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原文传递一种金属管道腐蚀监测方法及系统

专利名称：	一种金属管道腐蚀监测方法及系统
摘要：	本发明公开一种金属管道腐蚀监测方法及系统，采用1Hz到1kHz可调的正弦交流激励电流源施加于管道被测区域，通过对被测区域的电极矩阵进行采样、信号放大、滤波、锁相放大及数‑模转换，可直接获得各被测电极对之间的电阻，通过对电阻网络的分析，判断管道腐蚀情况。能够节约电能，降低了对电子元件的要求，提高了易燃易爆环境下的安全性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国特种设备检测研究院
发明人：	段汝娇;陈金忠;杨永;何仁洋;孟祥吉;孙明;马义来;黄辉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910517210.0
公开号：	CN110133053A
代理机构：	北京科领智诚知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	陈士骞
分类号：	G01N27/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	100013 北京市朝阳区和平街西苑2号
主权项：	1.一种金属管道腐蚀监测方法，其特征在于，包括：将正向激励电流输入待监测区域的两端，所述待监测区域焊接有电阻网络和对照板；所述电阻网络包括NM个大小相同的电阻；其中，每M个电阻串联连接；N为大于等于1的正整数，M为大于1的正整数；沿电流流经方向，在各电阻两端设置有监测电极；所述相邻电阻之间的距离均为固定距离；所述对照板连接在所述电阻网络所述对照板为与所述管道同材质的金属板，且一端与所述管道电气相连，所述对照板上设置有1个参考电阻，所述参考电阻两端设置有参考电极；测量得到任意两个监测电极之间的压差信号，并将各压差信号和参考电极之间的参考信号输入第一放大电路、第二放大电路、移相电路、锁相放大电路、数模转换电路、主控电路；移相电路用于将第二放大电路输出的信号的相位调整到与参考信号相同相位；锁相放大电路用于放大与所述参考信号相同频率的信号；数模转换电路用于将经所述锁相放大电路输出的模拟信号转换为数字信号；所述主控电路用于按设定的时间间隔对所述数字信号采样，并存储所述采样结果；根据所述采样结果，计算得到所述任意两个监测电极形成的电极对之间管道的纹理特征系数FC：其中，FCki(t)——电极对ki在t时刻的纹理特征系数； vki(0)——电极对ki在监测开始t＝0时的电压； vk0(0)——参考电极对k0在监测开始t＝0时的电压； vki(t)——电极对ki在t时刻的电压； vk0(t)——参考电极对k0在t时刻的电压。 2.根据权利要求1所述的金属管道腐蚀监测方法，其特征在于，所述正向激励电流为1Hz到1kHz频率可调的正向激励电流。 3.根据权利要求1-2所述的金属管道腐蚀监测方法，其特征在于，所述固定距离为管道壁厚度的2-3倍。 4.根据权利要求1-3所述的金属管道腐蚀监测方法，其特征在于，还包括：对于非规则分布在管道外表面的电极，通过以下公式得到电压与壁厚的对应关系：其中，K0(为)第二类修正贝塞尔函数，T为管道壁厚，k2＝iωμσ，ω为频率，μ为磁导率，σ为材料电导率；其中，I为输入正向激励电流的幅值，表示点m与点n之间的距离。 5.根据权利要求1-4所述的金属管道腐蚀监测方法，其特征在于，所述两个监测电极分别位于所述管道上的焊缝两侧。 6.一种金属管道腐蚀监测系统，其特征在于，包括：正向激励电流源，用于将正向激励电流输入管道的待监测区域的两端；电阻网络，所述电阻网络焊接至待监测区域；所述电阻网络包括NM个大小相同的电阻；其中，每M个电阻串联连接；N为大于等于1的正整数，M为大于1的正整数；所述相邻电阻之间的距离均为固定距离；沿电流流经方向，在各电阻两端设置有监测电极；对照板，所述对照板为与所述管道同材质的金属板，且一端与所述管道电气相连，所述对照板上设置有一个参考电阻，所述参考电阻两端设置有参考电极；压差信号监测单元，用于测量得到任意两个监测电极之间的压差信号；第一放大电路，所述第一放大电路是差分放大电路；连接至所述压差信号监测单元；第二放大电路，所述第二放大电路是基于斩波的放大电路；连接至所述第一放大电路；移相电路，连接至所述第二放大电路，用于将第二放大电路输出的信号的相位调整到与参考信号相同相位；锁相放大电路，连接至所述移相电路，用于放大与所述参考信号相同频率的信号；数模转换电路，连接至所述锁相放大电路，用于将经所述锁相放大电路输出的模拟信号转换为数字信号；主控电路，用于按设定的时间间隔对所述数字信号采样，并存储所述采样结果；计算单元，用于根据所述采样结果，计算得到所述两个监测电极形成的电极对之间管道的纹理特征系数FC：其中，FCki(t)——电极对ki在t时刻的纹理特征系数； vki(0)——电极对ki在监测开始t＝0时的电压； vk0(0)——参考电极对k0在监测开始t＝0时的电压； vki(t)——电极对ki在t时刻的电压； vk0(t)——参考电极对k0在t时刻的电压。 7.根据权利要求6所述的金属管道腐蚀监测系统，其特征在于，所述正向激励电流为1Hz到1kHz频率可调的正向激励电流。 8.根据权利要求6-7所述的金属管道腐蚀监测系统，其特征在于，所述固定距离为管道壁厚度的2-3倍。 9.根据权利要求6-8所述的金属管道腐蚀监测系统，其特征在于，所述计算单元还用于：对于非规则分布在管道外表面的电极，通过以下公式得到电压与壁厚的对应关系：其中，K0()为第二类修正贝塞尔函数，T为管道壁厚，k2＝iωμσ，ω为频率，μ为磁导率，σ为材料电导率；其中，I为输入正向激励电流的幅值，表示点m与点n之间的距离。 10.根据权利要求6-9所述的金属管道腐蚀监测系统，其特征在于，所述两个监测电极分别位于所述管道上的焊缝两侧。
所属类别：	发明专利