专利名称：在线式电阻探针腐蚀监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及腐蚀监测技术，具体地说是一种工业用在线式电阻探针腐蚀监测仪。
背景技术：
我国从1998年加大高硫原油的加工量，随之而来的是设备腐蚀问题，所带来的经济损失和事故隐患也愈加严重，这对腐蚀监测表现出迫切的需求。目前，腐蚀监测的手段是到现场测试、用手工操作，不仅劳动量大，且测量结果往往带有人为因素。对于工业应用的一种能够安装到现场、定时自动测量、可存贮并可随时远程传递到控制室计算机还未见报道。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能够安装到现场、定时自动测量、实现远程控制的在线式电阻探针腐蚀监测仪。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是主要由恒流源、运算放大器、模/数转换器、中央处理单元和存储器组成，其中第一运算放大器的输入信号来自作为测量元件的第一电阻，第二运算放大器输入信号为作为补偿元件的第二电阻，恒流源为串联的第一～二电阻提供电流信号，所述第一～二运算放大器的输出端信号经模/数转换器后至中央处理单元，串行掉电可保持的数据存储器与中央处理单元相连，中央处理单元输出端经数据传递转换器、数据传递转换卡将信号送入计算机处理，上述器件由稳压块提供工作电压，直流电源为稳压块提供10～30V电压。
本实用新型具有如下优点1.本实用新型适用于工业，特别是石油化工在线电阻探针腐蚀监测，实现了原油加工过程中腐蚀速度的在线监测，可定时自动测量，远程控制，减少了测量中的人为因素及取样和现场测试的繁琐劳动，测量及时准确。
2.本实用新型能安装到现场，适于任意结构电阻探针，如各种长度尺寸、不同温度适应类型。
3.本实用新型采用两个运算放大器直接获取两个被测器件(金属丝)上的电压比值，无需计算电阻值，结构简单，计算方便且测量精度高。
4.本实用新型采用恒定电流作为探针的输入信号，使得抗干扰性能更强；数据由数据传递转换器传递，传递距离远达1200米。
5.本实用新型由控制室提供直流电源，防爆等级为本安型，安全性高、方便使用。
图1为本实用新型电路原理框图。
图2为本实用新型实施例测得的腐蚀速率曲线。
具体实施方式
现在结合附图和工作原理详述本实用新型。
如图1所示，I、II、III三个部分中间的第二部分是本实用新型，第一部分是与本实用新型连接的探针，第三部分是数据终端和直流供电电源；主要由恒流源、运算放大器、模/数转换器、中央处理单元和存储器组成，其中第一运算放大器A1的输入信号来自作为测量元件的第一电阻R1，第二运算放大器A2输入信号为作为补偿元件的第二电阻R2，恒流源I为串联的第一～二电阻R1～R2提供电流信号，所述第一～二运算放大器A1～A2的输出端信号经模/数转换器A/D后至中央处理单元CPU，串行掉电可保持的数据存储器E2PRAM与中央处理单元CPU相连，中央处理单元CPU输出端经数据传递转换器1、数据传递转换卡2将信号送入计算机处理，上述器件由稳压块3提供工作电压，直流电源4为稳压块提供10～30V电压。
本实用新型工作过程本实用新型采用测量金属损耗的电阻探针方法是因为它适用于非电化学腐蚀类型的测量。在测量过程中，作为探针的金属测量元件第一电阻R1与化工介质接触，另有一个温度补偿元件第二电阻R2与其相连，但不与介质接触，对两元件施加电流信号，测取其上电压信号，金属测量元件从没腐蚀到腐蚀以及在腐蚀的过程中电阻是变化的，随着金属测量元件腐蚀损耗其电阻由小变大，根据施加的电流和测取的电压求得每时刻的电阻变化量，再根据测量元件的直径、长度等有关参数进一步推导出探针在流动的工艺介质中的腐蚀速率，并依此表征相同工艺条件下的设备腐蚀速率。