專(zhuān)利名稱(chēng)：在線式電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)，具體地說(shuō)是一種工業(yè)用在線式電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)儀。
背景技術(shù)：
我國(guó)從1998年加大高硫原油的加工量，隨之而來(lái)的是設(shè)備腐蝕問(wèn)題，所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和事故隱患也愈加嚴(yán)重，這對(duì)腐蝕監(jiān)測(cè)表現(xiàn)出迫切的需求。目前，腐蝕監(jiān)測(cè)的手段是到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、用手工操作，不僅勞動(dòng)量大，且測(cè)量結(jié)果往往帶有人為因素。對(duì)于工業(yè)應(yīng)用的一種能夠安裝到現(xiàn)場(chǎng)、定時(shí)自動(dòng)測(cè)量、可存貯并可隨時(shí)遠(yuǎn)程傳遞到控制室計(jì)算機(jī)還未見(jiàn)報(bào)道。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠安裝到現(xiàn)場(chǎng)、定時(shí)自動(dòng)測(cè)量、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的在線式電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)儀。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是主要由恒流源、運(yùn)算放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、中央處理單元和存儲(chǔ)器組成，其中第一運(yùn)算放大器的輸入信號(hào)來(lái)自作為測(cè)量元件的第一電阻，第二運(yùn)算放大器輸入信號(hào)為作為補(bǔ)償元件的第二電阻，恒流源為串聯(lián)的第一～二電阻提供電流信號(hào)，所述第一～二運(yùn)算放大器的輸出端信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器后至中央處理單元，串行掉電可保持的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與中央處理單元相連，中央處理單元輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換卡將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)處理，上述器件由穩(wěn)壓塊提供工作電壓，直流電源為穩(wěn)壓塊提供10～30V電壓。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型適用于工業(yè)，特別是石油化工在線電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了原油加工過(guò)程中腐蝕速度的在線監(jiān)測(cè)，可定時(shí)自動(dòng)測(cè)量，遠(yuǎn)程控制，減少了測(cè)量中的人為因素及取樣和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的繁瑣勞動(dòng)，測(cè)量及時(shí)準(zhǔn)確。
2.本實(shí)用新型能安裝到現(xiàn)場(chǎng)，適于任意結(jié)構(gòu)電阻探針，如各種長(zhǎng)度尺寸、不同溫度適應(yīng)類(lèi)型。
3.本實(shí)用新型采用兩個(gè)運(yùn)算放大器直接獲取兩個(gè)被測(cè)器件(金屬絲)上的電壓比值，無(wú)需計(jì)算電阻值，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算方便且測(cè)量精度高。
4.本實(shí)用新型采用恒定電流作為探針的輸入信號(hào)，使得抗干擾性能更強(qiáng)；數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換器傳遞，傳遞距離遠(yuǎn)達(dá)1200米。
5.本實(shí)用新型由控制室提供直流電源，防爆等級(jí)為本安型，安全性高、方便使用。


圖1為本實(shí)用新型電路原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例測(cè)得的腐蝕速率曲線。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖和工作原理詳述本實(shí)用新型。
如圖1所示，I、II、III三個(gè)部分中間的第二部分是本實(shí)用新型，第一部分是與本實(shí)用新型連接的探針，第三部分是數(shù)據(jù)終端和直流供電電源；主要由恒流源、運(yùn)算放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、中央處理單元和存儲(chǔ)器組成，其中第一運(yùn)算放大器A1的輸入信號(hào)來(lái)自作為測(cè)量元件的第一電阻R1，第二運(yùn)算放大器A2輸入信號(hào)為作為補(bǔ)償元件的第二電阻R2，恒流源I為串聯(lián)的第一～二電阻R1～R2提供電流信號(hào)，所述第一～二運(yùn)算放大器A1～A2的輸出端信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D后至中央處理單元CPU，串行掉電可保持的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器E2PRAM與中央處理單元CPU相連，中央處理單元CPU輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換器1、數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換卡2將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)處理，上述器件由穩(wěn)壓塊3提供工作電壓，直流電源4為穩(wěn)壓塊提供10～30V電壓。
本實(shí)用新型工作過(guò)程本實(shí)用新型采用測(cè)量金屬損耗的電阻探針?lè)椒ㄊ且驗(yàn)樗m用于非電化學(xué)腐蝕類(lèi)型的測(cè)量。在測(cè)量過(guò)程中，作為探針的金屬測(cè)量元件第一電阻R1與化工介質(zhì)接觸，另有一個(gè)溫度補(bǔ)償元件第二電阻R2與其相連，但不與介質(zhì)接觸，對(duì)兩元件施加電流信號(hào)，測(cè)取其上電壓信號(hào)，金屬測(cè)量元件從沒(méi)腐蝕到腐蝕以及在腐蝕的過(guò)程中電阻是變化的，隨著金屬測(cè)量元件腐蝕損耗其電阻由小變大，根據(jù)施加的電流和測(cè)取的電壓求得每時(shí)刻的電阻變化量，再根據(jù)測(cè)量元件的直徑、長(zhǎng)度等有關(guān)參數(shù)進(jìn)一步推導(dǎo)出探針在流動(dòng)的工藝介質(zhì)中的腐蝕速率，并依此表征相同工藝條件下的設(shè)備腐蝕速率。具體為由恒流源I產(chǎn)生30mA恒定的電流，流過(guò)第一～二電阻R1～R2并產(chǎn)生最小為3mV的電壓降，兩個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)入第一～二運(yùn)算放大器A1～A2的輸入端，由第一～二運(yùn)算放大器A1和A2進(jìn)行運(yùn)算放大300倍后輸出給模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，中央處理單元CPU讀取模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，經(jīng)計(jì)算求得被測(cè)金屬絲的腐蝕速率腐蝕深度h＝r×(1-SQR((R后/R2)/(R前/R2)))；式中R前為腐蝕前R1，R后為腐蝕后R1＝r×(1-SQR((U1’/U2)/(U1/U2)))；式中U1對(duì)應(yīng)于R前，U2對(duì)應(yīng)于R2U1’對(duì)應(yīng)于R后如果測(cè)得的U1’與U1間隔時(shí)間為t小時(shí)，則腐蝕速率D＝h×8760/t(mm/a)；mm/a一毫米/年可見(jiàn)每一次測(cè)量采樣最重要的是獲得被測(cè)金屬絲和補(bǔ)償金屬絲上電壓的比值，有了電壓比值就可根據(jù)公式計(jì)算腐蝕速率。
