半导体腐蚀和污染控制设备,系统和方法

专利名称：半导体腐蚀和污染控制设备,系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于控制基于半导体的防腐蚀及防污染系统的控制设备，系统和方法。
背景技术：
根据由Battelle和北美的特殊钢材工业1995年发布的标题为“EconomicEffects of Metallic Corrosion in the United States”的报告，在美国经济中每年用于金属腐蚀的费用大约为$3000亿，在此引用该报告的全部内容供参考。通过从设计到维修中广泛应用抗腐材料和应用最好的防腐工艺，该报告估计可以避免和节省大约三分之一的腐蚀费用($1000亿)。在由Battelle和国家标准与技术研究院进行的探索研究的Battle科学家部分更新得到这个估计，该研究标题为“Economic Effects of Metallic Corrosion in the United States”，在此引用其全部内容供参考。1978年的原著包括一个估计，在1975年，由于当时没有使用最佳的方法，金属腐蚀耗费了820亿美元(国民生产总值的4.9％)，并且大约330亿美元是可避免的。
对于航空，腐蚀和其相关的费用的数值以及对安全的影响是全球飞机制造公司、航空公司和乘客最关心的问题。单在北美洲，飞机制造工业腐蚀耗费一年超过130亿美元。该影响对于政府飞机来说同样也是巨大的，例如美国空军每年花费超过8000亿美元用于飞机腐蚀控制和修理。腐蚀是飞机没到设计寿命就被淘汰和报废的基本因素。FAA已将防止飞机结构损坏列为提高飞机和乘客安全所最优先考虑的问题。飞机腐蚀与很多灾难、事故和坠机有关系。将失去人类生命的悲剧排除在外，FAA已计算出每位意外死亡的乘客的货币耗费为270万美元。剩下未发现的和/或未处理的腐蚀破坏飞机的完整性，增加了保养费用并且对于乘客安全加大了风险性。
对于海运船舶而言，内部和外部船体的腐蚀和外部船体表面的污染是影响船舶营业成本和船舶寿命的主要因素。燃料开支占总营业成本的35％-50％。由于实现和保持船舶正常行驶速度所需的增加动力需求导致腐蚀、污染和相关的外部船体粗糙和表面阻力摊付的这些成本多达另外的50％。腐蚀损坏内部船体表面，对它的结构完整性的累积影响和修补的成本而不是船舶年龄是船舶报废的最主要的决定性因素，并且可能会显著地缩短船的使用年限。
对于水塔而言，在美国大约有150,000-200,000个市政水塔。平均水塔具有23,000平方英尺的表面面积(内部和外部)并且容纳310,000加仑。由于存储冷水所引起的过度冷凝，这些水塔非常容易受腐蚀。为了保持在结构上探测水塔，在沿海地区大约每六年市政当局就要更换水槽，而在内地每七年到九年更换，每个水塔的平均费用超过10万美元。
对于桥梁，在美国国家桥梁目录列出了575,413个公路桥，到1992年为止其中有199,277个公路桥被描述为结构上缺损或已废弃。1991年的联运地面运输效率法案在6年内批准了161亿美元，用于公路桥梁替换和整修计划。在1998年签署的21世纪交通业权益法案继续该计划，在下个6年内批准了203亿美元用于桥梁复原和替换。联邦公路管理及交通运输研究所估计每年要涂覆1000亿平方英尺的桥梁表面。由于去除和密封基于铅的油漆所需的成本和时间，已限制了每年油漆的平方长度。结果，许多状况已延误了桥梁的维护性油漆，并且每年估计仅油漆1,500个钢桥梁。由于当前的涂层仅持续10-12年，因此桥梁的重涂的积压量持续增加。
对于所关心的汽车，影响车辆安全的腐蚀问题是汽车制造厂和购买者的主要问题。根据国家公路运输安全管理局的统计，在1975和2001年之间，在美国超过25,000,000辆车辆因为腐蚀有关的安全问题而被正式召回。单在1998年，福特汽车公司就因为涉及安全的腐蚀问题召回了2,000,000多辆车，费用概算超过了2亿美元。
在过去的几个世纪内已研发了用于控制腐蚀的各种方法，尤其着重于延长在腐蚀环境下的金属结构的寿命的方法。这些方法典型地包括保护涂层，这些涂层主要用于提高像钢这样的铁金属和像铝这样的一些有色金属的抗腐蚀性以及不需要使用更昂贵的合金。因此，它们都提高了性能且降低了成本。但是，这种保护涂层典型地具有几个缺陷，包括不适用于遭受腐蚀或污染的非金属结构。
保护涂层可以分为两大类。这两类中最大的类是诸如油漆的局部涂层，起到与环境的物理隔离的作用。第二类由防蚀涂层(sacrificial coating)组成，诸如锌或镉，设计成对其优先腐蚀以便保护基本金属不受腐蚀。
阴极防蚀和涂层均是具有减轻与防止腐蚀的主要目的的工程方法。每种过程是不同的阴极防蚀方法通过从外部电源引入电流抑制正常的电化学腐蚀反应来防止腐蚀，而涂层则是形成阻挡层防止腐蚀电流或电子在自然出现的正极和负极之间或在电偶内流动。每种过程均获得有限的成功。到目前为止，涂层代表最广泛的一般的防腐蚀方法(请参见Leon等人的美国专利第3.562,124号和Havashi等人的美国专利第4.219,358号)。但是，阴极防蚀法已用于保护埋藏或浸泡条件下的百万公里的管道和大面积钢表面。
阴极防蚀法通过向金属表面提供足够的阴极电流使它的阳极溶解率变得可以忽略来降低金属表面的腐蚀(例如，请参见Prvor的美国专利第3,574,801；Wesson的美国专利第3,864,234；Maes的美国专利第4,381,981；Wilson等人的美国专利第4,836,768；Webster的美国专利第4,863,578号；以及Stewart等人的美国专利第4,957,612号)。阴极防蚀法是施加足够的电流极化阴极到阳极电位消除局部阳极与阴极表面之间的电位差而工作的。换句话说，施加阴极电流的效果是减少继续作为阳极的面积，而不是减小剩余的阳极的腐蚀速度。当已消耗了所有的正极时，就实现了完全保护。从电化学的观点来看，这表示已将足够的电子提供给要保护的金属，因此平衡了金属电离或溶解的趋势。
在研究腐蚀的最近工作中已发现电化学腐蚀过程明显同电化系统的电气性质诸如槽电流和电极电位的随机波动有关。这些随机波动在本领域称为“噪声”。大约20年前，科学家发现由于材料中的杂质所引起的电化学的活动性所有的导电材料在其生产它们的同时就可始被腐蚀。后来发现使用检测产生的电流的电子仪器可以监测这个活动性，现在通常称为“腐蚀噪声”。实质上，这个电流的幅度越大，材料“噪声越大”并且腐蚀速率越快。例如，钢比青铜“噪声更大”并且以较快的速率被腐蚀。研究人员已开始将噪音分析技术应用于电化系统中的腐蚀过程。
Rjffe的US5,352,342和US5,009,757公开了基于锌/锌氧化物的硅酸盐涂层，该涂层与防蚀系统中的电子设备结合使用，在此引用这两个专利的内容供参考。公开了涂层中的锌/锌氧化物颗粒具有半导体属性，主要是在锌-氧化锌相界(phase boundary)的p-n结。当反向偏置时，描述这个p-n结相当于二极管并禁止电子穿过该边界。这种约束限制了电子从锌氧化的位置向氧化锌表面氧还原位置转移。有效地在局部腐蚀单元(cell)的阳极和阴极之间增加了抵抗性并减小了腐蚀。
