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腐蝕監(jiān)測(cè)范文第1篇

關(guān)鍵詞：無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備；海洋大氣腐蝕；設(shè)備腐蝕形態(tài)

前言

隨著無(wú)線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，由頻譜傳感器、監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備和天線組成的戶(hù)外部署設(shè)備在沿海地區(qū)、艦船、島礁等環(huán)境的使用日益廣泛。這些長(zhǎng)期曝露在海洋大氣環(huán)境下的無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備，其工作壽命和可靠性與其抵抗鹽霧侵蝕的能力密切相關(guān)。提高設(shè)備的抗蝕性能既是系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，也是無(wú)線電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期工作于海洋大氣環(huán)境時(shí)必須面對(duì)的關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)這一難題，成都華日通訊技術(shù)有限公司組織相關(guān)科研人員進(jìn)行了專(zhuān)題科研攻關(guān)。經(jīng)過(guò)研究腐蝕形成的機(jī)理，采取相應(yīng)的防腐蝕對(duì)策，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，最終取得了較好的效果。按照IEC61969-3防護(hù)要求，工作于戶(hù)外的頻譜傳感器機(jī)箱通常采用IP55以上防護(hù)等級(jí)的全密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了滿足密封狀態(tài)下內(nèi)部電路的傳導(dǎo)散熱要求，箱體金屬構(gòu)件大多采用傳熱性能優(yōu)越的鋁合金材質(zhì)生產(chǎn)。同時(shí)，鋁合金還以其優(yōu)良的電性能和較高的比強(qiáng)度，在各類(lèi)天線構(gòu)件中獲得廣泛應(yīng)用?？梢哉f(shuō)，監(jiān)測(cè)設(shè)備的核心金屬構(gòu)件幾乎全部采用鋁合金材質(zhì)生產(chǎn)。根據(jù)金屬材料腐蝕理論，氯離子對(duì)鋁合金材料具有強(qiáng)烈的腐蝕性[1]。在海洋大氣環(huán)境下，曝露于高鹽霧介質(zhì)中的鋁制構(gòu)件在氯離子作用下將產(chǎn)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備可靠性遭到破壞。監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備的損壞形態(tài)不僅取決于海洋大氣腐蝕特征，也與其具體結(jié)構(gòu)形式密切相關(guān)。需要針對(duì)不同的腐蝕成因，采取科學(xué)、合理的措施，才有可能阻止或減緩腐蝕進(jìn)程的發(fā)生，有效提高設(shè)備的抗腐蝕性能。

1海洋大氣的腐蝕特征

海洋腐蝕環(huán)境可以分為海洋大氣區(qū)、飛濺區(qū)、潮差區(qū)、海水全浸區(qū)、海底泥土區(qū)。處濺區(qū)的構(gòu)件由于表面供氧充足、干濕交替，因而是最嚴(yán)峻的海洋腐蝕環(huán)境[2]。從防腐蝕和維修便利性考慮，海洋環(huán)境下監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備的選址應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離飛濺區(qū)，布置于海洋大氣區(qū)。海洋大氣區(qū)是海水蒸發(fā)形成的含有大量鹽分的大氣環(huán)境，具有高鹽霧、高濕度的特點(diǎn)。對(duì)鋁合金的腐蝕特征主要體現(xiàn)在兩方面：其一是大氣中的溶解鹽直接作用于鋁合金和無(wú)機(jī)材料產(chǎn)生腐蝕；其二是結(jié)晶鹽粒吸濕后在鋁合金表面形成液膜，為腐蝕發(fā)生所需的電化學(xué)反應(yīng)提供活性電解質(zhì)，加速金屬構(gòu)件的腐蝕進(jìn)程。海洋大氣對(duì)設(shè)備的腐蝕性取決于設(shè)備所處位置、降雨量的多少、溫度的高低。數(shù)據(jù)顯示：海洋大氣中氯離子含量隨著離開(kāi)海岸線的距離呈指數(shù)級(jí)降低[3]。因此海岸線附近的腐蝕遠(yuǎn)高于海洋其他區(qū)域。海洋大氣陸上腐蝕范圍一般在距海岸20km左右，距海岸越近、降雨量越小、溫度越高腐蝕就越強(qiáng)，24m處比240m處腐蝕大12倍。對(duì)處于海岸、艦船或島嶼上的無(wú)線電監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備而言，海洋大氣的腐蝕、老化作用是其必須面對(duì)并長(zhǎng)期承受的環(huán)境因素。

2設(shè)備的腐蝕形態(tài)

