專利名稱：基于微電極陣列的多通道電偶腐蝕測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量及其自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其是一種用于局部腐蝕研究的多通道電偶腐蝕測(cè)試方法及測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
微電極陣列又稱絲束電極，由多個(gè)微小的金屬或合金電極絲(微電極)按照一定的排列方式組合而成的電化學(xué)傳感器。各個(gè)微電極既可以互相耦合起來(lái)作為一個(gè)整體的大面積金屬電極使用，用于獲取電極/溶液界面上與腐蝕相關(guān)的電化學(xué)平均信息，又能作為獨(dú)立的微小探頭分別測(cè)試各微小區(qū)域的電化學(xué)參數(shù)，獲取電極/溶液界面上的電化學(xué)分布信息。由于微電極陣列技術(shù)在測(cè)試時(shí)不像其他的微區(qū)電化學(xué)測(cè)試技術(shù)(例如掃描電化學(xué)顯微鏡技術(shù)，SECM ;掃描振動(dòng)電極技術(shù)，SVP ;局部電化學(xué)阻抗譜技術(shù)，LEIS)那樣對(duì)電極表面的平整度要求嚴(yán)格，因此，它特別適合用于獲取具有復(fù)雜表面狀態(tài)的腐蝕金屬電極的電化學(xué)分布特征，例如，表面施加涂層、形成腐蝕產(chǎn)物或垢層、附著微生物膜的金屬電極等。
金屬或合金的局部腐蝕主要表現(xiàn)為電極/溶液界面上各部分的腐蝕程度存在明顯差異，局部區(qū)域上的金屬陽(yáng)極溶解速度明顯地大于其余表面區(qū)域的金屬陽(yáng)極溶解速度， 即，該局部區(qū)域產(chǎn)生了陽(yáng)極電流，且電流的大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他區(qū)域，造成該局部區(qū)域極大的腐蝕速率。這主要是由于電極材料固有的不均一性以及腐蝕環(huán)境的不均一性使得電極表面不同區(qū)域的電位有高低差別，于是形成了腐蝕電偶，電位比較高的表面區(qū)域構(gòu)成腐蝕電偶的陰極，電位比較低的表面區(qū)域構(gòu)成腐蝕電偶的陽(yáng)極。因此，可以通過(guò)微電極陣列測(cè)試技術(shù)來(lái)模擬和測(cè)量一個(gè)大面積金屬電極表面各個(gè)微小區(qū)域的電偶腐蝕電流和電位來(lái)獲取其電偶腐蝕的電化學(xué)分布信息。
然而，測(cè)試技術(shù)及測(cè)試儀器的發(fā)展相對(duì)滯后卻成為微電極陣列技術(shù)廣應(yīng)用的一個(gè)瓶頸，有文獻(xiàn)稱曾組建了陣列電極測(cè)試裝置，但是設(shè)備的關(guān)鍵部分——自動(dòng)開關(guān)卻是自行訂制的，在商業(yè)上無(wú)法普及；還有文獻(xiàn)稱組建的絲束電極測(cè)試系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，因此使用很不方便。近來(lái)，有文獻(xiàn)稱采用美國(guó)NI公司的模塊化儀器搭建了一套陣列電極電化學(xué)分布測(cè)試儀，并采用LabVIEW 8. 5軟件編寫了測(cè)控程序，在材料的腐蝕不均一性研究上取得了較大進(jìn)展；然而，由于受硬件配置和數(shù)字萬(wàn)用表接線上的限制，陣列電極的電位掃描和電流掃描需分開進(jìn)行測(cè)試，且測(cè)試的時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致測(cè)量得到的電位數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)的同步性不高，給電偶腐蝕數(shù)據(jù)的解析和研究帶來(lái)一定困難，而且其測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化程度也有待提聞。