平均地，由于与在锌表面的锌的氧化有关的电位和在氧化锌表面的O2的还原，基于锌-氧化锌的结将被反向偏置。但是，出现显着的随机电压波动。这些电压波动导致该结偶尔地变为正向偏置。当正向偏置时，穿过结的电子增多，并且锌的氧化和O2的还原加速或“猝发”。有效地在局部腐蚀单元的正极和负极之间存在短路并增大了腐蚀。
Riffe的专利公开了在防蚀系统的电化学电路中附有固定值的电容。但是，本发明人认为，既没有看出控制电容的程度的可取性也没看出提出用于确定如何动态改变有效防止任何给定结构中的腐蚀所需要的电容值的任何方法或者确定所需电容值的最佳方式。
对于防污，海上物体被一旦附上的藤壶、斑纹贻贝等损害，必须机械地除去这些东西。低成本的、非机械的以及对环境无害地去除/防止船底污物是希望的。这已引起在防污毒性的研究。毒理学研究已建立了这样的事实必须在操作上定义“毒药”并且也在这样做，化合物的“毒性”通常是根据导致死亡或者疾病的化合物的量或密度来定义的。因此，在评估元素或化合物的相对毒度时，应考虑浓度。许多金属公知的是“毒剂”。但是，标为毒剂的金属同时也是“必要的”。铜，众所周知的防腐剂属于这类。在没有铜的情况下，就我们所知，生命就不会存在。铜是某些在生长、再生和新陈代谢中扮演重要角色的酶的基本部分。令人遗憾的是，至少对于那些想使用铜作为抗腐蚀剂的人来说，按百万分之一测量的低浓度是毒剂，尤其对于身体整个浸泡在它们的液体环境之中的水生生物来说更是如此。锡在生命现象中并不是一种必要的金属，但是有机锡化合物却是极好的防污剂。令人遗憾的是，从十亿分之一开始的这些有机化合物的含量对于非目标生物种来说就是毒剂。此外，该有机物在脂肪组织内积累并且通过食物链被″扩大″了，因此日益对动物链的顶层，例如人类增加了不利的影响。
锌是生命现象中必要的金属，但是它像铜一样没有被分到重金属类中。锌的毒性显著地高于铜，并且锌会找到自己进入众多环境上可接受的产品和材料的方式。Duke大学科学家发现与Riffe的美国专利第5,352,342和5,009,757的涂层有关的防污属性来自于涂层的锌毒性。这些科学家同时确定释放锌的量如此之低，以至于它们不会对海洋环境产生毒性。他们还注意到，锌不是在食物链中被扩大的金属。因此，可以使用锌离子作为毒剂、防海洋生物附着剂。
像上面公开的Riffe的方法的先前防腐蚀方法的一个缺陷是其中公开的基于硅酸盐的涂层可选择的颜色的相对不灵活性，仅可以容易得到的颜色是灰色。虽然这在大多数船舶和结构使用中是可接受的，但是需要防腐涂层，该防腐涂层不是防蚀性的并且可以提供很多色彩用于油漆替代物，尤其是在汽车和交通业。这些及其它缺点主要以下专利或专利申请中的半导体涂层和有关系统来克服，即Bowling的美国专利第6,325,915号、美国专利第6,402,933号和在2001年6月25日申请的序号为09/887,024的美国专利申请，在此引用全部内容供参考。Dowling专利和申请的半导体涂层和系统可与各种导电衬底一起使用，以便提供一系列感兴趣的属性。由于半导体始终是比其应用的衬底不易起化学作用的材料，因此涂层稳定受保护材料的电位。由电化学活动性产生的电子从受保护的衬底转移至涂层的半导体上，或者简单地说，腐蚀噪声被从受保护的材料转移至涂层。
图1是表示存在于未处理金属101内的电化噪音，随机波动电压被测量并以波形102显示(显示为锯齿波形，但是实际波形可能具有宽波段分量并且实际上是随机的)。
图2表示在金属表面施加半导体保护涂层来防腐蚀和防污的效果，其中涂层210包括比要保护的金属201不易起化学作用的材料。由于涂层210比金属201不易起化学作用，因此其归入将存在于金属的电化学噪音211中，但是对于涂层，这个结果显示202为金属内的平滑波形。涂层250内的单个半导体颗粒承担涂层的防腐蚀性。
图3表示分层的半导体/金属结构。当掺入锌时，由于锌氧化和氧还原，钢(铁合金)的半导体材料的防腐蚀能力导致电位的建立，称为“腐蚀电位”。在这点上，该系统起着以铁氧化来抑制由锌氧化建立的电位的普通防蚀性阳极材料的作用。但是，随着腐蚀电位的降低，半导体中的锌氧化显着地降低或钝化(passivated)，这导致涂层的极长的寿命。钝化是结合Zn/ZnO边界类似可变电阻特性和保持在该边界上的电位差的有关滤波器能力的结果，以致该边界具有高电阻。半导体颗粒250由两个区组成具有结330的P型区320和N型区310组成，该结330起着具有在两区之间的电子流302的可变电阻的作用。当使用锌时，锌颗粒被具有由导电粘合剂包围的各种涂氧化涂覆颗粒的氧化锌层覆盖。半导体涂层中的P和N半导体的边界起着可变电阻(背对背二极管)的作用，控制它们之间的电子流。向连接到要保护的衬底的半导体涂层适当地施加电流，使这个边界的电位稳定。这降低了从P到N半导体的电子迁移的速率，以103分之一降低其腐蚀率，得到半导体涂层的寿命延长，这可以超过处理对象的设计寿命。
可变电阻(可变电阻器)具有高度非线性电特性并且功能上与反向背对背二极管等效。在限压区、“开关区”中，它们只通过漏电流。当电压幅度超过开关电压时，例如在短促的一瞬间，可变电阻变为高度导电。可变电阻通常是以氧化锌为基础的。图4是表示可变电阻的伏安关系的曲线图，其中一个轴表示电压1101，一个轴表示电流1102，并且表示表示偏压范围内的电流的曲线1103。在-Vb1110和Vb1107之间的域表示电压区1104，其中可变电阻起开关的作用。沿该曲线标有IL1105的点是相应于漏电流的沿该曲线上的点，也就是即使当将可变电阻偏置以起打开开关的作用时，小数值电流流过该可变电阻。标有VN1106的点是表示在开关电压的曲线上的点；换句话说，相应于可变电阻的开关区1104的最高正电压值。标有VB1107的点表示可变电阻的击穿电压，大于VB的偏压使可变电阻相当于一个节点。标有IL1108的点表示在负漏电流的曲线上的点。标有-VN1109的点表示在负开关电压的曲线上的点；换句话说，最大负电压区域表示可变电阻的开关区1104。标有-VB1110的点表示负击穿电压。
上述Dowling的专利和申请至少针对控制腐蚀的系统和设备，包括半导体涂层和包含滤波器的腐蚀噪声控制系统。在未决的Dowling的申请中，腐蚀噪声控制系统包括可调滤波器，它可以根据相应于涂层中存在的腐蚀噪声的反馈信号调整。
Dowling的专利和申请中的腐蚀噪声降低系统的性能随着系统的内部滤波器的变化而变化，其最简单的形式实际上是电容器。Dowling的专利和申请还公开了组合半导体涂层与各种无源及有源滤波器。在Dowling的专利和申请中，半导体涂层在某种程度上充当电阻器的作用，它与系统的内部滤波器并联。滤波器基本论述，诸如如何实现高通或低通滤波器在微电子学电路第四版，Sedra & Smith，牛津大学出版社(1997)中找到，在此引用其全部内容供参考。
