專利名稱：低成本、在線腐蝕監(jiān)測(cè)裝置以及智能腐蝕探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于工業(yè)過(guò)程的裝置、方法以及系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)腐蝕性工業(yè)過(guò)程的裝置、方法以及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
毫無(wú)疑問(wèn)，人們都知道有許多工業(yè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生腐蝕性副產(chǎn)品。這種腐蝕性副產(chǎn)品常常會(huì)腐蝕工業(yè)設(shè)備，增加生產(chǎn)成本，以及耽擱生產(chǎn)進(jìn)度。因此，腐蝕監(jiān)測(cè)是一種非常有價(jià)值的手段，它能夠減小這些不利情況的出現(xiàn)幾率。
目前，用于工業(yè)過(guò)程的典型的在線腐蝕監(jiān)測(cè)裝置比較昂貴并且使用不方便。這些腐蝕監(jiān)測(cè)裝置常常包含大而復(fù)雜的監(jiān)測(cè)器件，不便于攜帶，并且必須安設(shè)在相對(duì)于其監(jiān)測(cè)的工業(yè)過(guò)程而言固定不變的位置上。而且，因?yàn)檫@些裝置體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且使用不方便，所以不管是熟練的還是不熟練的人都很難高效地安裝和操作這些裝置。
人們普遍知道，當(dāng)前能夠獲得的腐蝕監(jiān)測(cè)裝置具有能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)然后將數(shù)據(jù)下傳到其它計(jì)算機(jī)化裝置的功能。但是，這些腐蝕監(jiān)測(cè)裝置常常不能提供實(shí)時(shí)腐蝕監(jiān)測(cè)或者不具有與比較便于攜帶移動(dòng)的計(jì)算機(jī)化裝置諸如膝上型計(jì)算機(jī)或便攜計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信連接的能力。
當(dāng)前能夠獲得的腐蝕監(jiān)測(cè)裝置往往還會(huì)遇到另一個(gè)問(wèn)題，即這些腐蝕監(jiān)測(cè)裝置不是一次性的。盡管一些腐蝕監(jiān)測(cè)裝置具有可替換的元部件，但是更替會(huì)導(dǎo)致很多功能異常并且更換元部件常常非常昂貴。
由于許多當(dāng)前能夠獲得的腐蝕監(jiān)測(cè)裝置并不具有防水的或抗防天氣變化的外殼，所以非一次性使用的問(wèn)題進(jìn)一步突出惡化。因此，潮濕和曝曬對(duì)其它周圍元部件的作用影響損傷了這些腐蝕監(jiān)測(cè)裝置的許多內(nèi)部元部件。因此，至少對(duì)于某些當(dāng)前能夠獲得的腐蝕監(jiān)測(cè)裝置而言，其預(yù)期壽命、功能一致性和監(jiān)測(cè)可靠性都會(huì)顯著地減短下降。這些有害的環(huán)境效應(yīng)同樣還能夠顯著地增大這些裝置的工作與維護(hù)費(fèi)用。
至少對(duì)于某些現(xiàn)有技術(shù)腐蝕監(jiān)測(cè)裝置而言，還會(huì)遭遇到大量的讀數(shù)誤差問(wèn)題。在大多數(shù)情形下，導(dǎo)致讀數(shù)不精確的原因是由于腐蝕監(jiān)測(cè)裝置不能夠識(shí)別分辨該裝置所應(yīng)用的冶金材料的類型進(jìn)而確定腐蝕速度。
例如，在大多數(shù)腐蝕監(jiān)測(cè)裝置中，利用具有特定冶金的電極探頭確定工業(yè)過(guò)程的腐蝕速度。根據(jù)工業(yè)過(guò)程在所使用的特定類型冶金探頭電極上的腐蝕程度確定腐蝕速度。假如探頭的冶金改變了或者監(jiān)測(cè)裝置不能確定冶金，則導(dǎo)致讀數(shù)結(jié)果偏差大而頻繁，之后必須考慮該讀數(shù)偏差并進(jìn)行修正。為了校正這種讀數(shù)偏差，致使產(chǎn)生了附加的生產(chǎn)費(fèi)用。
因此人們期望得到用于監(jiān)測(cè)工業(yè)過(guò)程的改進(jìn)的裝置、方法與系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的改進(jìn)的裝置、方法與系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)工業(yè)腐蝕性冷卻水處理過(guò)程的改進(jìn)的裝置、方法以及系統(tǒng)。
為此，本發(fā)明提供了一種裝置，其包括控制器模塊；探頭模塊，其可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信；以及電阻器模塊，其可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信，其中電阻器模塊能夠使控制器模塊識(shí)別探頭模塊。
本發(fā)明還提供了一種腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括控制器模塊；具有至少一個(gè)冶金探頭電極的探頭模塊，其可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信；以及具有電阻值的電阻器模塊，其可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信，其中電阻值使控制器模塊識(shí)別探頭電極的冶金。
