[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

说明书

本发明公开了一种基于波长变化的金属腐蚀状态评估测试装置及方法，待测金属样品置于载物台上，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，经信号放大、滤波处理、A/D转换后传输给PC机，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。本发明实用性强，可实现对含硫环境下不同尺寸、不同形状的金属腐蚀状态的评估测定，便捷、高效、准确性高。

技术领域

本发明涉及金属腐蚀监测领域，具体涉及一种基于波长变化的金属腐蚀状态评估测试装置及方法。

背景技术

随着经济发展和社会进步，金属材料的应用领域越来越广泛，工业化的进程也加速了金属的制造业发展。但是，矿产资源的过度使用、工业废气的大量排放严重污染自然环境，造成空气中腐蚀污染物含量比例增加，大大提高了金属的腐蚀率金属腐蚀严重威胁着工业文明的发展，同时还会危害人身安全。

众所周知，金属银、铜是目前最流行的工业金属材料，相较于铁和铝材料其化学活性低，对于腐蚀环境性能稳定。此外，由于其自身优异的电气性能、机械性能，广泛应用于集成电路行业作为关键的导电部件。然而，在集成电路产品复杂多变的应用环境(高温、高湿、高碱等)下，金属铜、银及其合金同样不可避免地遭受腐蚀的侵害。

因此，高效的金属腐蚀测试和检测技术逐渐成为工业中至关重要的发展领域，同时对有关腐蚀检测和监测方法提出了更高的要求。中国专利申请CN110009632A提出一种金属腐蚀状态的评估方法，将采集的金属腐蚀图像进行特征提取，并放入预先构建的初始腐蚀评价网络训练所获得的目标腐蚀评价网络中，最终输出所测腐蚀图像的腐蚀状态评估值。其缺陷在于该方法基于图像识别技术完成金属腐蚀状态评估，图像处理分析较为繁琐，无法实现对金属状态方便、快捷的评估。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于波长变化的金属腐蚀状态评估测试装置及方法，通过测量分析不同腐蚀金属对可见光的吸收波长，实现对金属腐蚀状态便捷、高效的评估分析。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于波长变化的金属腐蚀状态评估测试装置，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，所述待测金属样品置于载物台上，所述可见光发射器连接电源，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。

进一步地，所述发射光接收器的内部具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。

进一步地，所述信号处理电路具有运算放大器、低通滤波器和并行A/D转换，运算放大电路输出端与低通滤波电路输入端直接连接，滤波电路输出端与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。

优选地，所述可见光发射器能够在垂直方向30°～60°范围内进行调整。

优选的，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。