图5是腐蚀电位和各种滤波器的时间之间的曲线图。横轴401测量每日的时间，而纵轴402表示按毫伏特测量的相对于半导体元件的电位。在针对确定各种腐蚀环境的最佳滤波器特性的实验中，在三个时间点为七个系统进行测量。记录七个滤波器结构的每个结构的测量的电位的三个抽样，并且用图标中列出的各种符号表示。曲线图显示在从410到430指示的取样点上七个滤波器的每个滤波器的各个结果。
根据等效电路可以示意地观看电化腐蚀。典型地，半导体材料掺杂锌。因此，图6所示的简化等效电路涉及氧化锌的情况。在锌上出现阳极反应而在氧化锌上出现负极反应。请注意Zn/ZnO边界代表电路中的可变电阻。如果由Zn/O2氧化还原电对所产生的电位差稳定地落入开关区内，那么由该边界的高电阻抑制(或钝化)锌氧化。但是，在过去的十年中，已证明存在自产生的电化学电位波动，与腐蚀有关的“电化学噪声”。结果，即使Zn/O2电位可在开关区中，但是也很可能是波动的，将电位差激励至高导电区并允许电子流动从而锌氧化。
本发明人认识到这是一种钝化锌的方式，以便去除或滤波该电化学噪声。通过滤波器去除这个电化学噪声，该滤波器以其最简单的形式，即是电容。滤波效果保持在开关区的Zn/ZnO边界的电位，并且减少锌氧化和延长涂层的寿命。但是应理解，该低通滤波器可以扩大带通(或陷波)滤波器，以便根据要保护的材料选择地衰减其它频带。
图6表示Dowling的专利和申请的系统的等效电路图。这个图根据金属腐蚀过程的化学性质将该系统的特性抽象为代表性的电路。具体地说，腐蚀可模型化为波动电压电源，可以表示为金属的内阻，防腐涂层可模型化为可变电阻并且噪音滤波器可模型化为电容。通过在电路图中替换这些模型组件，利用电路分析可更清楚地概念化Dowling的噪音及滤波器部件。
其中代表性电路是表示该系统的内阻的溶液电阻801，它与相应于锌的电离过程的正极802的电流电极(galvanic electrode)电位和相应于生成水的化学过程的负极803的电流电极电位串联。还存在的和与该电路串联的是两个噪声源804，其中一个噪声源插在正极的电流电极电位和正极的法拉第阻抗805之间，另一个噪声源插在负极803的电流电极电位和负极的法拉第阻抗806之间，串联在正极和负极的法拉第阻抗之间的是氧化锌变阻器807和噪声滤波器808。
可变电阻和噪声滤波器动作以便减少可以诱发腐蚀的电压波动的出现。噪声滤波器808可以是有源器件也可以无源器件，或者既是有源器件又是无源器件，通过选择要被指定公共电位的电路中的节点810，滤波器808可以衰减由于腐蚀噪声而导致的电路中的高频。
放置半导体层的衬底可以是导电的或不导电的。导电的衬底可以是金属或非金属。不导电的衬底可以是用作绝缘体的任何材料，诸如硅片或其它非金属衬底。本领域的普通技术人员已非常清楚在半导体芯片制造技术领域中的这种非导电或导电衬底的生产过程。
Downing的专利和申请中的腐蚀噪声降低系统提供了通过以半导体涂层涂覆导电结构并将得到的涂层结构连接到无源或有源电子滤波器以便最小化涂层中的腐蚀噪声防止对易受腐蚀的导电结构造成腐蚀的方法。该电子滤波器具有衰减腐蚀噪声的高频谱分量的滤波器响应。这是通过连接滤波器来实现的，该滤波器具有以在要保护的材料上的低通滤波器的形式(也能增加陷波滤波器)的阻抗特性。此外，根据材料和应用，可以选择地衰减其它频带，以便降低腐蚀和/或实现防污效果。该滤波器可以是无源滤波器或有源滤波器。不论那一种情况，该滤波器衰减高频电压波动。存在于半导体涂层中的结则保持反向偏置。因此降低了在半导体涂层内从阳极流入负极域的时间平均电流，并且有效地钝化该涂层。
利用嵌入腐蚀过程的等效电路中的滤波器，如图7所示的那样，可以消除噪音信号，其中金属表面501由连接至滤波器508的保护涂层510覆盖，这样，该金属具有显著地衰减的噪音静电502。滤波器508或者起着独立的低通滤波器的作用或者可能与具有带通和/或陷波滤波器形式的阻抗的滤波器结合，以便降低高频腐蚀的噪音522。该滤波器有效地消除与电化学噪音信号中的高频有关的能量。通过抑制开关电压(Vn)外的可变电阻上的电压波动，衰减电化学噪音的高频谱分量将显著地地减少腐蚀过程。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提出并解决常规防污系统中的上述的及其它的缺陷。
本发明的另一目的是提供一种腐蚀噪声降低系统，具有电子控制单元(ECU)、可控制滤波器(可选地包括固定的无源滤波器)以及衬底上的半导体涂层，以便为高频腐蚀噪声提供到地的低电阻通路。
本发明的另一目的是为给定的结构提供一种优化延长保护涂层的寿命及保护涂层消耗之间的平衡的系统和方法，以便平衡在该结构上采用的腐蚀噪声降低系统的防腐蚀和防污特性。
通过在此描述的本发明的系统和方法实现这些及其它目的。本发明人认识到利用电子控制单元(ECU)和可控制的滤波器可以最佳化地操作在衬底上具有半导体涂层的腐蚀噪声降低系统，以便控制其上设置半导体涂层的导电结构中的滤波器的操作和电压波动。这些效益是通过监视由所述涂层产生的噪音和控制滤波器的方法来实现的，该方法是响应在涂层中产生的腐蚀噪声、基于一组预定的和/或测量的参数任选地但不限于使用可调滤波器部件和/或固定部件，从而控制腐蚀的速度和/或提供消耗的防污保护部件。该组预定的和/或测量的参数包括下列参数的至少一个参数温度、含盐量/水纯度、湿度、年限、短期作业周期、长期作业周期、船舶的即时速度、船舶速度历史、即时地理位置、地理位置历史、涂层的年限、涂层老化、涂层厚度、涂层的表面面积和涂层区域的形状。
本发明的目的在于航空结构/飞行器；汽车结构/车辆；桥梁；船舶/结构；管道；电车/结构；钢结构；和贮罐中的防腐蚀，尽管也可用于其它目的。本发明的目的也在于船舶；海上建筑物；海上平台；发电厂；以及其它对象中的海洋生物附着的预防。
如本发明人确定的那样，可控制滤波器和控制器可用在腐蚀噪声降低系统中，其中控制器通过考虑各种参数动态地调整腐蚀噪声降低系统的滤波器特性曲线，以便平衡该系统的防腐蚀和防污特征。这些参数的例子的非限定的目录包括以下参数中的至少一个参数温度、含盐量/水纯度、湿度、年限、短期作业周期、长期作业周期、船舶的即时速度、船舶速度历史、即时地理位置、地理位置历史、涂层的年限、涂层老化、涂层厚度、涂层的表面面积和涂层区域的形状。鉴于新发现可能会打破该系统的防腐蚀和防污特征之间的平衡，本发明人发现并在此描述用于控制与防腐蚀/防污半导体涂层和腐蚀噪声降低系统有关的滤波器操作的系统、设备、算法、方法和计算机程序产品。