另外，本發(fā)明還提供了一種確定腐蝕速度的方法，其包括步驟提供一種腐蝕監(jiān)測(cè)裝置，該裝置包括控制器模塊、可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信的探頭模塊、以及可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信的電阻器模塊；將該探頭模塊放置到溶液中；利用電流通過(guò)控制器模塊對(duì)探頭模塊和電阻器模塊進(jìn)行充電；控制器模塊根據(jù)充電的電阻器模塊的電阻值而識(shí)別探頭模塊的類型；并且控制器模塊在識(shí)別探頭模塊之后確定腐蝕速度。
而且，本發(fā)明還提供了一種探頭裝置，其包括電極和電阻器，所述電阻器具有用于識(shí)別所述電極的電阻值。
本發(fā)明的附加技術(shù)特征與優(yōu)點(diǎn)將在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明部分以及附圖中進(jìn)行清楚地描述。


圖1顯示了本發(fā)明裝置的實(shí)施方案的透視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)腐蝕性工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的裝置、方法與系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于監(jiān)測(cè)工業(yè)冷卻水處理系統(tǒng)的腐蝕性的裝置、方法以及系統(tǒng)。
現(xiàn)在來(lái)參看附圖，其中相同的數(shù)字標(biāo)記表示相同的部分，圖1顯示了本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1的實(shí)施方案的立體圖。在所示實(shí)施方案中，監(jiān)測(cè)裝置1包括兩個(gè)主要部件。這兩個(gè)主要部件，如從圖1中可以看到的那樣，包括控制器模塊2和探頭模塊3，兩者相互間通過(guò)線纜30進(jìn)行可操作的通信。
具體來(lái)看一下控制器模塊2，該模塊進(jìn)一步包括控制器主體10，控制器主體10包含電路板8、顯示裝置12與電源14。電路板8進(jìn)一步與微控制器16進(jìn)行可操作地通信。電源14通過(guò)電纜24為電路板8供電，并且電路板8又將電提供給微控制器16以及導(dǎo)線對(duì)20、22。
而且，當(dāng)本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1監(jiān)測(cè)工業(yè)過(guò)程時(shí)，通過(guò)微控制器16采集并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，之后將數(shù)據(jù)下傳到其它計(jì)算機(jī)化裝置。為了將這些信息從微控制器16下傳到那些計(jì)算機(jī)化裝置，使用從電路板8延伸出來(lái)的數(shù)據(jù)電纜18。
另外，當(dāng)將電流供給電路板8從而又供給導(dǎo)線對(duì)20、22時(shí)，所述導(dǎo)線對(duì)20、22連接著并延伸自電路板8。然后將該電流通過(guò)線纜30提供給探頭模塊3及其內(nèi)部元件，通過(guò)有外套的導(dǎo)線對(duì)20、22在控制器模塊2和探頭模塊3之間提供可操作地通信，如圖1所示。
監(jiān)測(cè)裝置1的控制器主體10可以由任意材料制造，優(yōu)選地采用能夠抵耐諸如腐蝕性物質(zhì)的工業(yè)化合物和環(huán)境因素作用的塑料材料。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案中，控制器主體10是由能夠抵耐腐蝕以及戶內(nèi)戶外環(huán)境因素作用的塑料材料制造的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，監(jiān)測(cè)裝置1優(yōu)選地由能夠抵耐工業(yè)過(guò)程中苛刻因素和環(huán)境苛刻因素的塑料材料制造。當(dāng)這么做的時(shí)候，本發(fā)明可以提供工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)，不會(huì)由于這些因素而難以讀數(shù)或者使讀數(shù)不準(zhǔn)確。
因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能意識(shí)到，依照本發(fā)明原理操作該裝置的要求以各種方式和電平，電源14提供電流給監(jiān)測(cè)裝置1中的多個(gè)元部件。
在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案中，電源14是電池。因此，監(jiān)測(cè)裝置1就不必固定不變地定位在一個(gè)靠近電插座的位置上。通過(guò)電池供電，監(jiān)測(cè)裝置1獲得了這樣的優(yōu)點(diǎn)，它變得更加緊湊小型化、便攜且避免了觸電電擊的危險(xiǎn)，不像傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置必須連接到交流電電插座上以便維持正常工作。
適合用作電源14的電池類型包括，但不限于，堿性電池；鋰電池；鋅-空氣電池；可充電的鎳鎘電池；以及可充電的鎳金屬氫化物電池(鎳氫電池)。優(yōu)選堿性電池，因?yàn)樗鼈兒芷毡槿菀踪I到并且便宜。
