[发明专利]一种基于波长变化的金属腐蚀状态评估测试装置及方法

权利要求书

1.一种基于波长变化的金属腐蚀状态评估测试装置，其特征在于，包括直流电源、装置本体、信号处理电路和PC机，所述装置本体包括壳体以及封装在壳体内的可见光发射器、反射镜、衍射光栅、聚焦透镜、载物台、准直透镜和发射光接收器，待测金属样品置于载物台上，所述可见光发射器连接直流电源，可见光发射器发射的可见光束经反射镜反射进入衍射光栅，不同波长的光信号从衍射光栅表面以不同出射角度射出，再经过聚焦透镜汇聚到待测金属样品的表面，由金属表面反射的光束通过准直透镜转变为同向、平行的光束，并由发射光接收器捕捉采集，所述发射光接收器通过所述信号处理电路连接所述PC机，所述发射光接收器用于将采集的光信号转换为电信号，并进行信号的放大，所述信号处理电路用于进行信号的二次放大，滤波，并将电信号转换为数字信号传输至PC机，所述PC机用于将采集的波长信息及带隙宽与预置腐蚀状态数据库进行匹配，确定待测金属的腐蚀状态；

所述信号处理电路包括运算放大器、低通滤波器和并行A/D转换器，运算放大器输出端与低通滤波器输入端连接，低通滤波器输出端与并行A/D转换器输入端的电压比较器电性连接，并行A/D转换器输出端的数据转换器与PC机连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于波长变化的金属腐蚀状态评估测试装置，其特征在于，所述发射光接收器内部设有光电二极管和前置放大电路，光电二极管的响应频率为30～50MHz，光电二极管直接与前置放大电路输入端电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于波长变化的金属腐蚀状态评估测试装置，其特征在于，所述可见光发射器能够在垂直方向30°～60°范围内进行调整。

4.根据权利要求1所述的一种基于波长变化的金属腐蚀状态评估测试装置，其特征在于，所述载物台的四条支腿为可伸缩式，能够实现垂直方向高度调节，调节高度为10～20cm。

5.根据权利要求1所述的一种基于波长变化的金属腐蚀状态评估测试装置，其特征在于，所述衍射光栅的栅距为0.01～0.04mm，衍射光栅的光栅常数方程式为：d(sinθ+sini)＝kλ，其中，k为光谱级次(k＝0,±1,±2…)，θ为衍射角，i为入射光与光栅垂直平面的入射角，λ为入射光波长。

6.一种利用权利要求1所述的评估测试装置进行金属腐蚀状态评估方法，其特征在于，具体步骤如下：将待测金属样品置于载物台上，接通电源，可见光发射器输出强度均匀的220～1400nm的可见光束，经反射镜传输到衍射光栅，不同波长的光信号从衍射光栅表面以不同出射角度射出，再经过聚焦透镜汇聚待测金属表面并发生反射，准直透镜对反射光的光谱进行调制，使其转变为平行准直光束，发射光接收器捕捉采集反射光信号，光信号传送至信号处理电路中的运算放大器进行信号放大，放大信号经低通滤波器处理后并传输至并行A/D转换器输入端的电压比较器中，由并行A/D转换器输出端的数据转换器将数字信号传输至PC机，PC机将采集的波长信息及带隙宽与预置腐蚀状态数据库进行匹配，确定待测金属的腐蚀状态，并显示数据。

7.根据权利要求6所述的金属腐蚀状态评估方法，其特征在于，所述的待测金属样品为含硫环境下的银或铜材料。