鋁與氧有極強(qiáng)的親和力，在普通大氣環(huán)境下其表面會(huì)自然形成厚度為0.5~4微米的氧化膜，使鋁處于鈍化狀態(tài)，阻止其與周?chē)h(huán)境繼續(xù)接觸，保護(hù)基體不被腐蝕損壞。但在海洋大氣環(huán)境下，由于氯離子的作用，鈍化膜的防護(hù)作用極易被破壞。如沒(méi)有有效的防護(hù)措施，曝露在腐蝕介質(zhì)中的監(jiān)測(cè)設(shè)備將出現(xiàn)以下幾種腐蝕形態(tài)：

2.1合金成分引起的腐蝕

海洋性氣候的腐蝕介質(zhì)中主要是高濃度的氯離子和促進(jìn)陰極反應(yīng)的溶解氧。由于氯離子的半徑很小，極易透過(guò)膜的孔隙缺陷到達(dá)合金基體。當(dāng)合金中含有加速陰極反應(yīng)的其他金屬成分時(shí)，電解液中的活性陰離子便與這些金屬陽(yáng)離子結(jié)合，生成可溶性氯化物，形成俗稱(chēng)“白斑”的小孔腐蝕。腐蝕的嚴(yán)重程度不僅與介質(zhì)有關(guān)，更與鋁合金的成分有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明[4]：高純鋁具有很強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕性，而含銅鋁合金則對(duì)小孔腐蝕最為敏感。安裝在海洋環(huán)境中的鋁合金天線構(gòu)件，僅幾年時(shí)間就發(fā)生腐蝕，嚴(yán)重部位的表面幾乎完全呈白色粉末狀態(tài)（見(jiàn)圖1），對(duì)天線結(jié)構(gòu)與性能造成較大破壞。究其原因，不僅與腐蝕環(huán)境有關(guān)，應(yīng)該還與材質(zhì)中含有能夠加速腐蝕進(jìn)程的銅元素有關(guān)。因此，對(duì)應(yīng)用于海洋環(huán)境的機(jī)箱、天線等鋁合金構(gòu)件應(yīng)充分重視材料自身的抗腐蝕特性。設(shè)計(jì)時(shí)不僅應(yīng)避免使用鋁-銅系合金，還應(yīng)對(duì)各類(lèi)防銹鋁的實(shí)際含銅量給予高度關(guān)注。

2.2異相金屬接觸引起的腐蝕

由于鋁的自然電位較負(fù)，與異相金屬接觸時(shí)總是處于陽(yáng)極，異相金屬則成為鋁合金電解的陰極體，在電解質(zhì)的作用下發(fā)生電化學(xué)腐蝕，也稱(chēng)電偶腐蝕或雙金屬腐蝕。幾乎所有常用金屬，只要和鋁合金之間存在濕潤(rùn)導(dǎo)電接觸都會(huì)導(dǎo)致鋁的電化學(xué)腐蝕。在各種金屬對(duì)鋁材的電偶腐蝕影響中，尤以銅引起的腐蝕最為嚴(yán)重[4]。電偶腐蝕引起的損壞程度取決于兩種金屬的電位差、陰陽(yáng)極的接觸面積比。實(shí)驗(yàn)證明[5]：電位差越大，陰陽(yáng)極面積比就越大、腐蝕越嚴(yán)重。安裝在沿海地區(qū)的天線，其連接處的腐蝕往往比其他位置嚴(yán)重。圖1中有插座連接的地方以及使用螺栓連接的螺孔都顯現(xiàn)出更嚴(yán)重的腐蝕痕跡（螺孔內(nèi)部已完全呈白色）。造成這種現(xiàn)象的原因，不僅有腐蝕介質(zhì)在合金表面的點(diǎn)蝕結(jié)果，更主要的是連接處存在促使鋁合金電解的其他金屬，兩種金屬在鹽霧介質(zhì)作用下發(fā)生了電偶腐蝕。監(jiān)測(cè)設(shè)備上安裝的各種插座、裝配用到的緊固件其材質(zhì)大都為鋼或銅，當(dāng)它們與鋁合金之間有電解液膜時(shí)則會(huì)發(fā)生電偶腐蝕，對(duì)設(shè)備造成破壞。因此，在天線與機(jī)箱的設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少或避免采用腐蝕電位懸殊的異種金屬材料，裝配中還必需對(duì)產(chǎn)生電偶腐蝕的條件加以控制，無(wú)法控制時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的隔離措施，以便有效避免或減緩電偶腐蝕的發(fā)生。

