[发明专利]一种超声波式金属腐蚀监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种超声波式金属腐蚀监测装置及方法，该装置包括：电源模块、超声波生成器、载物台、信号接收模块、数据处理模块和PC机，电源模块输出高频交流脉冲激发超声波生成器内压电晶体共振产生超声波，超声波经传输到达待测金属表面，声波穿透金属表面，声波接收器采集不同位置点的声波信号，声波信号经一级放大、降声消噪、二次放大后输入A/D转换器中，转换后的数字信号传输至PC机分析处理，得到被测腐蚀金属实时的三维显示。本发明基于超声波对物体的穿透性原理，对比金属表面腐蚀与未腐蚀区域声波信号的强度差异，实现对大气环境下金属整个腐蚀过程的动态监测，能够应对复杂多变的户外环境。

技术领域

本发明涉及金属腐蚀监测技术领域，具体涉及一种超声波式金属腐蚀监测装置及方法。

背景技术

金属作为生活中必不可少的一种材料，因其优异的机械性能与电气性能广泛应用于建筑基体、机器零件、交通运输等领域。但是，在金属材料使用过程中，极易遭受大气腐蚀的侵害，不仅会改变金属原有的光泽与内部结构，并且还会引发环境污染以及安全事故，造成不可估量的经济损失。因此，对金属腐蚀进行准确、实时的监测措施具有重要的意义。

传统的金属腐蚀监测技术主要包括：电化学阻抗谱法(EIS)、电化学噪声(EN)、线性极化法、直流法、电阻探针以及涡流线圈等。由于金属应用环境的复杂多变性，传统的监测技术难以满足对特殊环境的测试需求。随着科学技术的进步，监测技术逐渐趋于软硬件集成化、数字化和自动化方向发展，从而监测的精准度、稳定性得到了显著性提高。CN106546654A提出一种用于金属腐蚀监测的新型传感器，采用三电极体系，通过腐蚀监测模块对金属的腐蚀状况进行监测，并将数据实时上传到MCU控制模块，从而实现对金属腐蚀的非接触式测量。但是测试过程中需严格保证传感器电极体系的稳定性，同时前期工作电极(待测金属)样品制备较为繁琐。此外，CN108918555A提出一种基于HF RFID的金属腐蚀监测系统及腐蚀监测方法，将标签模块附着在待测金属表面，阅读器模块接收工作信号，并通过PC终端模块进行特征提取匹配，从而获得金属材料模块的腐蚀数据。与传统金属腐蚀监测技术相比，该检测方法可适用性强。但是，监测过程中易受到外部磁场的干扰，影响正常数据信号采集。

发明内容

本发明的目的是提供一种超声波式金属腐蚀监测装置及方法，能够长期、准确地进行金属腐蚀状态监测。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种超声波式金属腐蚀监测装置，包括：电源模块、超声波生成器、载物台、信号接收模块、数据处理模块和PC机，所述电源模块用于输出高频交流脉冲，所述超声波生成器与电源模块电性连接，所述超声波生成器和所述载物台的底部分别设置有滑轮，通过滑轮在滑槽中滑动，所述超声波生成器和载物台之间的间距为10～30cm，待测金属样品放置在所述载物台上，所述信号接收模块固定安装在金属样品的背面，所述信号接收模块的外部设有隔音外壳，隔音外壳与金属样品背面的接缝处采用热熔胶进行连接，信号接收模块与数据处理模块的输入端连接，数据处理模块的输出端与PC机连接，所述PC机用于对接收的实时数据进行显示、储存和数据分析；

所述信号接收模块包括多个可插拔、独立的声波接收器、多个一级放大电路和低通滤波电路，多个所述声波接收器、多个一级放大电路、低通滤波电路依次串联，

所述数据处理模块包括二级运算放大器和A/D转换器，二级运算放大器输出端与A/D转换器输入端的电压比较器连接，A/D转换器输出端的数字转换器与PC机连接。

优选的，所述超声波生成器内部具有功率放大器，压电晶体厚度为0.4～0.6mm。

优选的，所述信号接收模块通过上下两组夹片固定安装在金属样品的背面。