本發(fā)明的微控制器16可以是任意傳統(tǒng)的軟件領(lǐng)域常見(jiàn)的微控制器。優(yōu)選地，微控制器16是混合信號(hào)微控制器諸如68腳、16位RISC微芯片，使用32.768千赫表面玻璃，執(zhí)行時(shí)間快且功耗低。而且，微控制器16還優(yōu)選地包含LCD顯示驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器、計(jì)時(shí)器、以及數(shù)字I/O腳陣列，用以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的監(jiān)測(cè)、顯示、與數(shù)據(jù)通信功能。
本發(fā)明的微控制器16還具有利用與微控制器相連的記憶體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)的功能，所述記憶體存儲(chǔ)器例如是非易失性存儲(chǔ)器(EEPROM)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。另外，通過(guò)利用數(shù)據(jù)電纜18傳送存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，微控制器16可以將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)提供給其它的計(jì)算機(jī)化的且基于因特網(wǎng)的裝置。
數(shù)據(jù)電纜18具有在控制器模塊2和傳統(tǒng)的臺(tái)式與便攜式計(jì)算機(jī)化裝置之間提供可操作地通信的功能。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能意識(shí)到，數(shù)據(jù)電纜18可以是任意方便獲取的通信端口，其包括但不限于，并行連接，串行連接，光纜連接，帶電線連接，模擬引線連接，這些連接方式的派生變型以及這些連接方式的組合。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，監(jiān)測(cè)裝置1可以與各種計(jì)算機(jī)化的基于因特網(wǎng)的裝置相連。因此，本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1通過(guò)數(shù)據(jù)電纜18可以連接到臺(tái)式計(jì)算機(jī)裝置，便于攜帶移動(dòng)的裝置諸如膝上型與掌上型計(jì)算機(jī)，以及基于因特網(wǎng)的裝置，如LAN網(wǎng)。
當(dāng)這么做的時(shí)候，本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1當(dāng)其連接到正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)或因特網(wǎng)時(shí)可以立即給工業(yè)用戶提供即時(shí)信息。這種在線能力使得能夠更密切地監(jiān)測(cè)工業(yè)過(guò)程，尤其是那些敏感的且必須經(jīng)常監(jiān)測(cè)的工業(yè)過(guò)程。不同于許多傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置，本發(fā)明可以以在線方式提供對(duì)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
而且，為了使監(jiān)測(cè)裝置1與便攜式與臺(tái)式計(jì)算機(jī)化裝置實(shí)現(xiàn)相互作用，本發(fā)明確立了各種不同的方式，工業(yè)用戶通過(guò)這些方式可以很方便地下載存儲(chǔ)信息。因?yàn)楸景l(fā)明監(jiān)測(cè)裝置可以與大多數(shù)(即使不是全部)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可操作的通信，所以本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置可以廣泛應(yīng)用各種工業(yè)類型。
為了顯示信息，微控制器16連同電路板8一起與顯示裝置12進(jìn)行可操作地通信連接。優(yōu)選地，顯示裝置12是液晶顯示器，其能夠顯示各種數(shù)字、文本與符號(hào)。例如，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，顯示裝置12能夠顯示包含小數(shù)點(diǎn)的范圍在.00-99的數(shù)字以及正文字母諸如字母“E”以便表示并顯示錯(cuò)誤代碼。
本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)顯示裝置12實(shí)時(shí)顯示信息。人們不僅通過(guò)電路板8和數(shù)據(jù)電纜18從微控制器16下載存儲(chǔ)信息，而且監(jiān)測(cè)裝置1的使用者可以利用顯示裝置12及時(shí)獲取特定時(shí)刻的信息。
為了將控制器模塊2通過(guò)線纜30連接到探頭模塊3，在監(jiān)測(cè)裝置1中設(shè)置線纜連接端口26。(圖1)線纜連接端口26為線纜連接器28提供連接點(diǎn)，因此線纜30經(jīng)由導(dǎo)線對(duì)20、22使控制器模塊2可操作地通信連接到探頭模塊3以及其中各種內(nèi)部元部件。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能意識(shí)到，線纜連接端口26使本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1具有了雙向功能。當(dāng)這么做的時(shí)候，線纜連接端口26減少了監(jiān)測(cè)裝置1所必需的連接點(diǎn)的數(shù)目，降低了監(jiān)測(cè)裝置1的成本，增強(qiáng)了其便攜性，并且使其結(jié)構(gòu)尺寸緊湊。
