[發明專利]一種針對多電極陣列腐蝕傳感器微小電流的檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710567221.0
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107356521B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 王選擇;王科;翟中生;楊練根;羅應瑞;洪潭
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 魯力

本發明涉及一種針對多電極陣列腐蝕傳感器微小電流的檢測裝置及方法。包括依次連接的腐蝕陣列連接電路、電子切換開關電路、電流轉電壓放大電路、AD范圍內的電壓轉換電路以及單片機控制與采樣系統；所述單片機控制與采樣系統通過運算放大器輸入偏置電壓消除電路與電流轉電壓放大電路連接，該單片機控制與采樣系統還與電子切換開關電路連接，電子切換開關電路和電流轉電壓放大電路同時與負電壓轉換電路連接。因此，本發明具有如下優點：1、利用DAC消除運放失調電壓；2、實時切換比對，提高測量精度。

技術領域

本發明涉及電路領域，尤其是涉及一種針對多電極陣列腐蝕傳感器微小電流的檢測裝置及方法。

背景技術

在絕大多數情況下，金屬腐蝕是一種電化學過程，即金屬溶解釋放出電子(陽極反應)，其它環境介質如氧氣接收電子(陰極反應)。這種陽極反應和陰極反應在金屬表面的不同位置同時發生，通過金屬自身這一良導體交換電子。隨著該電子交換過程在整個金屬表面持續地進行，一旦有足夠大的面積變成陽極，腐蝕就會集中在該區域形成。采用電子方法，即通過測量電子的流動來探測金屬腐蝕比其它方法更加靈敏和有效，但是由于電子的流動發生在金屬內部，在實際中無法直接探測和測量。

陣列電極是基于微積分的原理，將一個大面積電極分割成若干個微電極，然后將這些微電極重新組合排列，相互絕緣并進行分裝來模擬大面積電極；各個微電極既能相互耦合作為大面積電極使用，給出大面積電極所提供的統計平均信號，又能作為獨立的微小探頭，分別測試該微小區域的電化學參數，給出大面積電極無法提供的表面參數分布及差異大小等重要信息，表征出電極表面的電化學不均勻性。利用相應的測控系統對各個微小探頭上的數據進行采集、處理，即可準確獲得電極表面電化學參數信息。陣列電極的特點是通過測量每個微小電極的電化學信號，從而獲得電化學參數分布情況，進而研究金屬材料表面腐蝕的電化學非均勻性。陣列電極技術已經成為研究腐蝕電化學的重要手段。對于陣列電極中，如何準確地測定微小腐蝕電流，需要設計滿足電流轉電壓的放大電路，由于腐蝕電流十分微小，因此，常規的電流轉電壓電路難以滿足uA級電流測量的要求?，F有的技術雖然解決了單個電偶腐蝕電流的測量，但不適合陣列腐蝕電流的測量。陣列腐蝕電流的測量的難點在于：一是如何消除非理想運算放大器條件偏置電流與偏置電壓的影響下，構造零內阻的電流轉電壓電路；二是如何實現多陣列腐蝕電流的的集成化測量；三是要求測量有較高的測量精度，受外界干擾噪聲的影響小，信噪比高、誤差小。

為此，本申請提出利用DAC控制的方法消失調電壓的影響、利用多路模擬電子開關的切換實現多陣列腐蝕電流集成化測量、利用雙極性電壓與大電阻的轉換實現腐蝕電流的高精度與高分辨率測量。

發明內容

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種針對多電極陣列腐蝕傳感器微小電流的檢測裝置，其特征在于，包括依次連接的腐蝕陣列連接電路、電子切換開關電路、電流轉電壓放大電路、AD范圍內的電壓轉換電路以及單片機控制與采樣系統；所述單片機控制與采樣系統通過運算放大器輸入偏置電壓消除電路與電流轉電壓放大電路連接，該單片機控制與采樣系統還與電子切換開關電路連接，電子切換開關電路和電流轉電壓放大電路同時與負電壓轉換電路連接。

在上述的一種針對多電極陣列腐蝕傳感器微小電流的檢測裝置，所述腐蝕陣列連接電路包括若干腐蝕陣列傳感器以及陣列連接電路，所述腐蝕陣列傳感器包括至少8個腐蝕微陣列探頭；所述陣列連接電路包括與腐蝕陣列對應的至少8個以上100歐的電阻R1-Rn；

通過電阻接地R1-Rn的方式，把腐蝕陣列探頭的各個電極元件連接起來。在此方式下，與被測金屬的腐蝕過程一樣，在電極元件處可以形成陽極區(腐蝕)和陰極區。電阻的大小不能太大，這里選擇為100歐姆。