發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于所述微電極陣列技術(shù)的多通道電偶腐蝕測(cè)試方法及測(cè)試系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種基于微電極陣列的多通道電偶腐蝕測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)試系統(tǒng)包括模塊化硬件測(cè)試系統(tǒng)和可視化軟件測(cè)試系統(tǒng)；所述模塊化硬件測(cè)試系統(tǒng)由機(jī)箱、嵌入式控制器、外設(shè)模塊、儀器模塊四部分組成，所述硬件測(cè)試系統(tǒng)為獨(dú)立主控式硬件測(cè)試系統(tǒng)或遠(yuǎn)程控制式硬件測(cè)試系統(tǒng)，所述獨(dú)立主控式硬件測(cè)試系統(tǒng)的機(jī)箱為集成了所述嵌入式控制器及外設(shè)模塊的PXI機(jī)箱，所述遠(yuǎn)程控制式硬件測(cè)試系統(tǒng)的機(jī)箱為具有集成MXI-Express控制模塊并由臺(tái)式計(jì)算機(jī)或者便攜式計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制的PXI機(jī)箱； 所述獨(dú)立主控式硬件測(cè)試系統(tǒng)的控制方式由運(yùn)行操作系統(tǒng)的所述嵌入式控制器來(lái)獨(dú)立控制，所述遠(yuǎn)程控制式硬件測(cè)試系統(tǒng)的控制方式由運(yùn)行操作系統(tǒng)的所述臺(tái)式計(jì)算機(jī)或者便攜式計(jì)算機(jī)通過(guò)所述MXI-Express控制模塊來(lái)遠(yuǎn)程控制；所述儀器模塊包括采用PXI總線的高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)、第一數(shù)字萬(wàn)用表、第二數(shù)字萬(wàn)用表和微弱電流放大器；所述高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)為按一線M行XN列矩陣配置的高速FET矩陣開關(guān)，其行通道RO至RM的數(shù)量(M+1) 彡4，列通道CO至CN的數(shù)量(N+1)彡微電極的數(shù)量n，并且列通道CO至C(n-l)各自連接微電極陣列中的一個(gè)微電極；所述第一數(shù)字萬(wàn)用表和第二數(shù)字萬(wàn)用表分別用來(lái)測(cè)量微電極陣列中每個(gè)微電極的電偶腐蝕電流和電偶腐蝕電位；將所述高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行電偶電流測(cè)量的兩個(gè)行通道連接到所述微弱電流放大器的兩個(gè)電流輸入測(cè)量端，而將所述微弱電流放大器的兩個(gè)電壓輸出端到所述第一數(shù)字萬(wàn)用表的兩個(gè)電壓輸入測(cè)量端，即，將電流測(cè)量轉(zhuǎn)換為電壓測(cè)量；將所述高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行電偶電位測(cè)量的另外兩個(gè)行通道連接到第二數(shù)字萬(wàn)用表的兩個(gè)電壓輸入測(cè)量端，其中，電壓輸入的低電位測(cè)量端連接一個(gè)參比電極，微電極陣列和參比電極都放置在腐蝕電解池的電解質(zhì)溶液中；所述可視化軟件測(cè)試系統(tǒng)用虛擬儀器軟件LabVIEW編寫。
本發(fā)明還涉及一種使用上述基于微電極陣列的多通道電偶腐蝕測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行的基于微電極陣列的多通道電偶腐蝕測(cè)試方法，所述測(cè)試方法的測(cè)試流程為1)根據(jù)用戶的測(cè)試需求對(duì)高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)、第一數(shù)字萬(wàn)用表、第二數(shù)字萬(wàn)用表和微弱電流放大器進(jìn)行初始化設(shè)置，然后將高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)的列通道CO至C(n-l)逐一連接到其進(jìn)行電偶電流測(cè)量的第一行通道上，實(shí)現(xiàn)所有微電極的耦合；2)耦合了經(jīng)用戶指定的時(shí)間后，對(duì)列通道 