線纜30可以像導(dǎo)線對(duì)20、22那樣由能夠套護(hù)電線與線纜的任意材料制造。優(yōu)選地，線纜30是包覆以另外材料的絕緣材料，所述另外材料例如是能夠抵耐工業(yè)與環(huán)境因素影響的塑料。
現(xiàn)在來(lái)參看探頭模塊3，探頭模塊包含探頭模塊主體32，探頭模塊主體32進(jìn)一步包含環(huán)氧樹(shù)脂34。包含導(dǎo)線對(duì)20、22的線纜30、電阻器模塊36、以及一對(duì)探頭電極38的一端都嵌埋在環(huán)氧樹(shù)脂34中。(圖1)如圖1所示，在探頭模塊主體32與環(huán)氧樹(shù)脂34中，導(dǎo)線對(duì)20從線纜30延伸到探頭電極38。當(dāng)這么做的時(shí)候，電流由電源14供給電路板8，且又由電路板8經(jīng)導(dǎo)線對(duì)20導(dǎo)向探頭電極38。相應(yīng)地，在探頭模塊主體32與環(huán)氧樹(shù)脂34中，導(dǎo)線對(duì)22從線纜30延伸到電阻器模塊36，并且導(dǎo)線對(duì)22是由電路板8供電的，而電路板8又是由電源14供電的。
包含導(dǎo)線對(duì)20、22的線纜30、電阻器模塊36、以及探頭電極38都嵌埋在環(huán)氧樹(shù)脂34中，以避免使它們受到戶內(nèi)戶外環(huán)境因素尤其是潮濕的影響。通過(guò)將探頭模塊3的這些內(nèi)部元件嵌埋在環(huán)氧樹(shù)脂34中，由該模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過(guò)程更加精確的測(cè)量，與以前利用其它傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置獲得的測(cè)量精度相比精度更高，這是因?yàn)閻毫拥沫h(huán)境因素被緩解或消除了。
例如，通過(guò)將探頭電極38如圖1所示嵌埋在環(huán)氧樹(shù)脂34中，使探頭電極彼此間隔設(shè)置，并且在它們與導(dǎo)線對(duì)20、22的連接點(diǎn)處避免接觸含水物質(zhì)。這也減少或避免了探頭電極38短路。由于消除了這種探頭電極38短路現(xiàn)象，微控制器16從電極得到的不準(zhǔn)確電壓讀數(shù)的情況也減少或消除了。
而且，通過(guò)將探頭電極38嵌埋在環(huán)氧樹(shù)脂34中，局部的腐蝕現(xiàn)象諸如裂縫狀腐蝕與麻點(diǎn)狀腐蝕實(shí)質(zhì)上也減少或消除了。這種預(yù)防腐蝕措施延長(zhǎng)了監(jiān)測(cè)裝置1以及探頭電極38的有效壽命。
探頭模塊3可以由任意適當(dāng)材料制造，所述材料能夠抵耐環(huán)境的以及工業(yè)因素的影響。在探頭模塊3的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，探頭主體32是由Garolite制造的，Garolite是一種纖維環(huán)氧樹(shù)脂絕緣板，其非常堅(jiān)固并且對(duì)腐蝕性物質(zhì)有化學(xué)耐抗性，不吸收水，并且與環(huán)氧樹(shù)脂填充材料緊密結(jié)合。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能明白，探頭主體32可以由任意材料制造，所述任意材料需具有耐抗水的化學(xué)特性，但可與環(huán)氧樹(shù)脂諸如聚氯乙烯結(jié)合形成化學(xué)鍵。
為了提高探頭模塊3不受天氣影響的能力，探頭主體32進(jìn)一步包含環(huán)氧樹(shù)脂34。任意傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂材料，只要適合用于工業(yè)過(guò)程中并且可以抵耐環(huán)境不利因素影響，就可以使用。通過(guò)在探頭模塊3中使用環(huán)氧樹(shù)脂34，在導(dǎo)線對(duì)20、22、線纜30、電阻器模塊36、以及探頭電極38在探頭主體32中的一端的周圍提供了不漏水的并且不受天氣影響的密封環(huán)境。
通過(guò)形成這樣一種密封，提高了對(duì)這些元部件的防護(hù)水平。由于顯著延長(zhǎng)了本發(fā)明裝置的壽命，所以這種防護(hù)措施降低了本發(fā)明的置換費(fèi)用。
圖1中的電阻器模塊36可以是任意目前可以得到的電阻器。優(yōu)選地，電阻器模塊36體積小、性能穩(wěn)定且便宜，因此易于測(cè)量它對(duì)電流的阻抗。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，電阻器模塊36是金屬膜電阻器，具有1％的允許誤差和100ppm/攝氏度的系數(shù)。
在微控制器16的控制下，源于電源14的電流通過(guò)導(dǎo)線對(duì)22送到電阻器模塊36。微控制器16測(cè)量并監(jiān)測(cè)電阻器模塊36對(duì)該電流的電阻。
當(dāng)這么做的時(shí)候，不同于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置，本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置具有一種識(shí)別功能。當(dāng)電流流經(jīng)電阻器模塊36時(shí)，微控制器16計(jì)算電阻值。根據(jù)該電阻值，微控制器16然后就能夠使控制器模塊2識(shí)別探頭模塊3的類型。