2.3結(jié)構(gòu)縫隙引起的腐蝕

振子與振子座連接處、箱體與蓋板間、插座與面板間、墊圈與螺釘連接處、搭接焊處、鉚接處均有縫隙存在，在腐蝕介質(zhì)的作用下，縫隙金屬面將發(fā)生腐蝕。腐蝕作用初期，縫隙內(nèi)外腐蝕介質(zhì)中的氧濃度差異不大。隨著腐蝕的進(jìn)行，縫隙內(nèi)的氧很快被消耗?？p隙內(nèi)外腐蝕介質(zhì)因溶解氧濃度不同形成氧濃差電池（也稱(chēng)差異充氣電池），促使縫隙內(nèi)金屬不斷發(fā)生腐蝕?？p隙腐蝕現(xiàn)象與金屬成分關(guān)系不大，但對(duì)縫隙寬度較為敏感。最易發(fā)生腐蝕的縫寬為0.025～0.100mm，這種寬度下鹽霧液膜既能侵入又不會(huì)流失，非常有利于腐蝕進(jìn)程的持續(xù)發(fā)生，是設(shè)計(jì)中必須注意解決的問(wèn)題?？p隙腐蝕的另一特點(diǎn)是其臨界腐蝕電位較低，因此它比點(diǎn)蝕更容易發(fā)生。加之腐蝕發(fā)生在縫隙內(nèi)，縫隙外部腐蝕跡象并不明顯，通常不易被發(fā)現(xiàn)，因而對(duì)設(shè)備具有更大的破壞性。

2.4涂層缺陷引起的腐蝕

當(dāng)有機(jī)涂層與金屬膜層之間因針孔或膜層損壞滲入電解液后，涂層下金屬在氧濃差電池效應(yīng)下被逐步侵蝕，由于其膜下腐蝕路徑呈蠕蟲(chóng)狀，也稱(chēng)絲狀腐蝕。這種腐蝕的活性頭部區(qū)域?yàn)殛?yáng)極，尾部是陰極。由于腐蝕電池兩級(jí)之間是依靠氧濃差維持，因此其活性頭部總是向缺氧方向發(fā)展。當(dāng)接近另一條絲狀腐蝕線時(shí)，活性頭部會(huì)避開(kāi)涂層已破壞的高氧區(qū)而轉(zhuǎn)向涂層尚未破壞的低氧區(qū)，使絲狀腐蝕具有不交叉的典型特征。需要注意的是，絲狀腐蝕是一種膜下腐蝕，且只發(fā)生在有機(jī)涂層與金屬之間，一般不發(fā)生在的氧化膜上面，因而在腐蝕前期往往不易發(fā)覺(jué)，具有很大的隱蔽破壞性。圖2是遭受絲狀腐蝕后的對(duì)數(shù)天線，可以看出很多振子都已出現(xiàn)絲狀腐蝕。左側(cè)上下兩振子的表層金屬已出現(xiàn)嚴(yán)重的蓬松剝離狀態(tài)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與電性能均已遭受破壞。為了減少絲狀腐蝕的產(chǎn)生，鋁合金構(gòu)件的涂覆工藝需要特別注意增強(qiáng)金屬表面和有機(jī)涂層的結(jié)合力。確保涂膜的完整性不被損壞是避免絲狀腐蝕發(fā)生的關(guān)鍵。因此要特別注意在運(yùn)輸、安裝環(huán)節(jié)做好對(duì)涂層的防護(hù)，避免涂膜出現(xiàn)針孔與破損。

2.5加工工藝引起的腐蝕

構(gòu)件加工中涉及焊接和人工時(shí)效，若處理不當(dāng)這些工藝過(guò)程，往往會(huì)導(dǎo)致合金元素或金屬間化合物沿晶界沉淀析出，相對(duì)于晶粒形成陽(yáng)極，在海洋性氣候下構(gòu)成腐蝕電池，引起晶間腐蝕。尤其需要注意的是鋁-銅-鎂系、鋁-鋅-鎂系合金對(duì)晶間腐蝕敏感性較強(qiáng)，在海洋性氣候下應(yīng)避免采用該類(lèi)合金。晶間腐蝕帶來(lái)的另一不利因素是在加工應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下還可誘發(fā)應(yīng)力腐蝕，最終使構(gòu)件產(chǎn)生裂紋、斷裂，喪失使用功能。晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕都與構(gòu)件的加工有關(guān)，即：構(gòu)件加工工藝不僅僅關(guān)乎結(jié)構(gòu)變形帶來(lái)的尺寸精度問(wèn)題，同時(shí)還是發(fā)生腐蝕的內(nèi)在誘因。因此，在接收機(jī)機(jī)箱、天線構(gòu)件的加工中必須制定合理的工藝路線，控制和減少各類(lèi)應(yīng)力產(chǎn)生的外在原因，避免金屬中合金元素沿晶界的沉淀析出，以此破壞原電池產(chǎn)生的條件。