CO至C (η-I)逐一執(zhí)行以下五個(gè)步驟操作①通過(guò)高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)將列通道Ci (i = O 至η-I)從第一行通道上斷開并連接到另一個(gè)進(jìn)行電偶電流測(cè)量的第二行通道上；②通過(guò)第一數(shù)字萬(wàn)用表和微弱電流放大器測(cè)量第一和第二行通道之間流過(guò)的電流，即為該通道所連接微電極的電偶腐蝕電流通過(guò)高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)將列通道Ci從第二行通道上斷開并連接到另一個(gè)進(jìn)行電偶電位測(cè)量的第三行通道上通過(guò)第二數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量第三行通道和連接參比電極的第四行通道之間的電位差，即為該通道所連接微電極的電偶腐蝕電位通過(guò)高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)將列通道Ci從第三行通道上斷開并連接到第一行通道上， 使得所有的微電極重新耦合在一起；3)按照流程2)所述步驟，測(cè)量完微電極陣列中所有微電極的電偶腐蝕電流和電偶腐蝕電位后，繪制出微電極陣列的電偶電流和電偶電位的平面分布及按列平均的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并按測(cè)試時(shí)間自動(dòng)保存該次測(cè)量數(shù)據(jù)；4)高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開所有的行通道和列通道，釋放模塊化硬件測(cè)試系統(tǒng)中所有的硬件資源，關(guān)閉所有打開的數(shù)據(jù)文件，退出可視化軟件測(cè)試系統(tǒng)，結(jié)束測(cè)試。
優(yōu)選地，根據(jù)用戶的需求，可多次重復(fù)流程2)和3)中所述測(cè)量操作，獲得并顯示出微電極陣列電偶腐蝕行為的時(shí)空演化規(guī)律。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為5對(duì)每一個(gè)微電極的電流測(cè)量和電位測(cè)量以及對(duì)不同微電極的測(cè)量進(jìn)行高速切換的測(cè)試方法，不僅同一個(gè)微電極的電偶腐蝕電流和電偶腐蝕電位數(shù)據(jù)具有很高的同步性，而且不同微電極之間的電偶腐蝕電流和電位數(shù)據(jù)的同步性也大為提高，可以準(zhǔn)確地獲取電偶腐蝕過(guò)程的信息及其動(dòng)態(tài)變化。
硬件測(cè)試系統(tǒng)由采用PXI總線技術(shù)的模塊化儀器組成，易于搭建，并且可以支持靈活的重新配置，集成度、可靠性高。
基于圖形化開發(fā)環(huán)境LabVIEW編寫的軟件系統(tǒng)，可以根據(jù)需求配置硬件系統(tǒng)功能，自定義后臺(tái)的測(cè)試邏輯，以及前臺(tái)的人機(jī)交互界面。


圖I為基于微電極陣列技術(shù)的多通道電偶腐蝕測(cè)試系統(tǒng)硬件接線示意圖其中 I-高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)，2-用來(lái)測(cè)量電偶腐蝕電流的第一數(shù)字萬(wàn)用表，3-用來(lái)測(cè)量電偶腐蝕電位的第二數(shù)字萬(wàn)用表，4-微弱電流放大器，5-微電極陣列，6-參比電極，7-腐蝕電解池， 8-電解質(zhì)溶液。
圖2為微電極陣列單個(gè)通道的測(cè)試過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施方式