更具體地講，微控制器16能夠識(shí)別探頭模塊3中探頭電極38的類型。由于監(jiān)測(cè)裝置1使用特定的電阻器模塊36來(lái)識(shí)別探頭電極38構(gòu)造材料的類型，所以可以實(shí)現(xiàn)這種識(shí)別。
例如，假如探頭電極38具有特定類型的冶金諸如銅，則在一個(gè)監(jiān)測(cè)裝置1實(shí)施方案中特定使用具有1100歐姆值阻抗的電阻器模塊36，僅用以識(shí)別銅探頭電極。當(dāng)這么做的時(shí)候，每當(dāng)微控制器16確定電阻器模塊36的電阻值是1100歐姆時(shí)，則微控制器能夠識(shí)別出探頭電極38是銅電極。
與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置使用的探頭電極不同，本發(fā)明提供了識(shí)別用于不同類型工業(yè)過(guò)程中的各種電極的方法。實(shí)際上，探頭電極38起到了“智能”探頭的作用，因?yàn)樗梢岳锰筋^模塊3中電阻器模塊36使控制器模塊2中微控制器16識(shí)別探頭電極38。
當(dāng)控制器模塊2與不同的探頭模塊3實(shí)施方案以及不同類型的探頭電極38一起使用時(shí)，控制器模塊2可以快速并高效地識(shí)別出它所連接的探頭模塊類型(在不同類型的工業(yè)過(guò)程中連接使用不同類型的探頭模塊)。而且，因?yàn)榭刂破髂K2能夠識(shí)別探頭模塊3的探頭電極38，所以控制器模塊2可以更加精確地監(jiān)測(cè)工業(yè)過(guò)程。
例如，監(jiān)測(cè)裝置1可以用于監(jiān)測(cè)腐蝕性工業(yè)過(guò)程，每一種工業(yè)過(guò)程都各不相同地與設(shè)置探頭模塊3中的冶金探頭電極38起反應(yīng)。經(jīng)由電阻器模塊36識(shí)別冶金探頭電極38的類型，控制器模塊2藉此一旦當(dāng)推斷出探頭電極38的冶金種類時(shí)就可以相應(yīng)地調(diào)整腐蝕測(cè)量。
傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置的精度低于本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1，因?yàn)閭鹘y(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置沒(méi)有提供探頭識(shí)別功能。因此，本發(fā)明對(duì)工業(yè)過(guò)程的監(jiān)測(cè)精度與以前的相比顯著增大。
本發(fā)明探頭電極38可以是監(jiān)測(cè)工業(yè)過(guò)程應(yīng)用的任意傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)材料。優(yōu)選地，探頭電極38由冶金材料制造，包括但不限于，銅、鎳、銅鎳合金、鋼、海軍黃銅、它們的派生物以及它們的組合物。
而且，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能意識(shí)到，探頭模塊3和電阻器模塊36，都可以單獨(dú)地與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置一起使用，用以改進(jìn)和簡(jiǎn)化監(jiān)測(cè)工業(yè)過(guò)程的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種探頭裝置。該裝置包括電極和用于識(shí)別電極的具有電阻值的電阻器。探頭裝置的電極的制造材料選自由銅、鎳、鎳銅合金、鋼、海軍黃銅、它們的派生物以及它們的組合物構(gòu)成的組。優(yōu)選地，該探頭裝置是便攜的并且是由電池供電的。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能意識(shí)到，只要掌握了本發(fā)明的原理，本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置可以有多種可供選擇的實(shí)施方案。
本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1與現(xiàn)有技術(shù)監(jiān)測(cè)裝置相比具有很多益處。監(jiān)測(cè)裝置1由尺寸不大的元部件組成，例如監(jiān)測(cè)裝置1的控制器模塊2和探頭模塊3是便攜的。另外，本發(fā)明所有元部件都很小，監(jiān)測(cè)裝置1結(jié)構(gòu)緊湊。
另外，由于元部件尺寸減小了并且使用了電池供電，制造本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1費(fèi)用便宜。因此，本發(fā)明提供了一種便攜的、但精度高的監(jiān)測(cè)裝置，其成本顯著低于目前市場(chǎng)上可以得到的監(jiān)測(cè)裝置。
而且，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能意識(shí)到，本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1易于安裝和使用。該裝置以這樣一種方式構(gòu)造，使得不熟練的人員也能夠安全不觸電地方便地進(jìn)行安裝和使用。
為了安裝監(jiān)測(cè)裝置1，不熟練工人只需要將控制器模塊2安設(shè)在適當(dāng)位置上，可以將它靠近流動(dòng)樣品40安裝，并且通過(guò)線纜30的連接器28與控制器模塊2的連接器26相接從而將探頭模塊3連接到控制器模塊2，并且將探頭模塊3插入接觸流動(dòng)樣品40使得探頭電極38完全浸入到流動(dòng)樣品40中。由于監(jiān)測(cè)裝置1優(yōu)選地采用電池供電，一旦安裝了電池，則該裝置就一直處于工作狀態(tài)。