通过参考结合附图考虑的以下详细说明，容易得到本发明的更完整的理解及其许多附带的优点，并且能够更好地理解本发明，其中图1是未保护金属内的腐蚀噪声的表示；图2是保护的金属中和半导体涂层内的腐蚀噪声的表示；以及图3是在金属和半导体保护涂层之间电流流动的表示；图4是在金属和半导体保护涂层之间类似可变电阻操作的曲线图；图5是腐蚀噪声和各种滤波器的时间之间的曲线图；图6是没有电子控制单元(ECU)的腐蚀噪声降低系统的电路图；图7是包括金属、半导体保护涂层、滤波器和部件噪声特性的腐蚀噪声降低系统的方框图；图8是包含可控制腐蚀噪声滤波器的ECU和ECU控制电路的电路图；图9是包含可控制腐蚀噪声滤波器的ECU和ECU控制电路的结构图；
图10A和10B分别是本发明的一个具体实施例的腐蚀噪声带通滤波器的幅度和相位响应曲线；图11A和11B分别是本发明一个具体实施例的腐蚀噪声陷波滤波器的幅度和相位响应曲线；图12是利用ECU降低腐蚀噪声的方法的流程图；图13是包括金属、半导体保护涂层、滤波器和部件噪声特性的腐蚀噪声降低系统的方框图；图14是比较有和没有ECU情况下的腐蚀噪声降低系统的锌释放率(微克/平方厘米)的曲线图；图15是比较有和没有ECU情况下的腐蚀噪声降低系统的锌释放率(％)的曲线图；以及图16是本发明中使用的计算机系统的方框图 。
具体实施例方式
本发明提供一种腐蚀噪声降低系统，具有电子控制单元(ECU)、可控制滤波器和衬底上的半导体涂层。
图8是本发明一个具体实施例的电路图，其中类似于图6的部件仍保持它们先前的标记。如图所示，ECU 897包含可控制滤波器898和ECU控制电路899。ECU 897可选地连接于一个或多个本地传感器882，和/或连接于或包含天线(例如供无线通信之用)881或其它实现无线通信的装置，诸如光收发信机。ECU还可以访问存储在本地数据档案存储器(未表示)中的数据或通过天线881、其它无线通信装置乃至有线连接诸如网络来访问远程档案存储器。设置ECU控制电路899改变可控制滤波器898的滤波器特性曲线，以便根据ECU控制电路899的操作模式改变可控制滤波器898与频率有关的阻抗。如控制系统领域中普通技术人员理解的那样，还应理解本发明并不限于这种特定的结构。
图9是本发明的一个具体实施例的方框图并且包括包含可控制滤波器898和ECU控制电路899的ECU897。虽然表示由单个电容组成的滤波器，但是也可以利用其它电路组件来实现增加低通滤波器阻抗特性的各种滤波器(例如，具有陷波滤波器形式的阻抗)。示意地，可控制滤波器898和ECU控制电路899的组合表示为单个系统897，该系统通过导电链路809连接至该腐蚀系统的另一元件。可控制滤波器898可包括任意结构的各种滤波器(例如，具有低通、陷波滤波器、带通等等形式的阻抗的滤波器)，设置用于衰减相应于腐蚀噪声的目标高频信号。使用可由ECU控制电路899控制的电可控制开关905或者通过诸如手动开关、接插板或其它器件的可自动或人工地、电插入和/或从电路去除部件的其它方式，可控制滤波器898可以选择地与该系统断开。可控制滤波器898可以由ECU控制电路899通过打开或闭合开关923和924的控制线925的方式控制，打开或闭合开关923和924连接多个补加滤波器920和921(这可选地包括可转换滤波器组，一起可将不同的滤波器特性应用于腐蚀噪声)。ECU控制电路899通过可调节电路元件电子地控制/调节可控制滤波器898的滤波器特性也是本发明的特征，其中可调节电路元件可选择地为压控电阻或转换可变电容。ECU 950可连接至无线接收器/发送器881，以便与远程ECU控制单元接收和/或发送一个或多个控制信号(可选地通过无线电磁链路和/或光链路)。ECU控制电路899可以连接至一个或多个本地传感器，设置每个本地传感器用于监视由ECU控制电路899使用的一个或多个参数，诸如盐度、温度、局部位置或另外的参数。从无线接收机881和/或本地传感器882接收的信息可由ECU控制电路899用来调节可控制滤波器898或将其完全断开。另外，ECU控制电路899可以与本地和/或远程数据库912接口，以便处理从无线接收器/发送器881和/或本地传感器882接收的信息。
通过使用具有特定应用需要而选择的频率响应特性的滤波器以及使用自适应有源滤波器监视保护对象的电化学噪音″并相应地调节其响应，可以最佳化半导体涂层的效能。设置并操作特定的滤波器，以便消除腐蚀噪声，从而在半导体涂层上产生较小幅度、低频电压。在沿保护结构的一个或多个地方的涂层上设置并附着一个或多个滤波器，以便为在半导体涂层中或上面形成的‘高频’腐蚀电流提供到地的低电阻通路。‘高频’是在此用于描述腐蚀噪声的非直流分量的术语。实际上对于典型结构而言，腐蚀噪声的高频分量为几十赫兹或者更高。在此使用的高频也可以包括DC和例如10赫兹之间的过渡频带，从而包括例如1-10赫兹的频率。因此，本发明采用的可控制滤波器的滤波器特性的截止(或3分贝点)一般为1-10赫兹，但不必限于此。根据腐蚀噪声的性质，该滤波器特性可能适合于抑制更低的频率，诸如1/4或1/2及以上的频率，甚至适合于一个或多个特定的频带(可以被具有陷波滤波器形式的阻抗的一个或多个滤波器陷波)。
图10A和10B分别是本发明一个实施例的示例的腐蚀噪声低通滤波器的幅度和相位响应曲线。这些博德图(Bode plots)表示在大约10赫兹的3分贝点。或者，根据保护材料可以使用具有5赫兹、15赫兹、25赫兹、100赫兹的3分贝点或其它值的低通阻抗特性的滤波器，只要能够从保护结构中去除频谱能量的显著地非直流分量，以致较大地降低开关电压范围之外的电压波动。具有低通阻抗特性的一个或多个这种滤波器可以电连接到在一个或多个位置的保护结构，以便在降低或防止在保护结构上的任何腐蚀噪声电流时去除不需要的腐蚀噪声能量。一个或多个这样的低通滤波器可由电子控制单元根据滤波器频率响应和/或物理连接来控制。或者，可以使用高阶滤波器改变特性曲线的滚降速率，从而进一步将高频能量抑制到3分贝点附近。这个电子滤波器为引入电子丢失且因此腐蚀的电化学噪音信号提供到地的一个通路。为了有效地降低腐蚀作用，需要实现低频的小阻抗(即，如果系统滤波器仅是一个电容，则通过增大电容器的尺寸来实现)。
图11A和11B分别是由本发明一个具体实施例的陷波滤波器增强的具有低通阻抗特性的腐蚀噪声滤波器的幅度和相位响应曲线。如图所示，该滤波器的阻抗中多个(或仅一个)陷波可与图10A和10B的低通阻抗特性结合使用，以便消除一个或多个腐蚀噪声频谱成分。一个或多个这种滤波器可以电连接到一个或多个位置的保护结构，以便在降低或防止在保护结构上的任何腐蚀噪声电流时去除腐蚀噪声能量峰。一个或多个这种陷波滤波器可由电子控制单元根据频率响应和/或物理连接来控制。或者，可以使用高阶滤波器。
具有低通和/或陷波阻抗特性的一个或多个滤波器和由电子控制单元执行的高阶滤波器的控制可基于由监视该保护结构的一个或多个腐蚀噪声传感器提供的一个或多个腐蚀噪声测量。