I)獨(dú)立主控式多通道電偶腐蝕測(cè)試系統(tǒng)本測(cè)試系統(tǒng)在不喪失測(cè)試精度的前提下，采用對(duì)微電極陣列中每一個(gè)微電極的電流測(cè)量和電位測(cè)量以及對(duì)所有待測(cè)微電極的測(cè)量進(jìn)行高速切換的測(cè)試方法，可以獲得同一個(gè)微電極的電流測(cè)量和電位測(cè)量之間以及不同微電極的電流測(cè)量和電位測(cè)量之間同步性很高的電偶腐蝕數(shù)據(jù)，即，微電極陣列不同微區(qū)的電化學(xué)分布信息。
硬件測(cè)試系統(tǒng)包括機(jī)箱NI PXI-1042Q、嵌入式控制器NI PXI-8108、便攜式顯示器和鍵盤附件NI PMA-1115、高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)NI PXI_2535、2塊數(shù)字萬(wàn)用表NI PXI-4071 和微弱電流放大器NI PXI-4022。
NI PXI-1042Q是一個(gè)可集成NI PXI_8108、NI PMA-1115的機(jī)箱，可大大縮小硬件測(cè)試系統(tǒng)的體積，同時(shí)又保持了系統(tǒng)的高性能。NI PXI-8108可作為系統(tǒng)的獨(dú)立主控，不僅控制NI PXI-1042Q中的所有儀器模塊，同時(shí)通過(guò)與NI PMA-1115中顯示器和鍵盤等外設(shè)的連接提供人機(jī)交互界面，其上運(yùn)行的軟件測(cè)試系統(tǒng)與NI PXI-1042Q中的各儀器模塊交互， 定義測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)際功能。
在儀器模塊中，NI PXI-2535采用4 x 136 (I線)矩陣配置，具有4個(gè)行通道(R0 R3)、136個(gè)列通道(CO C135)以及高達(dá)50000個(gè)交叉點(diǎn)/秒的切換速度，并且其列通道還可通過(guò)增加級(jí)聯(lián)模塊數(shù)量的方式拓展，在NI PXI-8108的控制下實(shí)現(xiàn)所選擇的微電極與 NI PXI-4071或NI PXI-4022測(cè)試端之間的連接與斷開。2塊NI PXI-4071分別用來(lái)測(cè)量電偶腐蝕電流和電偶腐蝕電位，可滿足絕大部分電偶腐蝕測(cè)試要求，其中電位測(cè)量的精度為七位半，測(cè)量范圍為10 nV 1000 V，輸入阻抗大于101° Ω ;電流測(cè)量的精度為六位半， 測(cè)量范圍為I PA 3 A。NI PXI-4022是一個(gè)高速、高精度的防護(hù)裝置和微弱電流放大器， 其靈敏度為I PA (100 nA量程)，可連接NI PXI-4071測(cè)量噪音為fA級(jí)的pA級(jí)電流信號(hào)。
NI PXI-2535的列通道CO C(n_l) (η為微電極的數(shù)量)分別連接微電極陣列中的每一個(gè)微電極。電偶電流測(cè)量時(shí)，將NI PXI-2535的兩個(gè)行通道(例如R2和R3)接到NI PXI-4022的兩個(gè)電流輸入測(cè)量端，而將NI PXI-4022的兩個(gè)電壓輸出端接到I塊 NI PXI-4071的兩個(gè)電壓輸入測(cè)量端，將電流測(cè)量轉(zhuǎn)換為電壓測(cè)量；電偶電位測(cè)量時(shí)，將NI PXI-2535的另外兩個(gè)行通道(例如RO和Rl)接到另I塊數(shù)字萬(wàn)用表NI PXI-4071的兩個(gè)電壓輸入測(cè)量端上進(jìn)行測(cè)量，其中，電壓輸入的低電位測(cè)量端(例如Rl)須連接一個(gè)參比電極。
軟件測(cè)試流程如下1)根據(jù)用戶的測(cè)試需求對(duì)NI PXI-2535、2塊NI PXI_4071、NI PXI-4022進(jìn)行初始化設(shè)置，然后將NI PXI-2535的所有列通道CO C(n-l)逐一連接到其行通道R3，實(shí)現(xiàn)所有微電極的耦合。2)耦合了經(jīng)用戶指定的時(shí)間后，對(duì)列通道CO C(n-l) 逐一執(zhí)行以下5步操作①通過(guò)NI PXI-2535將列通道Ci (i = O n_l)從行通道R3上斷開并連接到行通道R2上；②通過(guò)NI PXI-4071和NI PXI-4022測(cè)量行通道R2和R3之間流過(guò)的電流，即為該通道所連接微電極的電偶腐蝕電流；③通過(guò)NI PXI-2535將列通道 Ci從行通道R2上斷開并連接到行通道RO上通過(guò)第2塊NI PXI-4071測(cè)量行通道RO 和Rl之間的電位差，即為該通道所連接微電極的電偶腐蝕電位；⑤通過(guò)NI PXI-2535將列通道Ci從行通道RO上斷開并連接到行通道R3上，使得所有的電極絲重新耦合在一起。 