[发明专利]大气腐蚀速率在线监测传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气腐蚀速率监测领域，尤其是博物馆微环境污染物腐蚀速率在线监测传感器，具体涉及一种大气腐蚀速率在线监测传感器。

背景技术

文物是历史的印记，是重要的历史文化遗产，是人类文明的见证，大部分文物以博物馆形势进行展示和储存。据不完全统计，我国馆藏文物约有3000余万件，品类齐全、数量巨大，价值极高，博物馆总数达4000余座，作为馆藏文物展示与存储的大气环境保护尤其重要。虽然现代环境科学和技术获得了飞速发展，但当前我国馆藏文物预防性保护措施欠缺，博物馆环境质量不高，馆藏文物的展示和储存受温度、相对湿度、光照度、紫外线强度、二氧化碳、挥发性有机物、有机酸污染物、无机污染物、含硫污染物等因素的影响，随着岁月的流逝，这些珍贵的历史文化遗产饱经沧桑，遭受着不同程度的污染物腐蚀。由于缺乏有效的污染物监控手段、成本过高等原因，目前国内只有少数重点博物馆对馆藏文物环境的温湿度进行了监测，还没有对文物造成危害的低浓度气体污染物进行监测；受限于目前对微环境的检测技术水平，国内的文物保护活动仍多处于被动模式，将被保护对象置于一个相对封闭的微环境中，任由文物随着时光的流逝缓慢受损甚至遭到破坏，事后再对文物采取抢救性修补措施。因此急需开发博物馆微环境低浓度污染物腐蚀速率在线监测传感器，对我国可移动文物保存环境进行精确监测、科学评价以从事后修补被动模式向预防性主动保护模式转变，为文物保护提供有力支撑。

现有的国外大气环境腐蚀速率实时监测技术，主要是以Purafil公司的OnGuard系列产品为代表，它能够连续测量大气中污染物的腐蚀速率。这类国外产品由于价格昂贵，知识产权限制信息外流等因素，难以在我国推广。目前国内大气环境腐蚀速率实时监测技术较为缺乏，其中上海博物馆及华南理工大学联合开发的石英晶体微天平(QCM)博物馆微环境监测装置，在石英晶片的电极上修饰聚苯胺涂层用作压电传感器，对有机酸、醛及苯类气体污染物产生吸附作用。将吸附的质量变化转化为QCM谐振频率的变化，通过对频率的测量，可以反映微环境污染物当量浓度。但是QCM灵敏度高，容易受温度、相对湿度和尘埃的影响，机械性能较为脆弱。因此，针对目前我国缺乏自主知识产权的馆藏文物保存环境低浓度气体污染物实时监测技术以及检测设备，迫切需要开发博物馆大气环境低浓度污染物腐蚀速率在线监测传感技术及专门产品。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种实时、在线、连续监测大气腐蚀速率的大气腐蚀速率在线监测传感器，所采用的技术方案是四电极测电阻法。

采用四电极测电阻法时，两块金属薄膜试片串联进行测试，受环境腐蚀的传感金属薄膜试片随着表面有效横截面积的减少将导致电阻增加，电子数据记录器测定和记录传感金属薄膜试片相对于参比金属薄膜试片的电阻变化值，然后通过计算得到金属腐蚀深度及腐蚀速率。所述数据测定采用非接触式数据采集，即使隔着玻璃也可以进行采集。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种大气腐蚀速率在线监测传感器，它包括腐蚀监测模块、MCU模块、通信模块；所述腐蚀监测模块包括金属薄膜试片、恒流源模块和AD/DA差分电路模块；所述金属薄膜试片与所述恒流源模块连接，所述恒流源模块与所述MCU模块连接，用于提供稳定低漂移的测试电流；所述金属薄膜试片与所述AD/DA差分电路模块连接，所述AD/DA差分电路模块与所述MCU模块连接，用于测定金属薄膜试片的电阻值；所述通信模块与所述MCU模块连接，用于传输MCU模块处理得出的数据。

更进一步的技术方案是金属薄膜试片包括至少一个传感金属薄膜试片和至少一个参比金属薄膜试片；所述传感金属薄膜试片与所述参比金属薄膜试片串联。

更进一步的技术方案是传感金属薄膜试片暴露于大气环境作为敏感元件，所述参比金属薄膜试片与大气环境隔离作为参比元件。

更进一步的技术方案是传感金属薄膜试片与所述参比金属薄膜试片均是镀于绝缘板上。

更进一步的技术方案是传感金属薄膜试片与所述参比金属薄膜试片是相同材料的线型薄膜金属层，所述传感金属薄膜试片与所述参比金属薄膜试片结构尺寸相同。

更进一步的技术方案是传感金属薄膜试片与所述参比金属薄膜试片厚度均为10nm至20um，长度大于100mm。

更进一步的技术方案是金属薄膜试片的材料是铜、银、锌、铝、铁、镍、铅中的一种材料。

更进一步的技术方案是大气腐蚀速率在线监测传感器还包括用于检测环境的温度和相对湿度的温湿度检测模块，所述温湿度检测模块与所述MCU模块连接。