对于所有滤波器和滤波器连接的组合，通过响应一系列测量的和/或预定的参数设置ECU来调节其滤波器的操作，可以在保护的对象的寿命上最优化半导体涂层的效果，上述参数包括以下的一个或多个参数测量的腐蚀噪声、温度、盐度、湿度、涂层的年限、涂覆的面积、涂层的厚度、涂层的退化、涂覆区域的形状、涂覆船舶/对象的位置(例如，北海与南中国海)，船舶移动或静止、操作历史(例如，静止与移动的时间比)。
图12是表示在本发明的实施例中使用的非限制性示例的过程的流程图。这个流程图表示的过程可在ECU中用于控制滤波器的特性，以便最佳化防蚀效果和防污效果之间的平衡。在该过程中，系统从开始步骤1201前进到监视阶段步骤1202，其中各个输入可从各个监视器和传感器中取出，包括盐度、系统的位置、系统历史或其它因数。然后，系统比较监视值并在步骤1203决定分别在步骤1204和1205应采用两个预定操作型态(profile)滤波器中的那个滤波器。当结束这个动作时，系统返回监视阶段步骤1202并重复该过程。在这个实施例中，表示了两个滤波器型态。在其它的实施例中，可以选择三个或三个以上的型态。
本发明的控制参数测量和利用方面用于微调特定应用的系统的性能。根据控制参数，对于在结构的整个表面上的一致防蚀可以确定和改进系统中的必需的滤波器属性，即使在非常大的结构中，诸如航空母舰或大跨度桥梁也是如此。在本发明中，每个时间间隔监视涂覆表面和低噪声高阻抗参考电极之间的电压波动何时电压峰值超过预定阈值，预定次数(例如每秒3个十)和/或检测增强的噪声环境。这个阈值检测技术是测量噪音的标准偏差的一个方式，噪音的标准偏差又是噪声功率的量度。或者，可以使用FFT或其它信号处理技术测量作为频率函数的噪声功率。噪音信号的频率成分和它的功率成分可以由像频谱分析仪这样的测量设备来测量，或者可通过信号的数字化并在ECU的实时嵌入处理器中执行各种信号处理技术来测量。此外，可以使用(单独地或组合地)其它参数人工地或自动地调节滤波器特性和/或滤波器工作(即，导通/断开)周期。这些包括但不限于预先确定的参数测量的腐蚀噪声、温度、盐度、湿度、涂层的年限、涂覆的表面面积、涂层的厚度、涂层的退化、涂覆面积的形状、涂覆的船舶/对象的位置(例如，北海对南中国海)、船舶移动或静止、操作历史(例如，静止与移动的时间比)。
在另一实施例中，ECU通过工业标准或像VME总线这样的专有总线或通过无线通信装置连接到全球定位卫星子系统。通过监视系统的地理位置，ECU根据预定标准考虑所知道的有关盐度效应、温度和与系统的地理位置有关的影响腐蚀的其它因素调节腐蚀噪声滤波器特征的有效值。
图13是本发明的一个实施例的效果的表示，其中类似于图7的部件仍保持它们先前的标记。ECU 599可连接并控制滤波器508。ECU 599可以连接到天线581(或诸如红外线或光这样的其它电磁能的接收器)和/或一个或多个本地传感器582，以便接收影响ECU 599控制滤波器508的数据。在本发明的这个实施例中，ECU控制滤波器508，使该滤波器具有间歇性低通阻抗特性577(在开路和闭合电路之间交替以致低通滤波器是进出电路)，以便间歇地衰减(以可控开关速率或工作周期)高频腐蚀噪声。当滤波器正在衰减腐蚀噪声的高频分量时，已大大地降低在涂层上和保护材料550的电化学噪音的高频频谱成分；因此，有效地滤波该噪声信号，使得它是慢变电压(即，不“尖”)。当滤波器不消除腐蚀噪声时，涂层550的噪声特性是嘈杂的(尖)，指示半导体层中的锌消散到环境中了。在这种情况下，ECU 599控制该涂层以防腐蚀运行方式动作。在其它实施例中，ECU 599可以控制滤波器508，使滤波器508具有预定腐蚀噪声频率的幅度和/或频率被降低和/或间歇地连接滤波器508的滤波器特性。滤波器以“脉动”方式操作的原因是平衡用于防污的锌消耗和用于防腐蚀的锌维持。通过设置脉动的导通/断开周期可以控制消耗速度，范围仅从0％以上(导通)到始终导通(即，100％)。例如，在预定时段内，50％导通/断开脉动的操作模式在预定的时间期间将具有50％时间的滤波器操作，尽管未必总是以相等的时间间隔(即，未必总是50％的工作周期)。此外，脉动操作可以周期或非周期控制电压波形发生。
图14是比较有和没有ECU情况下的腐蚀噪声降低系统的超时测量的锌释放率的曲线图。在这个曲线图中，两个系统的锌释放率显示在曲线上，其中横轴601测量经过的时间和天数，而纵轴602以每平方厘米锌的微克测量锌释放率。在使用ECU的系统中，由正方形620表示该结果。在另一个系统中，使用具有ECU的系统降低锌释放率，并且由圆形610表示该结果。该测量是在大约300天的时间周期内进行的。两个曲线的比较表示没有ECU的系统趋向于在时间周期内释放的锌要比具有ECU的系统多，因而具有较短的半导体涂层寿命。
图15是在图6发现的结果的重新标准化，其中横轴701表示每天的时间，而纵轴702以总的锌释放的百分比表示锌的释放。在这个曲线图中，由圆形710表示具有ECU的结果相应于结果610，而正方形720表示的结果相应于图14中的结果620。
图16表示可在本发明的实施例中作为ECU控制计算机899的计算机。该计算机包括处理器1003、主存储器1004、ROM 1005、系统总线1002，并且连接到各个用户接口设备1010-1012，诸如监视器和键盘。为了监视物理条件及与最优化本发明的防蚀及防污测量的操作有关的其它变量，该计算机连接到传感器882，诸如盐度和压力计、地理位置传感器等等。
下面将更详细地描述ECU控制计算机899。ECU控制计算机899包括总线1002或其它用于传送信息的通信机构(可能以无线方式)以及与总线1002连接用于处理该信息的处理器1003。ECU控制计算机899还包括主存储器1004，诸如随机存取存储器(RAM)或其它动态存储设备(例如，动态随机存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)和同步DRAM(SDRAM)，它们耦合到总线1002用于存储由处理器1003执行的信息和指令。此外，在处理器1003执行指令期间主存储器1004可用于存储临时变量或其它中间信息。ECU控制计算机899还包括只读存储器(ROM)1005或其它静态存储设备(例如，可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程的只读存储器(EPROM)和电可擦除可编程的只读存储器(EEPROM))，它们耦合到总线1002用于存储处理器1003的静态信息和指令。
ECU控制计算机899还包括磁盘控制器1006，耦合到总线1002以控制一个或多个存储设备存储信息和指令，诸如磁硬盘1007和可移动媒体驱动器1008(例如，软盘驱动器、只读小型盘驱动器、读/写小型盘驱动器、小型盘点播机、磁带驱动器和可移动磁光驱动器)。使用适当的设备接口(例如小型计算机系统接口(SCSI)，集成设备的电子设备(IDE)，增强型IDE(E-IDE)，直接存储器存取(DMA)或超-DMA)，这些存储设备可添加到计算机系统950。
