专利名称：金属材料深海电偶电流多通道测试装置的制作方法
技术领域：
本发明属于金属材料在深海环境中腐蚀的电偶电流原位自动测 试技术领域，涉及一种金属材料深海电偶电流多通道测试装置。
背景技术：
世界上有些国家早在20世纪60年代就开始了材料的深海环境腐 蚀试验研究。美国曾于1962 1970年间在太平洋海域进行了多项深海 材料腐蚀试验研究，涉及的材料有475种合金，2万片样板，包括各种 钢铁、铜合金、镍合金、不锈钢、铝合金、钛合金、稀有金属合金、 各种金属绳索，以及各类海洋用聚合物材料、塑料、橡胶、有机复合 材料等。暴露深度为780 2000m，暴露时间为125 1064天不等。试
验内容包括一般腐蚀、应力腐蚀、焊接接头腐蚀、涂镀层腐蚀等，并 与同时进行的表层海水试验结果相比较。前苏联、日本、荷兰、挪威、 印度等国家也相继开展了深海腐蚀研究工作。但是，目前关于深海环 境腐蚀电化学原位测量的报道较少，挪威海洋技术研究所在北挪威海 深度为100 1335 m的海域内进行材料深海阴极保护参数研究过程中 曾定期采集保护电位、保护电流等参数，但没有相关仪器方面的报道。 国内中船重工集团第七二五研究所的郭为民等曾发明仪器用于深海 材料电位的检测，但该发明并未涉及电流参数的测量。
通常，电偶腐蚀又被称作接触腐蚀或异金属腐蚀，在海洋工程 以及舰艇、深潜器等深海结构件中通常难以避免多种材料的组合，所 以电偶腐蚀是一种常见的局部腐蚀形态。电位测量结果并未反映金属 的极化特征，所以并不能直接获得电偶腐蚀速度。此外，电偶腐蚀受 环境因素影响较大，在特定环境中连续地测量电偶电流可以提供电偶 腐蚀程度及其变化信息，对于评价最佳偶对配伍和保护措施的有效性 有着重要意义。我国曾于1990年前后，对70余种金属材料在三亚、厦 门、舟山和青岛天然海水中的电偶序进行了人工定期测量工作。近年
3来，还研制了电偶腐蚀数据自动采集系统，可在海滨浅表海水中自动
测量材料的腐蚀电位和和电偶电流。目前国内深海腐蚀研究刚刚起
步，作为其重要的研究内容，深海环境中电偶腐蚀原位测试技术将会
为金属材料深海腐蚀机理研究以及具体材料在深海环境中的配伍应
用等提供有力的技术支持。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，寻求设计研制一 种能在水下3000米的深海环境中长期、实时采集金属电偶电流的测 试装置，能同时测量和采集40对电偶试样的电偶电流数据，通过电 偶电流数据，结合海水环境因素的测量数据，得到不同金属材料在深 海环境中的电偶腐蚀速度，以及金属材料的最佳偶对配伍，为不同金 属材料在深海条件下的使用提供依据。
为了实现上述目的，本发明的主体结构包括电偶试样、灵敏电阻 安装板、灵敏电阻、数据采集器扩展板、电池组、参比电极、运算放 大器安装板、耐压壳体、数据采集器、电偶试样安装框架、多芯电缆 耐压连接器、运算放大器和数据通讯接口；电偶试样通过电缆连接到 运算放大器和灵敏电阻安装板上，参比电极连接到运算放大器安装板 上，运算放大器和灵敏电阻两块安装板分别连接到数据采集器扩展板 的不同端口上，数据采集器扩展板与数据采集器对应端口相连，数据 采集器由电池组供电；运算放大器、灵敏电阻安装板、运算放大器安 装板、数据采集器扩展板、数据采集器和电池组等相关部件安装于耐 压壳体内，通过电缆和多芯电缆耐压连接器与外部电偶试样和参比电 极电相连。
本发明装置投放后按数据采集器中预设的时间和频率开始工作， 并在工作一段时间后自动更换采集频率，降低功耗，节约电量；采集 时灵敏电阻和运算放大器起到零电阻电流计和提高装置输入阻抗的 作用；通过计算机程序控制数据采集器，实现按设定频率自动测量、 自动存储；采集数据存储于数据采集器内置的存储器中；装置回收后， 通过数据通讯接口采用RS-232方式与计算机串口相连将数据导入计算机中进行处理分析，完成整个过程。 一套装置可以装载K) 40对 金属电偶试样，投放到100 3000米深的海水中，根据试验要求可在 水下布放1 12个月的时间。
本发明在测量时，两种金属材料和参比电极分别与数据采集器扩 展板电路连接，数据采集器扩展板再与数据采集器连接，在两种金属 材料与数据采集器扩展板电路之间接有运算放大器和灵敏电阻，作为 零电阻电流计，可以调整电阻两端为零电位降，从而使运算放大器的 同相输入端和反向输入端的压差为零；由于两种金属材料间的电位差 产生的电流流过电阻时，要保持其电位降为零，运算放大器会在极短 的时间内给出一个反向电流；在参比电极与数据采集器扩展板电路之 间也接有运算放大器，用于提供更高的输入阻抗，从而提高电压测量 的精度，数据采集器采集数据并存储在自带的存储空间中。
本发明与现有技术相比，其结构简单紧凑；可同时进行多种材料 的电偶腐蚀数据的测量；布放和回收操作简单，可以与各种其他形式 的深海装置结合进行测试；操作方便，可预设仪器开始时间和不同阶 段的采样频率；借助于本项发明，可以研究不同金属材料深海腐蚀性 能，以及不同材料间深海条件下的最佳偶对配伍，为不同金属材料在 深海条件下的使用提供依据。
