探針呈矩陣分布的金屬面壁厚檢測(cè)儀制造技術(shù)

探針呈矩陣分布的金屬面壁厚檢測(cè)儀，包括探針組、采集器、補(bǔ)償試塊、檢測(cè)電路及激勵(lì)信號(hào)電極，探針組由多個(gè)呈矩陣分布的探針構(gòu)成，補(bǔ)償試塊設(shè)置在被測(cè)管道的表面，其一端與被測(cè)管道緊密連接，用于腐蝕試片的溫度補(bǔ)償；探針通過(guò)連接器與采集器連接；所述采集器包括：殼體、連接器接口及通訊線接口，采集器與上位機(jī)進(jìn)行通訊連接；檢測(cè)電路設(shè)置在電路板上，電路板設(shè)于殼體密閉空間內(nèi)；所述檢測(cè)電路包括：柱狀電極的電極間被測(cè)金屬的電阻及補(bǔ)償試塊電阻，二者串聯(lián)后與恒流源相連。本實(shí)用新型專利技術(shù)靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，工作效率高。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種新型無(wú)損檢測(cè)裝置，具體地說(shuō)是一種探針呈矩陣分布的金屬面壁厚檢測(cè)儀。
技術(shù)介紹
近年來(lái)國(guó)內(nèi)石化企業(yè)大量煉制高硫、高酸原油，使設(shè)備腐蝕加劇，所帶來(lái)的問(wèn)題也愈加嚴(yán)重，為了防止事故發(fā)生，需要加強(qiáng)設(shè)備腐蝕監(jiān)測(cè)，尤其對(duì)設(shè)備壁厚的大面積實(shí)時(shí)檢測(cè)是目前企業(yè)迫切需要的。目前對(duì)設(shè)備壁厚的檢測(cè)主要采用的是超聲波檢測(cè)，超聲波測(cè)厚需要耦合劑，檢測(cè)時(shí)是測(cè)量點(diǎn)壁厚，不僅測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、工作效率低，而且測(cè)量誤差大、靈敏度不聞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于提供一種靈敏度高、檢測(cè)面積大、壽命長(zhǎng)的探針呈矩陣分布的金屬面壁厚檢測(cè)儀。采用的技術(shù)方案是探針呈矩陣分布的金屬面壁厚檢測(cè)儀，包括探針組、采集器、補(bǔ)償試塊、檢測(cè)電路及激勵(lì)信號(hào)電極，其特征在于所述的探針組由多個(gè)呈矩陣分布的探針構(gòu)成，探針為柱狀電極，用于測(cè)試金屬的壁厚；所述的補(bǔ)償試塊設(shè)置在被測(cè)管道的表面，其一端與被測(cè)管道緊密連接，用于腐蝕試片的溫度補(bǔ)償；所述的激勵(lì)信號(hào)電極，用于提供激勵(lì)信號(hào)；所述的探針通過(guò)連接器與采集器連接；所述采集器包括殼體、連接器接口及通訊線接口，采集器與上位機(jī)進(jìn)行通訊連接；檢測(cè)電路設(shè)置在電路板上，電路板設(shè)于殼體密閉空間內(nèi)；所述檢測(cè)電路包括柱狀電極的電極間被測(cè)金屬的電阻及補(bǔ)償試塊電阻，二者串聯(lián)后與恒流源相連，在被測(cè)金屬的電阻及補(bǔ)償試塊電阻上產(chǎn)生的電壓信號(hào)采用差分輸入的方式分別送至第I放大器及第2放大器的輸入端，第I放大器及第2放大器的輸出信號(hào)經(jīng)再次放大、調(diào)制及A/D轉(zhuǎn)換后與中央處理器的信號(hào)輸入端相連，中央處理器根據(jù)輸入信號(hào)的大小控制恒流源的輸出，通過(guò)通訊單元與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊連接；所述被測(cè)金屬、柱狀電極及補(bǔ)償試塊為同種金屬材質(zhì)。本技術(shù)的探針呈矩陣分布的金屬腐蝕面壁厚測(cè)量方法，其特征在于包括以下步驟將被測(cè)金屬及補(bǔ)償試塊同時(shí)置于溫度相同的檢測(cè)介質(zhì)中；在被測(cè)金屬及補(bǔ)償試塊組成的串聯(lián)回路中施加同一激勵(lì)信號(hào)；通過(guò)被測(cè)金屬電阻及補(bǔ)償試塊電阻獲取被測(cè)金屬及補(bǔ)償試塊兩端的響應(yīng)電壓，以差分輸入的方式送至檢測(cè)電路；通過(guò)公式Hf = Uf X Ubo X Hfci + (UBX Ufo)計(jì)算被測(cè)金屬的減薄量，其中UF0、UB0為被測(cè)金屬3(注被測(cè)金屬3，非特指的電流梯度方向兩電極間的被測(cè)金屬)和補(bǔ)償試塊的初次檢測(cè)響應(yīng)電壓(未被腐蝕時(shí))，Hfo為被測(cè)金屬的原始管壁厚度(未被腐蝕時(shí))，UF、Ub為被測(cè)金屬和補(bǔ)償試塊的正常檢測(cè)時(shí)響應(yīng)電壓，HF為被測(cè)金屬的當(dāng)前管壁厚度；根據(jù)上述減薄量求出金屬的腐蝕速率。還具有以下步驟根據(jù)上述響應(yīng)電壓信號(hào)的大小調(diào)整恒流源的輸出幅度。