ECU控制计算机899还可包括专用逻辑设备(例如，专用集成电路(ASIC))或可配置的逻辑装置(例如，简单可编程逻辑器件(SPLD)，复杂可编程逻辑器件(CPLD)和字段可编程门阵列(FPGA))。
ECU控制计算机899还可包括显示控制器1009，耦合到总线1002以控制像阴极射线管(CRT)这样的显示器1010，向计算机用户显示信息。该计算机系统包括像键盘1011和指示装置1012这样的输入装置，用于与计算机用户交互和向处理器1003提供信息。指示装置1012例如可以是鼠标器，跟踪球或指示杆，用于将方向信息和命令选择传送给处理器1003以及用于控制光标在显示器1010上移动。此外，打印机可以提供打印的存储数据和/或由ECU控制计算机899产生的数据的表。
响应执行包含在诸如主存储器1004这样的存储器中的一个或多个序列的一个或更多指令的处理器1003，ECU控制计算机899执行本发明的处理步骤的一部分或全部。这种指令可从另一计算机可读介质读入主存储器1004，诸如从硬盘1007或可移动媒体驱动器1008读入。可以采用多处理安排中的一个或多个处理器执行包含在主存储器1004中的指令序列。在另一实施例中，可以使用硬接线电路替换或与软件指令组合。因此，这些实施例不限于任何硬件电路和软件的特定组合。
如上所述，ECU控制计算机899包括至少一个计算机可读介质或存储器，用于保持根据本发明教导编程的指令并用于包含数据结构、表、记录或在此描述的其它数据。该计算机可读介质的例子有小型盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、PROM(EPROM、EEPROM、闪存EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM或其它任何磁介质、小型盘(例如，CD-ROM)或其它任何光学介质，穿孔卡片、纸带或具有坑形状的其它物理介质，载波(在下面叙述)或计算机可以读取的其它任何介质。
本发明所包括的软件保存在任何一个介质上或保存在计算机可读介质的组合上，本发明包括用于控制ECU控制计算机899的软件，用于驱动实现本发明的一个设备或多个设备以及使ECU控制计算机899能与用户(例如，印刷生产人员)交互。这种软件可以包括但不限于设备驱动程序、操作系统、开发工具和应用软件。这种计算机可读介质还包括本发明的计算机程序产品，用于执行实现本发明所执行的处理的全部或一部分(如果处理是分散的)。
本发明的计算机编码装置可以是任何可解释的或可执行的编码装置，包括但不限于脚本、可解释的程序、动态连接库(DLL)，Java类和完整的可执行程序。此外，为了具有良好的性能、可靠性和/或成本，可以分配本发明的一部分处理。
在此使用的术语″计算机可读介质″指的是参与向处理器1003提供用于执行的指令的任何介质。计算机可读介质可以采用许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传输介质。非易失性介质例如包括光盘、磁盘和磁光盘，诸如硬盘1007或可移动媒体驱动器1008。易失性介质包括动态存储器，诸如主存储器1004。传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线1002的电线。传输介质还可以采用声波或光波的形式，诸如在无线电波和红外线数据通信期间产生的声波或光波。
各种形式的计算机可读介质可能给处理器传递用于执行的一个或多个序列的一个或多个指令。例如，指令最初可以在远程计算机的磁盘上传递。远程计算机可以在动态存储器中保持该指令，用于远程实现本发明的全部或一部分，并使用调制解调器在电话线上发送该指令。ECU控制计算机899本地的调制解调器可以接收电话线上的数据并且使用红外发射器将该数据转换为红外信号。耦合到总线1002的红外检测器可以接收红外信号携带的数据并且将数据放置在总线1002上。总线1002将数据传送给主存储器1004，处理器1003从主存储器1004中检索并执行指令。在处理器1003执行之前或之后存储由主存储器1004接收的指令可以选择地存储在存储装置1007或1008。
ECU控制计算机899还包括耦合到总线1002的通信接口1013。通信接口1013提供耦合到网络链路1014的双向数据通信，该网络链路1014例如连接到局域网(LAN)1015或连接到诸如因特网的另一通信网络1016。例如，通信接口1013可以是附加于任何数据包交换的局域网的网络接口卡。作为另一个例子，通信接口1013可以是不对称数字用户环线(ADSL)卡、综合业务数字网(ISDN)卡或调制解调器，以便将数据通信连接提供给相应类型的通信线路。也可以实施无线电链接。在任何这种实施中，通信接口1013发送和接收携带表示各种类型信息的数字数据流的电、电磁或光信号。
网络链路1014典型地通过一个或多个网络将数据通信提供给其它数据设备。例如，网络链路1014可以通过局域网1015(例如，LAN)或通过业务提供者操作的设备向另一计算机提供连接，该业务提供者通过通信网络1016提供通信业务。局域网1014和通信网络1016例如使用携带数字数据流的电、电磁或光信号和相关的物理层(例如，CAT 5电缆，同轴电缆，光纤等等)。通过各种网络的信号和网络链路1014与通过通信接口1013的信号可以在基带信号或基于载波的信号中实现，通信接口1013将数字数据传送给ECU控制计算机899并从ECU控制计算机899传回数字数据。基带信号将数字数据作为未调制的电脉冲传送，该电脉冲是以数字数据比特流来描述的，其中术语“比特”广义地指符号，每个符号传送至少一个或多个信息比特。该数字数据也可以用于诸如以幅度、相位和/或频移键控信号调制载波，该载波是在传导介质上传播或作为电磁波通过传播介质传送的。因此，通过“有线”的通信信道将数字数据作为未调制的基带数据发送，和/或者通过调制载波在不同于基带的预定频带内发送。ECU控制计算机899可以通过网络1015和1016、网络链路1014和通信接口1013发送和接收数据，包括程序代码。此外网络链路1014通过局域网1015可向移动设备881提供链接，诸如个人数字助理(PDA)、膝上型计算机或蜂窝电话机。
本发明的半导体涂层可用于各种最终使用。这些最终使用中的主要目的是导电结构的防腐蚀。用于防止导电衬底腐蚀的本系统包括(a)半导体涂层，至少与导电结构的部分表面导电接触；以及(b)滤波腐蚀噪声的装置，其中该装置包括电子宿，诸如电池或其它电源，以及与涂覆的导电衬底连接的滤波器(或滤波器组)，如电容器。
本系统还包括防蚀方法，该方法包括1)清洗导电结构的外表面；2)用本发明的半导体涂层涂覆外表面；以及3)使用电子滤波器最小化系统中的腐蚀噪声。