本實(shí)用新型測(cè)量的結(jié)果一方面是存貯在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器E2PRAM中，另一方面是由中央處理單元CPU的串口傳送到數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換器1，然后再進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送到數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換卡2，最后進(jìn)入計(jì)算機(jī)5進(jìn)一步處理及顯示，本實(shí)用新型與數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換卡2及計(jì)算機(jī)5相連，組成可實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)的在線式腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以這種方式工作時(shí)靈活，可由計(jì)算機(jī)5設(shè)定參數(shù)，可隨時(shí)觀察數(shù)據(jù)；中央處理單元CPU和數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換器1之間是串行電壓信號(hào)傳遞，數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換器1和數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換卡2之間是串行電流信號(hào)傳遞，最大傳送距離為1200米，傳輸時(shí)數(shù)據(jù)位的位數(shù)是8位，數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換卡1檢測(cè)到有電流則記為零，無(wú)電流則記為1；穩(wěn)壓塊3將監(jiān)控室直流電源4來(lái)的電壓變換為5V輸出供給本實(shí)用新型的各器件。
第一～二電阻R1和R2分別是探針的被測(cè)金屬絲(測(cè)量元件)和溫度補(bǔ)償金屬絲(補(bǔ)償元件)，半徑r均為0.2～0.5mm、長(zhǎng)度相等、材料相同，腐蝕前電阻值一般為0.02～0.2Ω；恒流源I采用3CR，第一～二運(yùn)算放大器A1、A2采用高性能運(yùn)算放大器AD620，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D采用12位、8路輸入高精度的MAX180芯片，中央處理單元CPU為89C52，串行掉電可保持的數(shù)據(jù)存貯器E2PRAM為24C64芯片，數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換器1為MAX487芯片，穩(wěn)壓塊3為MAX639；數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換卡2采用RS232-485，直流電源輸出10～30V、2A的電壓。
圖4為本實(shí)施例80天內(nèi)測(cè)得并實(shí)時(shí)傳遞到計(jì)算機(jī)5上處理后得到的腐蝕速率曲線。腐蝕率最大值1.6mm/a，穩(wěn)定值為0.04mm/a.。
本實(shí)用新型的電路構(gòu)成具有相對(duì)獨(dú)立性，其前端可與各種結(jié)構(gòu)的電阻探針相連，如各種長(zhǎng)度尺寸、不同溫度適應(yīng)類(lèi)型；可實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并存貯數(shù)據(jù)，也可定期用筆記本電腦到現(xiàn)場(chǎng)取數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種在線式電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)儀，其特征在于主要由恒流源、運(yùn)算放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、中央處理單元和存儲(chǔ)器組成，其中第一運(yùn)算放大器(A1)的輸入信號(hào)來(lái)自作為測(cè)量元件的第一電阻(R1)，第二運(yùn)算放大器(A2)輸入信號(hào)為作為補(bǔ)償元件的第二電阻(R2)，恒流源(I)為串聯(lián)的第一～二電阻(R1～R2)提供電流信號(hào)，所述第一～二運(yùn)算放大器(A1～A2)的輸出端信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)后至中央處理單元(CPU)，串行掉電可保持的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(E2PRAM)與中央處理單元(CPU)相連，中央處理單元(CPU)輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換器(1)、數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換卡(2)將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)處理，上述器件由穩(wěn)壓塊(3)提供工作電壓，直流電源(4)為穩(wěn)壓塊提供10～30V電壓。
專(zhuān)利摘要一種在線式電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)儀。包括恒流源、運(yùn)算放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、中央處理單元和存儲(chǔ)器，第一運(yùn)算放大器的輸入信號(hào)來(lái)自第一電阻，第二運(yùn)算放大器輸入信號(hào)接第二電阻，恒流源為串聯(lián)的第一～二電阻提供電流信號(hào)，第一～二運(yùn)算放大器的輸出端信號(hào)經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器后至中央處理單元，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與中央處理單元相連，中央處理單元輸出端經(jīng)數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)換卡將信號(hào)送入計(jì)算機(jī)處理。它能夠安裝到現(xiàn)場(chǎng)、定時(shí)自動(dòng)測(cè)量、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
文檔編號(hào)G01N17/00GK2577275SQ02281140
公開(kāi)日2003年10月1日 申請(qǐng)日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
發(fā)明者鄭立群, 臺(tái)闖, 左晉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所