[发明专利]一种金属管道腐蚀监测方法及系统

说明书

本发明公开一种金属管道腐蚀监测方法及系统，采用1Hz到1kHz可调的正弦交流激励电流源施加于管道被测区域，通过对被测区域的电极矩阵进行采样、信号放大、滤波、锁相放大及数‑模转换，可直接获得各被测电极对之间的电阻，通过对电阻网络的分析，判断管道腐蚀情况。能够节约电能，降低了对电子元件的要求，提高了易燃易爆环境下的安全性。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种金属管道腐蚀监测方法及系统。

背景技术

现有的利用电场纹理特征法的金属管道腐蚀监测方法，都是采用直流恒流电流源进行激励，获得被测管道的电位矩阵，通过监测各电极的电位变化情况来了解管道的腐蚀趋势。这种方法必须采用高达数十安培甚至上百安培的恒定电流，才能获得可测量的电压幅值，以及相对较高的信噪比。大激励电流不仅造成大的电能消耗，相关电子元件发热严重，需要提供较粗的电缆，而且对于易燃易爆环境造成威胁。此外，这种方法的监测精度还容易受到环境温度变化、电极接触电阻、环境电磁干扰等因素的影响。

发明内容

本发明提供一种金属管道腐蚀监测方法及系统，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种金属管道腐蚀监测方法，包括：将正向激励电流输入待监测区域的两端，待监测区域焊接有电阻网络和对照板；电阻网络包括N*M个大小相同的电阻；其中，每M个电阻串联连接；N为大于等于1的正整数，M为大于1的正整数；沿电流流经方向，在各电阻两端设置有监测电极；相邻电阻之间的距离均为固定距离；对照板连接在电阻网络对照板为与管道同材质的金属板，且一端与管道电气相连，对照板上设置有一个参考电阻，参考电阻两端设置有参考电极；测量得到任意两个监测电极之间的压差信号，并将各压差信号和参考电极之间的参考信号输入第一放大电路、第二放大电路、移相电路、锁相放大电路、数模转换电路、主控电路；其中，第一放大电路是差分放大电路，第二放大电路是基于斩波的放大电路；移相电路用于将第二放大电路输出的信号的相位调整到与参考信号相同相位；锁相放大电路用于放大与参考信号相同频率的信号；数模转换电路用于将经锁相放大电路输出的模拟信号转换为数字信号；主控电路用于按设定的时间间隔对数字信号采样，并存储采样结果；根据采样结果，计算得到任意两个检测电极形成的电极对之间管道的纹理特征系数FC：

其中，FC_ki(t)——电极对k_i在t时刻的纹理特征系数；v_ki(0)——电极对k_i在监测开始t＝0时的电压；v_k0(0)——参考电极对k₀在监测开始t＝0时的电压；v_ki(t)——电极对k_i在t时刻的电压；v_k0(t)——参考电极对k₀在t时刻的电压。

可选地，所述正向激励电流为1Hz到1kHz频率可调的正向激励电流。

可选地，固定距离为管道壁厚度的2-3倍。

可选地，金属管道腐蚀检测方法，还包括：对于非规则分布在管道外表面的电极，通过以下公式得到电压与壁厚的对应关系：

其中，K₀(*)为第二类修正贝塞尔函数，T为管道壁厚，k²＝iωμσ，ω为频率，μ为磁导率，σ为材料电导率；

其中，I为输入正向激励电流的幅值，表示点m与点n之间的距离。

可选地，两个检测电极分别位于管道上的焊缝两侧。