該裝置的整個(gè)安裝過(guò)程很簡(jiǎn)單，工人不必提供任何更多的程序規(guī)劃，按鈕點(diǎn)擊，對(duì)操作規(guī)程菜單的操作，校準(zhǔn)，或者輔助電源通電連接，以便操作本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置1。另外，由于監(jiān)測(cè)裝置1采用電池供電，不熟練工人不必經(jīng)常性地開(kāi)啟或關(guān)閉該裝置，這就進(jìn)一步提高了操作和安裝的簡(jiǎn)便性。
由于監(jiān)測(cè)裝置易于安裝和操作，所以本發(fā)明實(shí)質(zhì)上簡(jiǎn)化了人工監(jiān)測(cè)工業(yè)過(guò)程的方式。這種簡(jiǎn)化使本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置與目前可獲得的監(jiān)測(cè)裝置相比具有優(yōu)越性，目前可獲得的監(jiān)測(cè)裝置的安裝和操作都非常復(fù)雜且不方便。
在工作過(guò)程中，本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1可用于監(jiān)測(cè)各種工業(yè)過(guò)程。監(jiān)測(cè)裝置1可以用于監(jiān)測(cè)這樣的工業(yè)過(guò)程，但不限于這樣的工業(yè)過(guò)程，腐蝕狀態(tài)；電導(dǎo)率；溫度；局部腐蝕現(xiàn)象；麻點(diǎn)狀腐蝕趨向，它們的派生以及它們的組合。優(yōu)選地，本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1用于監(jiān)測(cè)工業(yè)過(guò)程期間出現(xiàn)的腐蝕狀況。更具體地講，本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1用于監(jiān)測(cè)冷卻水工業(yè)處理系統(tǒng)的腐蝕狀況。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種確定腐蝕速度的方法。該方法包括提供諸如監(jiān)測(cè)裝置1那樣的腐蝕監(jiān)測(cè)裝置的步驟，所述監(jiān)測(cè)裝置1包括控制器模塊2、探頭模塊3以及電阻器模塊36，探頭模塊3可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信連接，電阻器模塊36具有使控制器模塊識(shí)別探頭模塊的功能。
將探頭模塊3設(shè)置在樣品溶液40中，讓探頭電極38完全浸入該溶液中。然后，在探頭模塊3中，經(jīng)由控制器模塊2對(duì)電阻器模塊36充電。然后控制器模塊2根據(jù)充電的電阻器模塊的電阻值斷定識(shí)別探頭模塊3。最后，控制器模塊2在識(shí)別探頭模塊3之后根據(jù)本領(lǐng)域公知的公式確定腐蝕速度。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明裝置1經(jīng)由電源14產(chǎn)生一個(gè)電流，經(jīng)過(guò)電纜24傳送到電路板8，而電路板8又將電流導(dǎo)向微控制器16以及導(dǎo)線對(duì)20、22。當(dāng)這么做的時(shí)候，電流通過(guò)導(dǎo)線對(duì)20供給探頭電極38，從而通過(guò)樣品溶液40形成串聯(lián)電路。
微控制器16能夠根據(jù)電阻器模塊36的阻抗電阻值而確定探頭電極38的冶金。一旦探頭電極38得到識(shí)別，則利用公知的線性極化電阻公式就可以確定電極在樣品溶液40中的腐蝕速度。
腐蝕金屬的線性極化電阻是電位與電流強(qiáng)度的關(guān)系曲線在電極的腐蝕電位處的斜率，并且該線性極化電阻反比于腐蝕電流或腐蝕速度。利用一個(gè)簡(jiǎn)單因子，可以由線性極化電阻的測(cè)量值計(jì)算出腐蝕速度。
另外，也必須考慮到溶液電阻即在電極38之間的樣品40的電阻。通常，溶液電阻是測(cè)得的全電阻的重要的一部分，并且必須減除溶液電阻以便得到準(zhǔn)確的線性極化電阻值(與腐蝕速度相關(guān))。溶液電阻與冶金無(wú)關(guān)，并且隨著樣品組分和溫度的變化而改變。
更多地，含水樣品中電極的等效電路是并聯(lián)連接的電阻與電容。電阻是極化電阻Rp，而電容Cp是由于稱為雙層的金屬-液體界面特性而產(chǎn)生的。
例如，可以將一對(duì)探頭電極38等同為與樣品溶液40溶液電阻Rs串聯(lián)連接的兩個(gè)RpCp元件。因此，全直流電阻Rtot，可以表達(dá)為等式Rtot＝Rs+2Rp。
然后通過(guò)本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1直接測(cè)定兩個(gè)電阻Rtot、Rs。由這兩個(gè)電阻的差值得到Rp。由公式mpy＝k/Rp計(jì)算腐蝕速度，其中mpy是密耳每年，而k是本領(lǐng)域公知的一個(gè)比例常數(shù)，與探頭電極38的冶金唯一對(duì)應(yīng)。
為了得到Rtot和Rs，將兩個(gè)探頭電極38加入反轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中運(yùn)算放大器的反饋回路中。使一個(gè)探頭電極38維持在電源14的地電位，而通過(guò)運(yùn)算放大器的輸出驅(qū)動(dòng)另一個(gè)探頭電極38使得流經(jīng)該探頭電極的電流的大小等于特意輸入到運(yùn)算放大器的輸入端的電流值。已知輸入電流i和輸出電壓v，則電阻計(jì)算得出為R＝v/i。