具体为由恒流源I产生30mA恒定的电流，流过第一～二电阻R1～R2并产生最小为3mV的电压降，两个电压信号进入第一～二运算放大器A1～A2的输入端，由第一～二运算放大器A1和A2进行运算放大300倍后输出给模/数转换器A/D，中央处理单元CPU读取模/数转换器A/D转换结果，经计算求得被测金属丝的腐蚀速率腐蚀深度h＝r×(1-SQR((R后/R2)/(R前/R2)))；式中R前为腐蚀前R1，R后为腐蚀后R1＝r×(1-SQR((U1’/U2)/(U1/U2)))；式中U1对应于R前，U2对应于R2U1’对应于R后如果测得的U1’与U1间隔时间为t小时，则腐蚀速率D＝h×8760/t(mm/a)；mm/a一毫米/年可见每一次测量采样最重要的是获得被测金属丝和补偿金属丝上电压的比值，有了电压比值就可根据公式计算腐蚀速率。
本实用新型测量的结果一方面是存贮在数据存储器E2PRAM中，另一方面是由中央处理单元CPU的串口传送到数据传递转换器1，然后再进行远程传送到数据传递转换卡2，最后进入计算机5进一步处理及显示，本实用新型与数据传递转换卡2及计算机5相连，组成可实时获取数据的在线式腐蚀监测系统，以这种方式工作时灵活，可由计算机5设定参数，可随时观察数据；中央处理单元CPU和数据传递转换器1之间是串行电压信号传递，数据传递转换器1和数据传递转换卡2之间是串行电流信号传递，最大传送距离为1200米，传输时数据位的位数是8位，数据传递转换卡1检测到有电流则记为零，无电流则记为1；稳压块3将监控室直流电源4来的电压变换为5V输出供给本实用新型的各器件。
第一～二电阻R1和R2分别是探针的被测金属丝(测量元件)和温度补偿金属丝(补偿元件)，半径r均为0.2～0.5mm、长度相等、材料相同，腐蚀前电阻值一般为0.02～0.2Ω；恒流源I采用3CR，第一～二运算放大器A1、A2采用高性能运算放大器AD620，模/数转换器A/D采用12位、8路输入高精度的MAX180芯片，中央处理单元CPU为89C52，串行掉电可保持的数据存贮器E2PRAM为24C64芯片，数据传递转换器1为MAX487芯片，稳压块3为MAX639；数据传递转换卡2采用RS232-485，直流电源输出10～30V、2A的电压。
图4为本实施例80天内测得并实时传递到计算机5上处理后得到的腐蚀速率曲线。腐蚀率最大值1.6mm/a，稳定值为0.04mm/a.。
本实用新型的电路构成具有相对独立性，其前端可与各种结构的电阻探针相连，如各种长度尺寸、不同温度适应类型；可实时采集数据并存贮数据，也可定期用笔记本电脑到现场取数据。
权利要求1.一种在线式电阻探针腐蚀监测仪，其特征在于主要由恒流源、运算放大器、模/数转换器、中央处理单元和存储器组成，其中第一运算放大器(A1)的输入信号来自作为测量元件的第一电阻(R1)，第二运算放大器(A2)输入信号为作为补偿元件的第二电阻(R2)，恒流源(I)为串联的第一～二电阻(R1～R2)提供电流信号，所述第一～二运算放大器(A1～A2)的输出端信号经模/数转换器(A/D)后至中央处理单元(CPU)，串行掉电可保持的数据存储器(E2PRAM)与中央处理单元(CPU)相连，中央处理单元(CPU)输出端经数据传递转换器(1)、数据传递转换卡(2)将信号送入计算机处理，上述器件由稳压块(3)提供工作电压，直流电源(4)为稳压块提供10～30V电压。
专利摘要一种在线式电阻探针腐蚀监测仪。包括恒流源、运算放大器、模/数转换器、中央处理单元和存储器，第一运算放大器的输入信号来自第一电阻，第二运算放大器输入信号接第二电阻，恒流源为串联的第一～二电阻提供电流信号，第一～二运算放大器的输出端信号经模/数转换器后至中央处理单元，数据存储器与中央处理单元相连，中央处理单元输出端经数据传递转换器、数据传递转换卡将信号送入计算机处理。它能够安装到现场、定时自动测量、实现远程控制。
文档编号G01N17/00GK2577275SQ02281140
公开日2003年10月1日 申请日期2002年11月15日 优先权日2002年11月15日
发明者郑立群, 台闯, 左晋 申请人:中国科学院金属研究所