEW 8. 5软件编写了测控程序，在材料的腐蚀不均一性研究上取得了较大进展；然而，由于受硬件配置和数字万用表接线上的限制，阵列电极的电位扫描和电流扫描需分开进行测试，且测试的时间较长，导致测量得到的电位数据和电流数据的同步性不高，给电偶腐蚀数据的解析和研究带来一定困难，而且其测试过程的自动化程度也有待提闻。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于所述微电极阵列技术的多通道电偶腐蚀测试方法及测试系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种基于微电极阵列的多通道电偶腐蚀测试系统，其特征在于所述测试系统包括模块化硬件测试系统和可视化软件测试系统；所述模块化硬件测试系统由机箱、嵌入式控制器、外设模块、仪器模块四部分组成，所述硬件测试系统为独立主控式硬件测试系统或远程控制式硬件测试系统，所述独立主控式硬件测试系统的机箱为集成了所述嵌入式控制器及外设模块的PXI机箱，所述远程控制式硬件测试系统的机箱为具有集成MXI-Express控制模块并由台式计算机或者便携式计算机远程控制的PXI机箱； 所述独立主控式硬件测试系统的控制方式由运行操作系统的所述嵌入式控制器来独立控制，所述远程控制式硬件测试系统的控制方式由运行操作系统的所述台式计算机或者便携式计算机通过所述MXI-Express控制模块来远程控制；所述仪器模块包括采用PXI总线的高速矩阵转换开关、第一数字万用表、第二数字万用表和微弱电流放大器；所述高速矩阵转换开关为按一线M行XN列矩阵配置的高速FET矩阵开关，其行通道RO至RM的数量(M+1) 彡4，列通道CO至CN的数量(N+1)彡微电极的数量n，并且列通道CO至C(n-l)各自连接微电极阵列中的一个微电极；所述第一数字万用表和第二数字万用表分别用来测量微电极阵列中每个微电极的电偶腐蚀电流和电偶腐蚀电位；将所述高速矩阵转换开关进行电偶电流测量的两个行通道连接到所述微弱电流放大器的两个电流输入测量端，而将所述微弱电流放大器的两个电压输出端到所述第一数字万用表的两个电压输入测量端，即，将电流测量转换为电压测量；将所述高速矩阵转换开关进行电偶电位测量的另外两个行通道连接到第二数字万用表的两个电压输入测量端，其中，电压输入的低电位测量端连接一个参比电极，微电极阵列和参比电极都放置在腐蚀电解池的电解质溶液中；所述可视化软件测试系统用虚拟仪器软件LabVIEW编写。本专利技术还涉及一种使用上述基于微电极阵列的多通道电偶腐蚀测试系统进行的基于微电极阵列的多通道电偶腐蚀测试方法，所述测试方法的测试流程为1)根据用户的测试需求对高速矩阵转换开关、第一数字万用表、第二数字万用表和微弱电流放大器进行初始化设置，然后将高速矩阵转换开关的列通道CO至C(n-l)逐一连接到其进行电偶电流测量的第一行通道上，实现所有微电极的耦合；2)耦合了经用户指定的时间后，对列通道 CO至C (η-I)逐一执行以下五个步骤操作①通过高速矩阵转换开关将列通道Ci (i = O 至η-I)从第一行通道上断开并连接到另一个进行电偶电流测量的第二行通道上；②通过第一数字万用表和微弱电流放大器测量第一和第二行通道之间流过的电流，即为该通道所连接微电极的电偶腐蚀电流通过高速矩阵转换开关将列通道Ci从第二行通道上断开并连接到另一个进行电偶电位测量的第三行通道上通过第二数字万用表测量第三行通道和连接参比电极的第四行通道之间的电位差，即为该通道所连接微电极的电偶腐蚀电位通过高速矩阵转换开关将列通道Ci从第三行通道上断开并连接到第一行通道上， 使得所有的微电极重新耦合在一起；3)按照流程2)所述步骤，测量完微电极阵列中所有微电极的电偶腐蚀电流和电偶腐蚀电位后，绘制出微电极阵列的电偶电流和电偶电位的平面分布及按列平均的统计数据，并按测试时间自动保存该次测量数据；4)高速矩阵转换开关断开所有的行通道和列通道，释放模块化硬件测试系统中所有的硬件资源，关闭所有打开的数据文件，退出可视化软件测试系统，结束测试。