因此，為了測(cè)定腐蝕速度，將直流電流idc輸入探頭電極38以測(cè)定全電阻Rtot。當(dāng)兩個(gè)探頭電極38Cp都充電后，輸出電壓近似等于Rtot×idc。優(yōu)選地，為了避免使探頭電極38極化，電壓變化應(yīng)保持在25mV之內(nèi)并且使用兩種極性步調(diào)(steps)。
然后通過(guò)送給探頭電極38一個(gè)小測(cè)試電流估算Rtot。結(jié)果電壓改變并且通過(guò)微控制器16監(jiān)測(cè)阻抗。利用該結(jié)果，計(jì)算出可以使電壓維持在25mV內(nèi)波動(dòng)適當(dāng)電流值。
然后，將零電流輸入探頭電極38得到電壓V0，隨后輸入將產(chǎn)生大約+25mV(V1)變化的電流idc。然后輸入將產(chǎn)生大約-25mV(V2)變化的電流，緊隨在后執(zhí)行另一次零電流輸入步驟得到電壓V3。在輸入一連串電流的過(guò)程中，可以從這四次讀數(shù)利用公式Rtot＝(2V1-V0+V3-2V2)/4idc計(jì)算出Rtot。
通過(guò)施加1.3kHz方波電流(足夠的電流幅度ipk)產(chǎn)生+/-40mV變化，使用類似步驟測(cè)定Rs。當(dāng)這么做的時(shí)候，雙層電容使得阻抗可以忽略不計(jì)從而使兩個(gè)探頭電極38有效短接。因此，正反峰間隔電壓變化為Rs×ipk。Rs＝V/ipk。一旦測(cè)定了Rs，則從Rtot和Rp減去它，從而計(jì)算出腐蝕速度。因此得到Rp，Rp＝1/2(Rto-Rs)，而腐蝕速度＝k/Rp。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能意識(shí)到，本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置1實(shí)現(xiàn)腐蝕測(cè)量功能包括了很多操作過(guò)程。例如，監(jiān)測(cè)裝置1初始獲得電源14的電池讀數(shù)，通過(guò)微控制器16開(kāi)啟模擬供電，將探頭電極連接到整機(jī)線路中并且如上所述實(shí)現(xiàn)腐蝕測(cè)量。
因此，本發(fā)明的方法為不熟練人員提供了一種測(cè)定腐蝕速度的簡(jiǎn)潔方式，這是因?yàn)閷?duì)于不熟練人員而言該方法計(jì)算腐蝕速度不需要執(zhí)行另外的校準(zhǔn)、規(guī)劃(programming)與監(jiān)測(cè)步驟。在本方法中所有這些步驟都是利用整個(gè)單一監(jiān)測(cè)裝置完成的。
在本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括控制器模塊2；可操作地與控制器模塊2進(jìn)行通信連接的探頭模塊3，其具有至少一個(gè)冶金探頭電極38；以及可操作地與控制器模塊2進(jìn)行通信連接的電阻器模塊，其具有電阻值，其中電阻值使控制器模塊2識(shí)別探頭電極38的冶金類型，如圖1所示。
該系統(tǒng)可進(jìn)一步包括可操作地與控制器模塊2進(jìn)行通信連接的顯示裝置12。而且，系統(tǒng)的控制器模塊2能夠測(cè)定腐蝕速度并且存儲(chǔ)腐蝕速度數(shù)據(jù)。
該系統(tǒng)還能夠通過(guò)控制器模塊2可操作地與臺(tái)式以及便攜式計(jì)算機(jī)化裝置進(jìn)行通信連接。優(yōu)選地，該系統(tǒng)采用電池供電并且是便攜式的。
本發(fā)明的系統(tǒng)為工業(yè)過(guò)程用戶提供了一種單一裝置，其便宜、易于安裝操作、便于攜帶、并且可以與各種計(jì)算機(jī)化裝置進(jìn)行通信連接以便進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。而且，因?yàn)楸景l(fā)明的系統(tǒng)例如監(jiān)測(cè)裝置1是由便宜材料制造的并且結(jié)構(gòu)緊湊，所以整個(gè)系統(tǒng)一旦采用之后進(jìn)行處理不會(huì)再有任何實(shí)質(zhì)性花費(fèi)。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置與系統(tǒng)不具有這種可隨意處理特性。
因此，本發(fā)明的裝置、方法與系統(tǒng)提供了測(cè)定腐蝕速度的簡(jiǎn)潔手段，與目前可以獲取的監(jiān)測(cè)裝置相比精度更高。而且，本發(fā)明的裝置、方法與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、便于攜帶、采用電池供電、在線、可隨意處理、并且花費(fèi)不多，這些都是在先的現(xiàn)有技術(shù)裝置所欠缺的。
應(yīng)能理解，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言就本說(shuō)明書(shū)中描述的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行各種改變和修改是顯而易見(jiàn)的。這些改變和修改只要不背離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)范圍就不會(huì)減少其期望獲取的優(yōu)點(diǎn)。因此，所附的權(quán)利要求意欲覆蓋這些改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種裝置包括控制器模塊；探頭模塊，其可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信連接；以及電阻器模塊，其可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信連接，其中電阻器模塊能夠使控制器模塊識(shí)別探頭模塊的類型。