3設(shè)備的防腐蝕措施

由于戶(hù)外監(jiān)測(cè)設(shè)備具有上述腐蝕形態(tài)中的全部工況，加之其在系統(tǒng)可靠性中所處的地位，成為海洋大氣環(huán)境下監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備防腐研究的重點(diǎn)。從前述分析不難看出，設(shè)備的防腐蝕是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工作。需要在材料選擇、加工工藝、氧化工藝、密封設(shè)計(jì)、涂覆處理、安裝緊固處理等諸多方面采取針對(duì)性措施，才能有效提高其抵抗鹽霧侵蝕的能力。

3.1合金材料的選用

監(jiān)測(cè)設(shè)備材料的選擇除了考慮其常規(guī)力學(xué)性能、物理性能、加工性能外，還必須考慮材料的耐蝕性能。由于監(jiān)測(cè)測(cè)向設(shè)備自身并不作為力學(xué)構(gòu)件使用，因而在海洋性氣候環(huán)境下應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注材料的耐蝕性和加工工藝性。從多種文獻(xiàn)資料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，鋁-銅系合金中的銅離子在與海洋大氣中的氯離子接觸后具有強(qiáng)烈的腐蝕誘發(fā)作用，需要嚴(yán)格避免使用。常用的LY12鋁合金只能適用于內(nèi)陸氣候，在海洋性氣候下并不具有抵抗腐蝕的優(yōu)勢(shì)。即便標(biāo)注為防銹鋁的材料也要注意其生產(chǎn)廠家，避免使用小廠產(chǎn)品（小廠產(chǎn)品含銅量往往得不到保證）。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在充分了解設(shè)備安裝使用環(huán)境的基礎(chǔ)上，合理確定抗蝕面和導(dǎo)電面界限，以便于氧化膜的可靠形成；合理確定開(kāi)孔位置與數(shù)量，盡量減少所需密封通道；選用高質(zhì)量的導(dǎo)電密封材料，并按30%~50％壓縮量確定嵌入槽的公差與尺寸；為了減少和防止縫隙腐蝕的發(fā)生，設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)合面縫隙應(yīng)采取措施，提出合理的形狀、位置公差要求，避免因貼合不嚴(yán)形成敏感縫隙，從源頭消除差異充氣電池產(chǎn)生的條件，對(duì)無(wú)法避免的敏感縫隙，應(yīng)在外部設(shè)計(jì)消縫溝槽，減少電解液的進(jìn)入與滯留；散熱翅片設(shè)計(jì)應(yīng)避免尖角、銳邊，減小熱量集中對(duì)氧化膜的生成影響，盡量不用異種金屬，減少電偶腐蝕產(chǎn)生條件。

3.3加工工藝

全密封接收機(jī)機(jī)箱的生產(chǎn)涉及焊接和大面積散熱翅片加工，容易產(chǎn)生和積累加工應(yīng)力。為了避免晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕，加工中應(yīng)減小吃刀深度、減緩進(jìn)刀速度，在應(yīng)力集聚工序后均應(yīng)進(jìn)行人工時(shí)效處理，消除或減小材料內(nèi)部的微觀應(yīng)力和加工應(yīng)力。避免和減少晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕的出現(xiàn)。對(duì)具有密封界面構(gòu)件的加工，要嚴(yán)格控制裝夾應(yīng)力，確保其加工平面度符合設(shè)計(jì)要求。

