[發明專利]一種精密海水腐蝕疲勞實驗臺自動控制系統及方法

在審

• 申請號: 201810348339.9
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108845600A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 韋朋余;李生鵬;丁峰;曾慶波;竺一峰;陳哲;張亦龍;姜朝文;周舒豪;朱全華
• 申請（專利權）人: 中國船舶科學研究中心（中國船舶重工集團公司第七0二研究所）
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

本發明公開了一種精密海水腐蝕疲勞實驗臺自動控制系統及方法，涉及自動控制領域，該系統包括：主控模塊、參數獲取模塊和參數調整模塊，主控模塊分別連接參數獲取模塊和參數調整模塊，參數獲取模塊設置在模擬海水中，用于采集模擬海水的海水參數并發送給主控模塊，參數調整模塊與模擬海水連通和/或設置在模擬海水中，主控模塊根據采集到的海水參數控制參數調整模塊調整模擬海水的這一類型的海水參數，本申請可以對海水腐蝕疲勞實驗中的海水參數進行自動控制，更準確的模擬海水環境。

技術領域

本發明涉及自動控制領域，尤其是一種精密海水腐蝕疲勞實驗臺自動控制系統及方法。

背景技術

海水中與鐵腐蝕相關的因素主要包括氯離子(Cl-)濃度、溶解氧濃度、PH值(Potential of Hydrogen，氫離子濃度指數)、溫度以及水流速度。其中，鐵在海水中的腐蝕以電化學反應為主，其表現形式為鐵元素(Fe)與氯離子發生化學反應，使其不斷溶解；當海水里含氧容量越高時，鐵元素與氧氣發生氧化反應就越劇烈；PH值濃度越低，對鐵的腐蝕性越大；當溫度上升時，鐵的電化學反應和氧化反應也會加劇；而水流的速度對鐵的腐蝕影響也很大，當水流速度超過臨界速度時，鐵的腐蝕速度明顯加快。

目前對于實驗臺中的以上各項參數配比，只是在實驗開始時做了調整，但海水中鐵質試件的疲勞測試一般測試周期較長，為了達到預定的疲勞次數，往往需要耗費一個月或者更久的時間，隨著時間的推移，實驗臺水箱中的Cl-濃度會隨著電化學反應不斷降低，溶解氧濃度、PH值、溫度以及水流速度也會逐漸發生變化。目前的做法是每隔一段時間對其進行人工監控，然后根據當前參數的值進行調整。這種方式主要存在以下弊端：(1)完成這項工作主要靠人工來進行，每隔一段時間對參數進行修正，不能較好的模擬海水的環境，而實際海水中的這幾個參數在長時間內是相對保持穩定的；(2)人工采集參數的采樣頻率不會太大，按照正常的科學研究一般是6個小時監控一次，不能獲得有效實時的參數變化情況；(3)目前的實驗臺只是獲取疲勞實驗結果，而沒有對過程進行監控，無法獲知在疲勞實驗過程中試件的變化情況。

發明內容

本發明人針對上述問題及技術需求，提出了一種精密海水腐蝕疲勞實驗臺自動控制系統及方法，可以對海水腐蝕疲勞實驗中的海水參數進行自動控制，更準確的模擬海水環境。

本發明的技術方案如下：

一種精密海水腐蝕疲勞實驗臺自動控制系統，實驗臺中包括模擬海水，實驗試件設置在模擬海水中進行海水腐蝕疲勞實驗，該系統包括：主控模塊、參數獲取模塊和參數調整模塊；

主控模塊包括微控制單元MCU、信號轉換單元和存儲單元，信號轉換單元分別連接MCU和存儲單元，信號轉換單元連接參數獲取模塊，MCU連接參數調整模塊；參數獲取模塊設置在模擬海水中，用于采集模擬海水的海水參數并發送給主控模塊，海水參數是模擬海水中影響實驗試件的海水腐蝕疲勞實驗的參數；參數調整模塊與模擬海水連通和/或設置在模擬海水中并于調整模擬海水的海水參數，參數調整模塊調整的海水參數的類型與參數獲取模塊采集的海水參數的類型相同，主控模塊用于在參數獲取模塊采集到的海水參數超出預設參數范圍時，按照預設策略控制參數調整模塊調整模擬海水的海水參數。

其進一步的技術方案為，系統還包括熱成像儀，熱成像儀連接主控模塊中的信號轉換單元，熱成像儀朝向實驗試件并用于采集實驗試件在海水腐蝕疲勞實驗中的紅外熱圖像。

其進一步的技術方案為，海水參數包括模擬海水的氯離子濃度、溫度、液位高度、水流速度、氫離子濃度指數PH值以及溶解氧濃度中的至少一種，則：

參數獲取模塊包括氯離子濃度傳感器、參數調整模塊包括氯離子調整單元，氯離子調整單元包括蒸餾水添加器和氯化鈉溶液添加器，蒸餾水添加器和氯化鈉溶液添加器與模擬海水連通，參數獲取模塊和參數調整模塊分別用于采集和調整模擬海水的氯離子濃度；