优选地，根据用户的需求，可多次重复流程2)和3)中所述测量操作，获得并显示出微电极阵列电偶腐蚀行为的时空演化规律。本专利技术的优点与积极效果为5对每一个微电极的电流测量和电位测量以及对不同微电极的测量进行高速切换的测试方法，不仅同一个微电极的电偶腐蚀电流和电偶腐蚀电位数据具有很高的同步性，而且不同微电极之间的电偶腐蚀电流和电位数据的同步性也大为提高，可以准确地获取电偶腐蚀过程的信息及其动态变化。硬件测试系统由采用PXI总线技术的模块化仪器组成，易于搭建，并且可以支持灵活的重新配置，集成度、可靠性高。基于图形化开发环境LabVIEW编写的软件系统，可以根据需求配置硬件系统功能，自定义后台的测试逻辑，以及前台的人机交互界面。附图说明图I为基于微电极阵列技术的多通道电偶腐蚀测试系统硬件接线示意图其中 I-高速矩阵转换开关，2-用来测量电偶腐蚀电流的第一数字万用表，3-用来测量电偶腐蚀电位的第二数字万用表，4-微弱电流放大器，5-微电极阵列，6-参比电极，7-腐蚀电解池， 8-电解质溶液。图2为微电极阵列单个通道的测试过程示意图。具体实施方式I)独立主控式多通道电偶腐蚀测试系统本测试系统在不丧失测试精度的前提下，采用对微电极阵列中每一个微电极的电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于微电极阵列的多通道电偶腐蚀测试系统，其特征在于：所述测试系统包括：模块化硬件测试系统和可视化软件测试系统；所述模块化硬件测试系统由机箱、嵌入式控制器、外设模块、仪器模块四部分组成，所述硬件测试系统为独立主控式硬件测试系统或远程控制式硬件测试系统，所述独立主控式硬件测试系统的机箱为集成了所述嵌入式控制器及外设模块的?PXI机箱，所述远程控制式硬件测试系统的机箱为具有集成MXI?Express控制模块并由台式计算机或者便携式计算机远程控制的PXI机箱；所述独立主控式硬件测试系统的控制方式由运行操作系统的所述嵌入式控制器来独立控制，所述远程控制式硬件测试系统的控制方式由运行操作系统的所述台式计算机或者便携式计算机通过所述MXI?Express控制模块来远程控制；所述仪器模块包括采用PXI总线的高速矩阵转换开关(1)、第一数字万用表(2)、第二数字万用表(3)和微弱电流放大器(4)；所述高速矩阵转换开关(1)为按一线M行×N列矩阵配置的高速FET矩阵开关，其行通道R0~RM的数量(M+1)≥4，列通道C0~CN的数量(N+1)≥微电极的数量n，并且列通道C0~C(n?1)各自连接微电极阵列(5)中的一个微电极；所述第一数字万用表(2)和第二数字万用表(3)分别用来测量微电极阵列(5)中每个微电极的电偶腐蚀电流和电偶腐蚀电位；将所述高速矩阵转换开关(1)进行电偶电流测量的两个行通道连接到所述微弱电流放大器(4)的两个电流输入测量端，而将所述微弱电流放大器(4)的两个电压输出端接到所述第一数字万用表(2)的两个电压输入测量端，即，将电流测量转换为电压测量；将所述高速矩阵转换开关(1)进行电偶电位测量的另外两个行通道连接到第二数字万用表(3)的两个电压输入测量端，其中，电压输入的低电位测量端连接一个参比电极(6)，微电极阵列(5)和参比电极(6)都放置在腐蚀电解池(7)的电解质溶液(8)中；所述可视化软件测试系统用虚拟仪器软件LabVIEW编写。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李焰，刘玉，张大磊，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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