3)按照流程2)所述步驟，測(cè)量完微電極陣列中所有微電極的電偶腐蝕電流和電偶腐蝕電位后，繪制出微電極陣列的電偶電流和電偶電位的平面分布及按列平均的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并按測(cè)試時(shí)間自動(dòng)保存該次測(cè)量數(shù)據(jù)。4)根據(jù)用戶的需求，可多次重復(fù)流程2)和3)中所述測(cè)量操作，獲得微電極陣列電偶腐蝕行為的時(shí)空演化規(guī)律。5) NI PXI-2535斷開所有的行通道和列通道，釋放硬件測(cè)試系統(tǒng)中所有的硬件資源，關(guān)閉所有打開的數(shù)據(jù)文件，退出軟件測(cè)試系統(tǒng)，結(jié)束測(cè)試。
獨(dú)立主控式測(cè)試系統(tǒng)提供高性能、緊湊、長(zhǎng)效性的嵌入式解決方案，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，集成度和可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，特別適于惡劣工作現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)使用。
2)遠(yuǎn)程控制式多通道電偶腐蝕測(cè)試系統(tǒng)在不喪失測(cè)試精度的前提下，采用對(duì)微電極陣列中每一個(gè)微電極的電流測(cè)量和電位測(cè)量以及對(duì)所有待測(cè)微電極的測(cè)量進(jìn)行高速切換的測(cè)試方法，可以獲得同一個(gè)微電極的電流測(cè)量和電位測(cè)量之間以及不同微電極的電流測(cè)量和電位測(cè)量之間同步性很高的電偶腐蝕數(shù)據(jù)，即，微電極陣列不同微區(qū)的電化學(xué)分布信息。
硬件測(cè)試系統(tǒng)包括機(jī)箱NI PXI-1033、便攜式計(jì)算機(jī)、快速卡NI PXI-ExpressCard 8360及電纜、高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)NI PXI-2532B、數(shù)字萬(wàn)用表NI PXI-4062 和NI PXI-4071、微弱電流放大器NI PXI-4022。
NI PXI-1033機(jī)箱包括一個(gè)集成MXI-Express控制模塊，便攜式計(jì)算機(jī)可通過(guò)NI PXI-ExpressCard 8360和MXI-Express連接并遠(yuǎn)程控制與獨(dú)立主控式測(cè)試系統(tǒng)相同的PXI 儀器模塊。NI PXI-2532B、NI PXI-4062, NI PXI-4071、NI PXI-4022 等儀器模塊的作用和測(cè)試端連接方式與獨(dú)立主控式測(cè)量系統(tǒng)一致，其中NI PXI-2532B可按4 X 128,8 X 64， 以及16 X 32 (I線)或4 X 64、8 X 32和16 X 16 (2線)矩陣配置，切換速度為2000 個(gè)交叉點(diǎn)/秒，在本發(fā)明中采用4 X 128(1線)配置，具有4個(gè)行通道(R0 R3)、128個(gè)列通道(CO C127)，其列通道也可通過(guò)增加級(jí)聯(lián)模塊數(shù)量的方式拓展，在便攜式計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程控制下實(shí)現(xiàn)所選擇的微電極與NI PXI-4062或NI PXI-4022測(cè)試端之間的連接與斷開。NI PXI-4062用于精度要求不高的電位測(cè)量，而NI PXI-4071配合NI PXI-4022用于精度要求較高的電流測(cè)量。軟件測(cè)試流程與獨(dú)立主控式測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試過(guò)程一致，在此不再贅述。