本发明的防蚀方法和系统的一个关键是测量由整个系统(包括但不限于，衬底、涂层和滤波器组件)产生的腐蚀噪声并应用电子滤波器最小化该噪声。
请再次参考图6，在半导体涂层上的ECU的效果以及总的性能是在249天的试验期内测量的(图6)。在这个试验中，锌释放率在两种条件下由于涂层“退化”降低了。但是，使用ECU显示锌释放率中的还原显著地大，其程度取决于用于调节或将滤波器交替地转换入和出该电路的工作周期。应理解，用于控制锌释放(以及毒性)的程度的工作周期取决于若干参数(诸如测量的腐蚀噪声、温度、盐度、湿度、船舶速度等等)，而这些参数取决于环境条件。本发明提出通过ECU调节这些速率的装置和相关的控制算法。锌释放率降低到250分之一，或者低到每天0.001微克/每平方厘米，远低于美国海军的最大可允许的每天15微克每平方厘米的速率(Office of Naval Reaserch，S.McElvany)。这些试验表明，相对于锌损耗(每平方厘米锌的量除以溶解速率)，当使用ECU时半导体涂层的寿命可显著地地延长。如图6所示，监视电位的结果表明没有ECU的试验面板根据使用的ECU值具有相当低的电位，大约为150-250毫伏。由于锌氧化速度按指数律地依赖于电位的幅度，氧化锌电位将增加并且锌电位将随着锌/锌氧化物边界的电阻的降低而降低。由塔菲尔(Tafel)常数表示幂灵敏度，指定给锌大约为30毫伏。这个塔菲尔常数和测量的电压差的幅度预测由于ECU导致的相对钝化在因数150和4,000之间。总之，锌溶解速率和电位数据是半导体的工作理论一致，ECU的使用导致锌的氧化速度降低，并且显著地延长半导体涂层的寿命。这些益处通过本发明使用的测量的和/或预定的参数将进一步提高，包括至少以下之一温度、含盐量/水纯度、湿度、年限、短期作业周期、长期作业周期、船舶的即时速度、船舶速度历史、即时地理位置、地理位置历史、涂层的年限、涂层厚度、涂层的表面面积和涂层区域的形状。
本发明可以定制用于导电材料的防腐蚀和海洋防污，包括但不限于民用和军用飞机；石油贮罐；市政，包括公路和桥梁；以及海军，海岸缉私和军队工程项目；化学工业；纸浆和造纸工业；发电厂；铁路桥梁和机动轨道车；制造的钢建筑物，诸如农仓和洗衣房；水塔；船舶；海岸平台；及其它海上建筑物。涂层和ECU还可以用于与核动力工厂有关的设备和/或车辆、外层空间任务、火山勘探和监视，以及深水下的有毒地震环境的勘探。
对于船舶，可以操作本发明以便极大地降低昂贵的船体剥蚀并且是现有的防污和防腐蚀系统的一种经济的、耐用的和对环境友好的替换方案。半导体涂层可应用在构造期间的新船舶上以及应用在安排放入干船坞期间的现有船舶上，这通常每2.5年进行常规涂覆时出现。利用ECU，已应用半导体涂层的船舶的所有人可以收到降低燃料和保养费用、延长船舶船体寿命以及从高平均运行速度得到更大的总的船舶可用性和缩短每年停工时间的效益。
对于水槽和水塔，本发明的ECU控制的腐蚀噪声降低系统由EPA批准在可移动水箱内部使用。合理的应用和使用ECU，期望该涂层延续水槽的设计寿命。作为这个长寿的结果，水槽拥有人将不会蒙受可预期的用保护涂层重新涂覆的费用。
显而易见，根据上述教导，本发明进行多种修改和变化是可能的。因此，应懂得在所附的权利要求书的范围内，还可以在这里具体描述的内容之外实施本发明。
权利要求
1.一种控制与腐蚀环境接触的导电结构的腐蚀的系统，包括包含布置在所述导电结构上的半导体颗粒的涂层；滤波器，连接至所述涂层并具有可控制滤波器特性；以及电子控制设备，连接至所述滤波器，包括到本地传感器、数据库和遥控设备中的至少一个设备的连接，并且设置与本地读出的参数、存储的参数和远程提供的信号相一致地控制所述可控制滤波器特性。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述可控制滤波器特性是具有低通或陷波滤波器形式的阻抗。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述滤波器包括至少以下之一有源滤波器；可调节无源滤波器；和固定无源滤波器。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述滤波器是多个无源滤波器，并且所述可控制滤波器特性是通过从所述多个无源滤波器的一个无源滤波器转换至所述多个无源滤波器的另一个无源滤波器控制的。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述滤波器是单一可调节无源滤波器。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述本地读出参数包括至少以下之一腐蚀噪声参数；盐度参数；温度参数；地理位置参数；时间参数；溶液纯净参数；速度参数；深度参数；和压力参数。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述存储参数包括至少以下之一涂覆所述对象的日期；对象位置历史参数；半导体涂层工作周期历史参数；对象位置历史参数；涂覆区域的形状参数；和对象速度历史参数。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电结构包括从由铁金属和导电有色金属组成的组中选择的金属。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述金属是钢。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述金属是铝。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电结构是从由船舶、海上建筑物、石油钻塔、发电厂和水下结构组成的组中选择的。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述半导体涂层包括导电有机聚合物；和一个或多个金属、合金以及非金属半导体材料。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述导电有机聚合物是从由多聚乙炔、聚苯、聚呋喃、聚噻吩、聚吡咯、多聚(亚芳香基亚乙烯基)、聚苯胺和它的纺丝液组分组成的组中选择的成员。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述一个或多个金属或合金包括从由锌、钛、铝、镓、铈、镁、钡和铯组成的组中选择的金属。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述一个或多个金属或合金包括从由锌、钛、铝、镓、铈、镁、钡和铯以及从它们获得的一个或多个金属氧化物组成的组中选择的一个或多个金属的混合物。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述一个或多个金属或合金是锌/锌氧化物的组合。