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中探頭模塊包括至少兩個(gè)冶金探頭電極。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中電阻器模塊具有使控制器模塊識(shí)別探頭電極冶金類型的電阻值。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該裝置還包括可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信連接的顯示裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該裝置是便攜的。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該裝置是采用電池供電的。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該裝置是腐蝕檢測(cè)裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中控制器模塊還包括能夠測(cè)定腐蝕速度的微控制器。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中微控制器能夠提供并存儲(chǔ)腐蝕速度數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中控制器模塊能夠可操作地與臺(tái)式以及便攜式計(jì)算機(jī)化裝置進(jìn)行通信連接。
11.一種腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括控制器模塊；探頭模塊，其可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信連接，其具有至少一個(gè)冶金探頭電極；以及電阻器模塊，其可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信連接，其具有電阻值，其中電阻值能夠使控制器模塊識(shí)別構(gòu)成探頭電極的材料類型。
12.如權(quán)利要求11所述的腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還包括可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信連接的顯示裝置。
13.如權(quán)利要求11所述的腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中控制器模塊能夠確定腐蝕速度并存儲(chǔ)腐蝕速度數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求13所述的腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中控制器模塊能夠可操作地與臺(tái)式以及便攜式計(jì)算機(jī)化裝置進(jìn)行通信連接。
15.如權(quán)利要求11所述的腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)是便攜的。
16.如權(quán)利要求11所述的腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)是采用電池供電的。
17.一種測(cè)定腐蝕速度的方法，其包括步驟提供腐蝕監(jiān)測(cè)裝置，所述腐蝕監(jiān)測(cè)裝置包括控制器模塊、可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信連接的探頭模塊、以及可操作地與控制器模塊進(jìn)行通信連接的電阻器模塊；將探頭模塊安設(shè)在溶液中；經(jīng)由控制器模塊對(duì)電阻器模塊充電；控制器模塊根據(jù)充電電阻器模塊的電阻值識(shí)別探頭模塊的類型；以及在識(shí)別探頭模塊之后由控制器模塊測(cè)定腐蝕速度。
18.一種探頭裝置包括電極；具有能夠識(shí)別電極的電阻的電阻器。
19.如權(quán)利要求18所述的探頭裝置，其中電極材料選自銅、鎳、銅鎳合金、鋼、海軍黃銅、它們的派生物以及它們的組合物。
20.如權(quán)利要求18所述的探頭裝置，其中該裝置是便攜的。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于監(jiān)測(cè)工業(yè)過(guò)程的裝置、方法與系統(tǒng)。提供的裝置與系統(tǒng)包括與探頭模塊(3)相連的控制器模塊(2)，探頭模塊(3)具有特定的冶金和電阻器模塊(36)，電阻器模塊(36)能夠測(cè)定特定電阻值以便使控制器模塊(2)識(shí)別探頭(3)冶金。本發(fā)明還提供了一種能夠測(cè)定用于識(shí)別冶金材料類型的電阻值的電阻器裝置。所提供的裝置與系統(tǒng)費(fèi)用便宜、便攜、用電安全、不熟練人員易于安裝操作，可以連接到臺(tái)式的與便攜式的計(jì)算機(jī)化裝置并且可以對(duì)工業(yè)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01N17/02GK1486428SQ01821892
公開(kāi)日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2001年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月12日
發(fā)明者R·H·班克斯, R H 班克斯 申請(qǐng)人:翁德奧納爾科公司