[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

本發明公開了一種基于波長變化的金屬腐蝕狀態評估測試裝置及方法，待測金屬樣品置于載物臺上，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，經信號放大、濾波處理、A/D轉換后傳輸給PC機，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。本發明實用性強，可實現對含硫環境下不同尺寸、不同形狀的金屬腐蝕狀態的評估測定，便捷、高效、準確性高。

技術領域

本發明涉及金屬腐蝕監測領域，具體涉及一種基于波長變化的金屬腐蝕狀態評估測試裝置及方法。

背景技術

隨著經濟發展和社會進步，金屬材料的應用領域越來越廣泛，工業化的進程也加速了金屬的制造業發展。但是，礦產資源的過度使用、工業廢氣的大量排放嚴重污染自然環境，造成空氣中腐蝕污染物含量比例增加，大大提高了金屬的腐蝕率金屬腐蝕嚴重威脅著工業文明的發展，同時還會危害人身安全。

眾所周知，金屬銀、銅是目前最流行的工業金屬材料，相較于鐵和鋁材料其化學活性低，對于腐蝕環境性能穩定。此外，由于其自身優異的電氣性能、機械性能，廣泛應用于集成電路行業作為關鍵的導電部件。然而，在集成電路產品復雜多變的應用環境(高溫、高濕、高堿等)下，金屬銅、銀及其合金同樣不可避免地遭受腐蝕的侵害。

因此，高效的金屬腐蝕測試和檢測技術逐漸成為工業中至關重要的發展領域，同時對有關腐蝕檢測和監測方法提出了更高的要求。中國專利申請CN110009632A提出一種金屬腐蝕狀態的評估方法，將采集的金屬腐蝕圖像進行特征提取，并放入預先構建的初始腐蝕評價網絡訓練所獲得的目標腐蝕評價網絡中，最終輸出所測腐蝕圖像的腐蝕狀態評估值。其缺陷在于該方法基于圖像識別技術完成金屬腐蝕狀態評估，圖像處理分析較為繁瑣，無法實現對金屬狀態方便、快捷的評估。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于波長變化的金屬腐蝕狀態評估測試裝置及方法，通過測量分析不同腐蝕金屬對可見光的吸收波長，實現對金屬腐蝕狀態便捷、高效的評估分析。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種基于波長變化的金屬腐蝕狀態評估測試裝置，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，所述待測金屬樣品置于載物臺上，所述可見光發射器連接電源，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。

進一步地，所述發射光接收器的內部具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。

進一步地，所述信號處理電路具有運算放大器、低通濾波器和并行A/D轉換，運算放大電路輸出端與低通濾波電路輸入端直接連接，濾波電路輸出端與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。

優選地，所述可見光發射器能夠在垂直方向30°～60°范圍內進行調整。

優選的，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。