17.根据权利要求11所述的系统，其中所述半导体涂层还包括一个或多个染料或涂剂。
18.一种电子控制设备，设置其控制腐蚀噪声降低系统，该系统包括可控制滤波器和应用于导电结构的半导体涂层，该设备包括第一连接端，设置连接到所述腐蚀噪声降低系统；第二连接端，设置连接到本地传感器、数据库和遥控设备中的至少一个设备；以及控制装置，设置通过在所述第一连接端上发送的控制信号与本地读出参数、存储参数和远程提供的信号至少之一相一致地控制所述可控制滤波器。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述可控制滤波器具有可控制滤波器特性，该特性为具有低通或陷波滤波器形式的阻抗。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述滤波器是阻抗彼此不同的多个无源滤波器，并且所述可控制滤波器特性是通过从所述多个无源滤波器中的一个无源滤波器转换至所述多个无源滤波器中的另一个无源滤波器来控制的。
21.根据权利要求19所述的设备，其中所述可控制滤波器是单一可调节无源滤波器。
22.根据权利要求19所述的设备，其中所述本地读出参数包括至少以下之一腐蚀噪声参数；盐度参数；温度参数；地理位置参数；时间参数；溶液纯净参数；速度参数；深度参数；和压力参数。
23.根据权利要求19所述的设备，其中所述存储参数包括至少以下之一涂覆所述对象的日期；对象位置历史参数；半导体涂层工作周期历史参数；对象位置历史参数；涂覆区域的形状参数；和对象速度历史参数。
24.根据权利要求19所述的设备，其中所述导电结构包括从由铁金属和导电有色金属组成的组中选择的金属。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述金属是钢。
26.根据权利要求24所述的设备，其中所述金属是铝。
27.根据权利要求19所述的设备，其中所述导电结构是从由船舶、海上建筑物、石油钻塔、发电厂和水下结构组成的组中选择的。
28.根据权利要求19所述的设备，其中所述半导体涂层包括导电有机聚合物；和一个或多个金属、合金以及非金属半导体材料。
29.根据权利要求28所述的设备，其中所述导电有机聚合物是从由多聚乙炔、聚苯、聚呋喃、聚噻吩、聚吡咯、多聚(亚芳香基亚乙烯基)、聚苯胺和它的的纺丝液组分组成的组中选择的成员。
30.根据权利要求29所述的设备，其中所述一个或多个金属或合金包括从由锌、钛、铝、镓、铈、镁、钡和铯以及它们的相应金属氧化物和合金组成的组中选择的金属。
31.根据权利要求28所述的设备，其中所述一个或多个金属或合金包括从由锌、钛、铝、镓、铈、镁、钡和铯以及从它们获得的一个或多个金属氧化物组成的组中选择的一个或多个金属的混合物。
32.根据权利要求28所述的设备，其中所述一个或多个金属或合金是锌/锌氧化物的组合。
33.根据权利要求28所述的设备，其中所述半导电有机聚合物涂层还包括一个或多个染料或涂剂。
34.一种防止与腐蚀环境接触的导电结构被腐蚀的方法，所述方法包括将电子控制单元连接至可控制滤波器，该可控制滤波器连接至布置在所属导电结构上的半导体涂层；使用所述可控制滤波器过滤所述半导体涂层中的腐蚀噪声；监视与所述半导体涂层的腐蚀有关的至少一个参数；以及与所述至少一个参数相一致地调节所述可控制滤波器的滤波器特性。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述可控制滤波器特性是具有低通或陷波滤波器形式的阻抗。
36.根据权利要求34所述的方法，其中所述滤波器是多个所述滤波器特性彼此不同的无源滤波器，并且所述滤波器特性是通过从所述多个无源滤波器中的一个无源滤波器转换至所述多个无源滤波器中的另一个无源滤波器来控制的。
37.根据权利要求34所述的方法，其中所述可控制滤波器是单一可调节无源滤波器。
38.根据权利要求34所述的方法，其中所述至少一个参数包括腐蚀噪声参数；盐度参数；温度参数；地理位置参数；时间参数；溶液纯净参数；速度参数；深度参数；压力参数；涂覆所述对象的日期；对象位置历史参数；半导体涂层工作周期历史参数；对象位置历史参数；涂覆区域的形状参数；和对象速度历史参数。
39.根据权利要求34所述的方法，其中所述导电结构包括从由铁金属和导电有色金属组成的组中选择的金属。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述金属是钢。
41.根据权利要求39所述的方法，其中所述金属是铝。
42.根据权利要求34所述的方法，其中所述导电结构是从由船舶、海上建筑物、石油钻塔、发电厂和水下结构组成的组中选择的。
43.根据权利要求34所述的方法，其中所述半导体有机聚合物涂层包括导电有机聚合物；和一个或多个金属、合金以及非金属半导体材料。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述导电有机聚合物是从由多聚乙炔、聚苯、聚呋喃、聚噻吩、聚吡咯、多聚(亚芳香基亚乙烯基)、聚苯胺和它的纺丝液组分组成的组中选择的成员。
45.根据权利要求43所述的方法，其中所述一个或多个金属或合金包括从由锌、钛、铝、镓、铈、镁、钡、铯、它们的相应金属氧化物和合金组成的组中选择的金属。
46.根据权利要求43所述的方法，其中所述一个或多个金属或合金包括从由锌、钛、铝、镓、铈、镁、钡和铯以及从它们获得的一个或多个金属氧化物组成的组中选择的一个或多个金属的混合物。
47.根据权利要求43所述的方法，其中所述一个或多个金属或合金是锌/锌氧化物的组合。
48.根据权利要求43所述的方法，其中所述半导体有机聚合物涂层还包括一个或多个染料或涂剂。
49.一种防止与腐蚀环境接触的导电结构被腐蚀的系统，所述导电结构涂覆有半导体涂层，所述系统包括过滤所述半导体涂层中的腐蚀噪声的装置；监视与所述半导体涂层的腐蚀有关的至少一个参数的装置；以及与所述至少一个参数相一致地调节电子滤波器的装置。
50.根据权利要求49所述的系统，其中所述用于监视的装置包括计算机程序产品。
全文摘要
一种设备、系统、方法和计算机程序产品，旨在控制与腐蚀环境接触并以半导体涂层涂覆的导电结构的腐蚀。其中该腐蚀是由可控制滤波器(898)和相应的电子控制单元(899)控制的，设置该电子控制单元处理至少一个存储的或测量的参数。
文档编号C23F13/00GK1705771SQ200380101488
公开日2005年12月7日 申请日期2003年10月17日 优先权日2002年10月17日
发明者大卫·B·道林, 法尔塞德·霍拉米 申请人:应用半导体国际有限公司