遠(yuǎn)程控制式測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)輕便小巧，便于移動(dòng)和攜帶，處理能力強(qiáng)，是移動(dòng)型應(yīng)用的理想選擇，例如實(shí)驗(yàn)室和車載測(cè)試等。
權(quán)利要求
1.一種基于微電極陣列的多通道電偶腐蝕測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)試系統(tǒng)包括模塊化硬件測(cè)試系統(tǒng)和可視化軟件測(cè)試系統(tǒng)；所述模塊化硬件測(cè)試系統(tǒng)由機(jī)箱、嵌入式控制器、外設(shè)模塊、儀器模塊四部分組成，所述硬件測(cè)試系統(tǒng)為獨(dú)立主控式硬件測(cè)試系統(tǒng)或遠(yuǎn)程控制式硬件測(cè)試系統(tǒng)，所述獨(dú)立主控式硬件測(cè)試系統(tǒng)的機(jī)箱為集成了所述嵌入式控制器及外設(shè)模塊的PXI機(jī)箱，所述遠(yuǎn)程控制式硬件測(cè)試系統(tǒng)的機(jī)箱為具有集成MXI-Express控制模塊并由臺(tái)式計(jì)算機(jī)或者便攜式計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制的PXI機(jī)箱；所述獨(dú)立主控式硬件測(cè)試系統(tǒng)的控制方式由運(yùn)行操作系統(tǒng)的所述嵌入式控制器來(lái)獨(dú)立控制，所述遠(yuǎn)程控制式硬件測(cè)試系統(tǒng)的控制方式由運(yùn)行操作系統(tǒng)的所述臺(tái)式計(jì)算機(jī)或者便攜式計(jì)算機(jī)通過(guò)所述MXI-Express控制模塊來(lái)遠(yuǎn)程控制；所述儀器模塊包括采用PXI總線的高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)、第一數(shù)字萬(wàn)用表(2)、第二數(shù)字萬(wàn)用表(3)和微弱電流放大器(4);所述高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)為按一線M行XN列矩陣配置的高速FET矩陣開關(guān)，其行通道R(TRM的數(shù)量(M+1)彡4，列通道OTCN的數(shù)量(N+1)彡微電極的數(shù)量n，并且列通道aTC(n-l)各自連接微電極陣列(5)中的一個(gè)微電極；所述第一數(shù)字萬(wàn)用表(2)和第二數(shù)字萬(wàn)用表(3)分別用來(lái)測(cè)量微電極陣列(5)中每個(gè)微電極的電偶腐蝕電流和電偶腐蝕電位；將所述高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)進(jìn)行電偶電流測(cè)量的兩個(gè)行通道連接到所述微弱電流放大器(4)的兩個(gè)電流輸入測(cè)量端，而將所述微弱電流放大器(4)的兩個(gè)電壓輸出端接到所述第一數(shù)字萬(wàn)用表(2)的兩個(gè)電壓輸入測(cè)量端，即，將電流測(cè)量轉(zhuǎn)換為電壓測(cè)量；將所述高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)進(jìn)行電偶電位測(cè)量的另外兩個(gè)行通道連接到第二數(shù)字萬(wàn)用表(3)的兩個(gè)電壓輸入測(cè)量端，其中，電壓輸入的低電位測(cè)量端連接一個(gè)參比電極(6)，微電極陣列(5)和參比電極(6)都放置在腐蝕電解池(7)的電解質(zhì)溶液(8)中；所述可視化軟件測(cè)試系統(tǒng)用虛擬儀器軟件LabVIEW 編寫。