本技術(shù)具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1.測(cè)量誤差小。補(bǔ)償試塊與被測(cè)金屬溫度基本相同，同時(shí)檢測(cè)電路將被測(cè)金屬和 補(bǔ)償試塊采用差分輸入的方式接入輸入端，進(jìn)行溫度補(bǔ)償，因此有效減小了測(cè)量誤差；2.靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，工作效率高。本技術(shù)以恒流源做為激勵(lì)信號(hào)，可 以通過(guò)頻段濾波提取有效信號(hào)以抑制噪聲信號(hào)，與現(xiàn)有技術(shù)中采用直流恒流源相比，增強(qiáng) 了抗干擾能力，采用雙通道同時(shí)采樣的運(yùn)放，提高了靈敏度，由此縮短了測(cè)量時(shí)間，提高了 工作效率，避免了人工操作所帶來(lái)的人為因素的影響；3.適用范圍廣。此項(xiàng)技術(shù)是監(jiān)測(cè)管道指定區(qū)域腐蝕情況的非接觸技術(shù)，還可應(yīng)用 于儲(chǔ)藏罐或其他金屬建筑物上；能夠用于檢測(cè)復(fù)雜的幾何體(彎頭、T-接頭、Y-接頭等)。4.實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線測(cè)量。本技術(shù)裝置與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊連接，實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié) 果的遠(yuǎn)程通訊，由上位計(jì)算機(jī)處理并顯示測(cè)量結(jié)果和腐蝕曲線，可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)金屬的 腐蝕狀況。附圖說(shuō)明圖1為本技術(shù)探針測(cè)量電路原理圖。圖2為本技術(shù)采集器外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本技術(shù)電阻探針測(cè)量電路原理圖。具體實(shí)施方式如圖1、圖2所示，本技術(shù)的探針呈矩陣分布的金屬面壁厚檢測(cè)儀，包括探針 矩陣組、連接器及采集器三部分，探針矩陣組包括探針1、補(bǔ)償試塊2、激勵(lì)信號(hào)電極3，探 針I(yè)為柱狀電極，用于測(cè)試金屬的腐蝕速率；探針I(yè)通過(guò)連接器10與采集器11補(bǔ)償試塊2 設(shè)置在被測(cè)管道4的表面，其一端與被測(cè)管道4緊密連接，用于被測(cè)管道4的溫度補(bǔ)償；激 勵(lì)信號(hào)電極3用于提供激勵(lì)信號(hào)；本實(shí)施例采用與監(jiān)測(cè)設(shè)備相同的材質(zhì)，如碳鋼等，用于測(cè) 試金屬的腐蝕速率；補(bǔ)償試塊2與被測(cè)金屬為同種金屬材質(zhì)，用于被測(cè)金屬的溫度補(bǔ)償。所述采集器包括殼體5，殼體5正面的連接器接口 6，激勵(lì)電極接口 7，殼體5背 面有電源接口 8及通訊接口 9，通訊接口 9與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊連接。如圖3所示，所述檢測(cè)電路包括被測(cè)金屬電阻Rf及補(bǔ)償試塊電阻Rb，二者串聯(lián)后 與恒流源A7相連，在被測(cè)金屬電阻Rf及補(bǔ)償試塊電阻Rb上產(chǎn)生的響應(yīng)電壓UF、Ub采用差 分輸入的方式分別送至第I放大器Al及第2放大器A2的輸入端，第I放大器Al及第2放 大器A2的輸出信號(hào)分別經(jīng)第3放大器A3及第4放大器A4再次放大、第I調(diào)制器A5及第2 調(diào)制器A6調(diào)制成直流信號(hào)后，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后與中央處理器的信號(hào)輸入 端相連，中央處理器根據(jù)該輸入信號(hào)的大小控制恒流源A7的輸出幅度，以控制各級(jí)放大器 輸出不能飽和、A/D輸入不能超過(guò)輸入范圍。通過(guò)通訊單元與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊連接。本技術(shù)裝置的工作過(guò)程如下電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)是以測(cè)量金屬腐蝕損失為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)量金屬的腐蝕損耗 減薄而得出金屬腐蝕速率的變化。