图1为本发明的连接结构原理示意图。
具体实施例方式
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步描述。
实施例
本实施例的主体结构主要包括电偶试样1、灵敏电阻安装板2、
灵敏电阻3、数据采集器扩展板4、电池组5、参比电极6、运算放大 器安装板7、耐压壳体8、数据采集器9、电偶试样安装框架10、多 芯电缆耐压连接器ll、运算放大器12和数据通讯接口 13;电偶试样 1通过电缆连接到运算放大器和灵敏电阻安装板7和2上，参比电极 6连接到运算放大器安装板7上，运算放大器和灵敏电阻两块安装板
57和2分别连接到数据采集器扩展板4的不同端口上，数据采集器扩 展板4与数据采集器9对应端口相连，数据采集器9由电池组5供电; 运算放大器12、灵敏电阻安装板2、运算放大器安装板7、数据采集 器扩展板4、数据采集器9和电池组5等相关部件安装于耐压壳体8 内，通过电缆和多芯电缆耐压连接器11与外部电偶试样1和参比电 极6电相连；本实施例投放后按数据采集器9中预设的时间和频率开 始工作，并在工作一段时间后自动更换采集频率，降低功耗，节约电 量；采集时灵敏电阻3和运算放大器12起到零电阻电流计和提高装 置输入阻抗的作用；采集数据存储于数据采集器9内置的存储器中； 装置回收后，通过数据通讯接口 13采用RS-232方式与计算机串口相 连将数据导入计算机中进行处理分析，完成整个过程。
本实施例的采集与控制系统密封在一个圆筒型的耐压壳体8中， 通过固定在耐压壳体8上的多芯电缆耐压连接器11与外部参比电极 6和金属电偶试样1相连，耐压壳体8易于安装固定，长度在250 400腿、直径在100 150mm范围内；本发明同时测量40对电偶试样 的电偶电流数据，金属电偶试样l固定在环形框架内，参比电极6布 置在环的中心，每对金属材料单独使用一个参比电极，或多对金属材 料共用参比电极；数据采集器9内设有时钟，可根据需要于深海投样 前预设装置开始时间；本实施例根据试验的需要将试验分为1 3个 阶段，每个阶段可采用1次/秒 24次/小时不同的采样频率；本实 施例的采集与控制系统由灵敏电阻3、运算放大器12、数据采集器扩 展板4、数据采集器9和电池组5电连通组成。
权利要求
1、一种金属材料深海电偶电流多通道测试装置，主体结构包括电偶试样、灵敏电阻安装板、灵敏电阻、数据采集器扩展板、电池组、参比电极、运算放大器安装板、耐压壳体、数据采集器、电偶试样安装框架、多芯电缆耐压连接器、运算放大器和数据通讯接口，其特征在于电偶试样通过电缆连接到运算放大器和灵敏电阻安装板上，参比电极连接到运算放大器安装板上，运算放大器和灵敏电阻两块安装板分别连接到数据采集器扩展板的不同端口上，数据采集器扩展板与数据采集器对应端口相连，数据采集器由电池组供电；运算放大器、灵敏电阻安装板、运算放大器安装板、数据采集器扩展板、数据采集器和电池组安装于耐压壳体内，通过电缆和多芯电缆耐压连接器与外部电偶试样和参比电极电相连；采集与控制系统由灵敏电阻、运算放大器、数据采集器扩展板、数据采集器和电池组电连通组成。
2、 根据权利要求1所述的金属材料深海电偶电流多通道测试装 置，其特征在于采集与控制系统密封在一个圆筒型的耐压壳体中，通 过固定在耐压壳体上的多芯电缆耐压连接器与外部参比电极和金属 电偶试样相连，耐压壳体，长度为250 400mrn，直径为100 150mm; 金属电偶试样固定在环形框架内，参比电极布置在环中心，每对金属 材料单独使用一个参比电极，或多对金属材料共用参比电极；数据采 集器内设有时钟，于深海投样前预设装置开始时间，同时测量40对 电偶试样的电偶电流数据。
全文摘要
本发明属于金属材料在深海环境中腐蚀的电偶电流原位自动测试技术领域，涉及一种金属材料深海电偶电流多通道测试装置，其电偶试样通过电缆连接到运算放大器和灵敏电阻安装板上，参比电极连接到运算放大器安装板上，运算放大器和灵敏电阻两块安装板分别连接到数据采集器扩展板的不同端口上，数据采集器扩展板与数据采集器对应端口相连；运算放大器、灵敏电阻安装板、运算放大器安装板、数据采集器扩展板、数据采集器和电池组等相关部件安装于耐压壳体内，通过电缆和多芯电缆耐压连接器与外部电偶试样和参比电极电相连，本装置整机结构简单紧凑，布放和回收操作简单，使用性能安全可靠，工作寿命长。
文档编号G01N17/02GK101451945SQ200810249620
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者健 侯, 郭为民 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所