[发明专利]一种基于阵列四探针电势降技术的腐蚀监测传感器、测量系统及测量分析方法

说明书

本发明提供一种基于阵列四探针电势降技术的腐蚀监测传感器、测量装置及测量分析方法，传感器包括腐蚀敏感元件、温度补偿元件、测试探针、PCB电路板、传感器外壳、接线端子和多芯屏蔽线；腐蚀敏感元件和温度补偿元件位于传感器外壳底部；腐蚀敏感元件和温度补偿元件上方分别设置测试探针，且腐蚀敏感元件和温度补偿元件与测试探针之间电连接，测试探针顶部固定安装于PCB电路板，多芯屏蔽线通过接线端子与PCB电路板电连接，多芯屏蔽线包括若干导线，导线与测试探针一一对应电连接；传感器外壳内部注有环氧树脂灌封胶。本发明提供的监测传感器能够在不破坏腐蚀敏感原件完整性的条件下监测试片的局部腐蚀深度。

技术领域

本发明涉及自动监测技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于阵列四探针电势降技术的腐蚀监测传感器、测量系统及测量分析方法。

背景技术

金属腐蚀问题会造成巨大的损失和严重的安全隐患，全球每年因金属腐蚀造成的经济损失达上千亿美元。由于金属结构物所处自然环境复杂多变，腐蚀往往具有不同的破坏形态，结构物可能发生均匀腐蚀，即金属结构物表面各区域腐蚀速率基本相同；也可能发生非均匀腐蚀，即金属结构物不同区域的腐蚀速率差异明显，导致局部的腐蚀速率大于整体平均的腐蚀速率，腐蚀破坏发生在金属结构物表面的特定区域。相比于均匀腐蚀，非均匀腐蚀所造成的材料损失虽然不大，但由于非均匀的隐蔽性，其危害性却严重的多，在实际工程中，各类腐蚀失效事故大多数为局部破坏。通过在金属结构物周围布置传感器对非均匀腐蚀行为进行监测，掌握腐蚀发生的时间，判断腐蚀的非均匀程度，并测量局部腐蚀速率，根据监测结果可以及时设计合理的腐蚀防护方案，可以提高结构物的安全性，延长金属结构的使用寿命，减少腐蚀带来的经济损失。因此，开发针对非均匀腐蚀的监测技术具有重要工程意义。

现有的基于直接测量的腐蚀监测技术可以分为两类，第一类是单电极测试体系，第二类是多电极测试体系。

单电极测试体系，即在腐蚀环境中放置一个与被监测金属结构物相同材质的电极试片，来模拟该环境中的金属结构物，在不影响电极试片原有腐蚀状态的前提下测试电极试片腐蚀速率，通常采用的技术可分为电化学测试技术和电阻测试技术。电化学测试技术是基于腐蚀电化学本质建立的，通过电化学测试可以实时监测电极试片的腐蚀速率，电阻测试技术是基于欧姆定律建立的一种测量手段，测量结果直接反应的是电极试片的剩余厚度。然而基于上述两种技术的单电极测试体系都只能反应单电极试片的平均腐蚀信息，无法反应局部腐蚀信息，因此无法通过监测结果判断腐蚀类型和腐蚀最严重区域的腐蚀深度。

多电极测试体系，即在腐蚀环境中放置一组与被监测金属结构物相同材质的电极试片，来模拟该环境中的金属结构物，通过测量各个电极之间的电偶电流信息和各个电极的电位信息，建立一些腐蚀模型，计算出各个电极的腐蚀速率，既可以得到腐蚀的非均匀程度，从而判断腐蚀类型，也可以得到最危险区域的腐蚀速率。多电极测试体系依赖于各个电极之间的电偶电流，对于一些高阻介质环境，例如：大气环境、湿度较低的土壤环境、混凝土环境、油气管道顶部环境，通过测量电偶电流换算得到的计算的得到的腐蚀深度不准确，并且电偶电流可能无法测量导致该技术存在测试失效的风险，除此之外，与单电极测试体系相比，多电极体系破坏了原有试片的完整性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于阵列四探针电势降技术的腐蚀监测传感器、测量系统及测量分析方法，可以在不破坏电极完整性的条件下测得整个电极的非均匀腐蚀信息。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于阵列四探针电势降技术的腐蚀监测传感器，包括腐蚀敏感元件、温度补偿元件、测试探针、PCB电路板、传感器外壳、接线端子和多芯屏蔽线；

所述腐蚀敏感元件和所述温度补偿元件位于所述传感器外壳底部，所述腐蚀敏感元件位于所述传感器外壳底面中央，所述温度补偿元件位于所述腐蚀敏感元件侧面；