被測(cè)金屬電阻Rf隨著金屬腐蝕損失而增大，其隨時(shí)間變化的函數(shù)曲線即可得到金屬損失量隨時(shí)間的函數(shù)曲線，也就是腐蝕速率；另一方面，被測(cè)金屬電阻RF隨溫度的變化會(huì)增大或減小，為了消除由于溫度變化帶來(lái)的測(cè)量誤差，通過(guò)溫度補(bǔ)償電路即以差分輸入方式測(cè)量與被測(cè)金屬3在同一溫度條件的補(bǔ)償試塊2來(lái)消除溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，減小信號(hào)干擾。檢測(cè)電路中第1、2放大器A1、A2采用高輸入阻抗、高精度儀表放大器，其輸入端接收被測(cè)金屬電阻Rf、補(bǔ)償試塊電阻Rb兩端的響應(yīng)電壓UF、UB，第1、2放大器Al、A2的輸出信號(hào)分別經(jīng)過(guò)第3、4放大器A3、A4 (本實(shí)施例采用高精度運(yùn)算放大器的進(jìn)一步放大后，由第1、2調(diào)制器A5、A6進(jìn)行信號(hào)調(diào)制，將信號(hào)調(diào)制成直流信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，中央處理器根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)大小控制恒流源A7的輸出幅度，形成閉環(huán)控制，以保證接收到的信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生線性失真，減小測(cè)量誤差，同時(shí)中央處理器通過(guò)通訊單元與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊連接，由上位計(jì)算機(jī)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，并顯示測(cè)量結(jié)果和和腐蝕曲線，通過(guò)顯示實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的在線測(cè)量。本技術(shù)方法具體步驟如下將被測(cè)金屬3及補(bǔ)償試塊2同時(shí)置于溫度相同的檢測(cè)介質(zhì)中；在被測(cè)金屬3及補(bǔ)償試塊2組成的串聯(lián)回路中施加同一激勵(lì)信號(hào)；通過(guò)被測(cè)金屬電阻Rf及補(bǔ)償試塊電阻Rb獲取兩電阻兩端的響應(yīng)電壓UF、Ub,以差分輸入的方式送至檢測(cè)電路；通過(guò)被測(cè)金屬厚度公式Hf = UfXUbqXHfq+ (UbXUfo) (I)計(jì)算被測(cè)金屬的減薄量，其中UF、UB，分別為被測(cè)金屬電阻&和補(bǔ)償試塊電阻&兩端的電壓，Lf、Lb為被測(cè)金屬3和補(bǔ)償試塊2的長(zhǎng)度，Sb、為補(bǔ)償試塊2的截面積，Hf為被測(cè)金屬管壁厚度，Wf為被測(cè)金屬展開(kāi)后截面的寬度。根據(jù)上述減薄量求出金屬的腐蝕速率。上述計(jì)算公式⑴的推導(dǎo)過(guò)程如下被測(cè)金屬電阻Rf隨著被測(cè)金屬在腐蝕介質(zhì)中的腐蝕增大本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
探針呈矩陣分布的金屬面壁厚檢測(cè)儀，包括探針組、采集器、補(bǔ)償試塊、檢測(cè)電路及激勵(lì)信號(hào)電極，其特征在于所述的探針組由多個(gè)呈矩陣分布的探針構(gòu)成，探針為柱狀電極，用于測(cè)試金屬的壁厚；所述的補(bǔ)償試塊設(shè)置在被測(cè)管道的表面，其一端與被測(cè)管道緊密連接，用于腐蝕試片的溫度補(bǔ)償；所述的激勵(lì)信號(hào)電極，用于提供激勵(lì)信號(hào)；所述的探針通過(guò)連接器與采集器連接；所述采集器包括：殼體、連接器接口及通訊線接口，采集器與上位機(jī)進(jìn)行通訊連接；檢測(cè)電路設(shè)置在電路板上，電路板設(shè)于殼體密閉空間內(nèi)；所述檢測(cè)電路包括：柱狀電極的電極間被測(cè)金屬的電阻及補(bǔ)償試塊電阻，二者串聯(lián)后與恒流源相連，在被測(cè)金屬的電阻及補(bǔ)償試塊電阻上產(chǎn)生的電壓信號(hào)采用差分輸入的方式分別送至第1放大器及第2放大器的輸入端，第1放大器及第2放大器的輸出信號(hào)經(jīng)再次放大、調(diào)制及A/D轉(zhuǎn)換后與中央處理器的信號(hào)輸入端相連，中央處理器根據(jù)輸入信號(hào)的大小控制恒流源的輸出，通過(guò)通訊單元與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊連接；所述被測(cè)金屬、柱狀電極及補(bǔ)償試塊為同種金屬材質(zhì)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳濤，鄭麗群，王興旭，楊永寬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：沈陽(yáng)中科韋爾腐蝕控制技術(shù)有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：