[發明專利]一種基于波長變化的金屬腐蝕狀態評估測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202011001843.5
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112067565B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 張樂;史澤地;陳東順;邵岑;康健;楊增汪;周天元;蔡宏兵;李延彬;陳浩
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/01
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

1.一種基于波長變化的金屬腐蝕狀態評估測試裝置，其特征在于，包括直流電源、裝置本體、信號處理電路和PC機，所述裝置本體包括殼體以及封裝在殼體內的可見光發射器、反射鏡、衍射光柵、聚焦透鏡、載物臺、準直透鏡和發射光接收器，待測金屬樣品置于載物臺上，所述可見光發射器連接直流電源，可見光發射器發射的可見光束經反射鏡反射進入衍射光柵，不同波長的光信號從衍射光柵表面以不同出射角度射出，再經過聚焦透鏡匯聚到待測金屬樣品的表面，由金屬表面反射的光束通過準直透鏡轉變為同向、平行的光束，并由發射光接收器捕捉采集，所述發射光接收器通過所述信號處理電路連接所述PC機，所述發射光接收器用于將采集的光信號轉換為電信號，并進行信號的放大，所述信號處理電路用于進行信號的二次放大，濾波，并將電信號轉換為數字信號傳輸至PC機，所述PC機用于將采集的波長信息及帶隙寬與預置腐蝕狀態數據庫進行匹配，確定待測金屬的腐蝕狀態；

所述信號處理電路包括運算放大器、低通濾波器和并行A/D轉換器，運算放大器輸出端與低通濾波器輸入端連接，低通濾波器輸出端與并行A/D轉換器輸入端的電壓比較器電性連接，并行A/D轉換器輸出端的數據轉換器與PC機連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于波長變化的金屬腐蝕狀態評估測試裝置，其特征在于，所述發射光接收器內部設有光電二極管和前置放大電路，光電二極管的響應頻率為30～50MHz，光電二極管直接與前置放大電路輸入端電性連接。

3.根據權利要求1所述的一種基于波長變化的金屬腐蝕狀態評估測試裝置，其特征在于，所述可見光發射器能夠在垂直方向30°～60°范圍內進行調整。

4.根據權利要求1所述的一種基于波長變化的金屬腐蝕狀態評估測試裝置，其特征在于，所述載物臺的四條支腿為可伸縮式，能夠實現垂直方向高度調節，調節高度為10～20cm。

5.根據權利要求1所述的一種基于波長變化的金屬腐蝕狀態評估測試裝置，其特征在于，所述衍射光柵的柵距為0.01～0.04mm，衍射光柵的光柵常數方程式為：d(sinθ+sini)＝kλ，其中，k為光譜級次(k＝0,±1,±2…)，θ為衍射角，i為入射光與光柵垂直平面的入射角，λ為入射光波長。

6.一種利用權利要求1所述的評估測試裝置進行金屬腐蝕狀態評估方法，其特征在于，具體步驟如下：將待測金屬樣品置于載物臺上，接通電源，可見光發射器輸出強度均勻的220～1400nm的可見光束，經反射鏡傳輸到衍射光柵，不同波長的光信號從衍射光柵表面以不同出射角度射出，再經過聚焦透鏡匯聚待測金屬表面并發生反射，準直透鏡對反射光的光譜進行調制，使其轉變為平行準直光束，發射光接收器捕捉采集反射光信號，光信號傳送至信號處理電路中的運算放大器進行信號放大，放大信號經低通濾波器處理后并傳輸至并行A/D轉換器輸入端的電壓比較器中，由并行A/D轉換器輸出端的數據轉換器將數字信號傳輸至PC機，PC機將采集的波長信息及帶隙寬與預置腐蝕狀態數據庫進行匹配，確定待測金屬的腐蝕狀態，并顯示數據。

7.根據權利要求6所述的金屬腐蝕狀態評估方法，其特征在于，所述的待測金屬樣品為含硫環境下的銀或銅材料。