2.一種使用如權(quán)利要求I所述基于微電極陣列的多通道電偶腐蝕測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行的基于微電極陣列的多通道電偶腐蝕測(cè)試方法，所述測(cè)試方法的測(cè)試流程為1)根據(jù)用戶的測(cè)試需求對(duì)高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)、第一數(shù)字萬(wàn)用表(2)、第二數(shù)字萬(wàn)用表(3)和微弱電流放大器(4)進(jìn)行初始化設(shè)置，然后將高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)的列通道OTC(n-l)逐一連接到其進(jìn)行電偶電流測(cè)量的第一行通道上，實(shí)現(xiàn)所有微電極的耦合；2)耦合了經(jīng)用戶指定的時(shí)間后，對(duì)列通道C(TC(η-i)逐一執(zhí)行以下五個(gè)步驟操作①通過(guò)高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)將列通道Ci (i=(Tn-l)從第一行通道上斷開并連接到另一個(gè)進(jìn)行電偶電流測(cè)量的第二行通道上通過(guò)第一數(shù)字萬(wàn)用表(2)和微弱電流放大器(4)測(cè)量第一和第二行通道之間流過(guò)的電流，即為該通道所連接微電極的電偶腐蝕電流；③通過(guò)高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)將列通道Ci從第二行通道上斷開并連接到另一個(gè)進(jìn)行電偶電位測(cè)量的第三行通道上通過(guò)第二數(shù)字萬(wàn)用表(3)測(cè)量第三行通道和連接參比電極￠)的第四行通道之間的電位差，即為該通道所連接微電極的電偶腐蝕電位通過(guò)高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)將列通道Ci從第三行通道上斷開并連接到第一行通道上，使得所有的微電極重新耦合在一起；5)按照流程2)所述步驟，測(cè)量完微電極陣列(5)中所有微電極的電偶腐蝕電流和電偶腐蝕電位后，繪制出微電極陣列(5)的電偶電流和電偶電位的平面分布及按列平均的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并按測(cè)試時(shí)間自動(dòng)保存該次測(cè)量數(shù)據(jù)；4)高速矩陣轉(zhuǎn)換開關(guān)(I)斷開所有的行通道和列通道，釋放模塊化硬件測(cè)試系統(tǒng)中所有的硬件資源，關(guān)閉所有打開的數(shù)據(jù)文件，退出可視化軟件測(cè)試系統(tǒng)，結(jié)束測(cè)試。
3.如權(quán)利要求2所述的基于微電極陣列的多通道電偶腐蝕測(cè)試方法，其特征在于根據(jù)用戶的需求，可多次重復(fù)流程2)和3)中所述測(cè)量操作，獲得并顯示出微電極陣列(5)電偶腐蝕行為的時(shí)空演化規(guī)律。
全文摘要
本發(fā)明屬于測(cè)量及自動(dòng)化領(lǐng)域，是一種多通道電偶腐蝕的測(cè)試方法及測(cè)試系統(tǒng)。對(duì)微電極陣列中每一個(gè)微電極的電流測(cè)量和電位測(cè)量以及對(duì)所有待測(cè)微電極的測(cè)量進(jìn)行高速切換的測(cè)試方法，不僅使每一個(gè)微電極的電偶腐蝕電流和電偶腐蝕電位數(shù)據(jù)具有很高的同步性，而且不同微電極之間的電偶腐蝕電流和電位數(shù)據(jù)的同步性也大為提高，可以準(zhǔn)確地獲取電偶腐蝕過(guò)程的信息及其動(dòng)態(tài)變化。硬件測(cè)試系統(tǒng)由采用PXI總線技術(shù)的模塊化儀器組成，易于搭建，并且可以支持靈活的重新配置，集成度、可靠性高。基于圖形化開發(fā)環(huán)境LabVIEW編寫的軟件系統(tǒng)，可以根據(jù)需求配置硬件系統(tǒng)功能，自定義后臺(tái)的測(cè)試邏輯，以及前臺(tái)的人機(jī)交互界面。
文檔編號(hào)G01N27/416GK102980933SQ20121047794
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者李焰, 劉玉, 張大磊 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)