3.4氧化膜處理

常用的鋁合金氧化膜有兩種形式，一種是具有良好導(dǎo)電性的化學(xué)氧化膜（分為酸性和堿性氧化），另一種是具有高硬度、高耐磨性的陽(yáng)極氧化膜，后者以其致密、厚實(shí)的膜層優(yōu)勢(shì)擁有遠(yuǎn)高于天然氧化膜的抗腐蝕性能。但陽(yáng)極氧化膜30V/μm擊穿電壓帶來(lái)的高絕緣性卻無(wú)法滿足接收傳感設(shè)備對(duì)電氣性能、屏蔽性能的要求，這也是電子設(shè)備通常直接采用化學(xué)氧化膜（導(dǎo)電氧化）加涂覆方式進(jìn)行表面處理的重要原因。通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝，華日海洋環(huán)境戶(hù)外設(shè)備合理地將兩種氧化膜的優(yōu)點(diǎn)集于一體。使其不僅具有良好的電氣性能與屏蔽性能，而且還擁有優(yōu)異的耐磨性和高抗蝕性。這一氧化膜處理工藝有效解決了天線振子的連接與防護(hù)矛盾，也為采用有機(jī)涂層后易導(dǎo)致絲狀腐蝕的天線構(gòu)件提供了新的解決措施。需要指出的是，兩種氧化膜都有多種生成工藝，其抗蝕性能因工藝方法和工藝參數(shù)不同而差異較大。本次研究中，通過(guò)對(duì)比分析不同工藝下氧化膜的抗蝕性能參數(shù)，優(yōu)選出有利于提高設(shè)備防護(hù)性能的氧化膜生成工藝。實(shí)驗(yàn)表明：按選定工藝方法生成的陽(yáng)極氧化膜，在不噴涂任何有機(jī)防護(hù)涂層的情況下，直接曝露在富含銅離子的酸性鹽霧環(huán)境中。其承受腐蝕的能力也遠(yuǎn)高于軍品鹽霧防護(hù)所規(guī)定的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，顯示出良好的抗蝕性能。

3.5涂覆處理

從鋁合金的腐蝕機(jī)理可知，氯離子對(duì)氧化膜的穿透是造成金屬基體腐蝕的根本原因。因而，在氧化膜的表面增加對(duì)腐蝕介質(zhì)有隔離作用的有機(jī)涂層可以大大提高抗蝕層厚度，降低電解液與氧化膜的接觸幾率，進(jìn)而減緩氯離子對(duì)氧化膜的侵蝕進(jìn)程。從涂層的耐蝕性、耐候性、附著性考慮，監(jiān)測(cè)設(shè)備底層應(yīng)采用適用于有色金屬的環(huán)氧類(lèi)防腐底漆，面漆采用具有較強(qiáng)耐候性、抗腐性的改性丙烯酸涂料。從防腐效果看，光澤不積水的漆膜可以有效減少腐蝕介質(zhì)的存留，破壞腐蝕電池產(chǎn)生的條件。常用的橘紋漆面、磨砂漆面、噴砂面不宜用于海洋大氣環(huán)境。鑒于涂覆工藝與產(chǎn)品最終抗蝕性的密切關(guān)系，本文研究過(guò)程中對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的噴涂方式、涂覆層數(shù)、涂層膜厚、間隔時(shí)間等提出了具體要求，并進(jìn)行了相應(yīng)驗(yàn)證。需要注意的是噴涂前基體表面應(yīng)參照ISO8504進(jìn)行清潔處理，以提高附著性、避免和減少絲狀腐蝕的產(chǎn)生。

3.6裝配處理

分析設(shè)備的腐蝕形態(tài)可知，其抵抗電偶腐蝕、縫隙腐蝕的能力相當(dāng)一部分是由裝配環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。因此監(jiān)測(cè)設(shè)備的裝配應(yīng)遵循以下原則：（1）由于電偶腐蝕主要存在于異種金屬的接觸處，因此需對(duì)緊固件、插接件的非導(dǎo)電面涂絕緣膠或加裝絕緣墊后裝入，以阻斷電氣接觸；（2）無(wú)法避免電氣接觸時(shí)，異種金屬構(gòu)件應(yīng)選用腐蝕電位與鋁相近的材料，緊固件可進(jìn)行鍍鎘處理，以減小電偶腐蝕對(duì)箱體造成的危害；（3）對(duì)彈墊、平墊間的縫隙，箱蓋與箱體間的縫隙，插座與面板間的縫隙均應(yīng)采用聚氨酯彈性密封膠填充，以減少縫隙腐蝕的發(fā)生；（4）裝配完成后應(yīng)對(duì)所有緊固件、插接件外露部分噴涂聚氨酯清漆實(shí)現(xiàn)表面隔離防護(hù)，避免不同金屬外露部分通過(guò)表面電解液膜構(gòu)成腐蝕回路。

4設(shè)備的防腐蝕驗(yàn)證

海洋大氣環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的腐蝕是一個(gè)多因素作用下的緩慢、漸進(jìn)過(guò)程，通常采用鹽霧試驗(yàn)方法對(duì)產(chǎn)品抗蝕能力與防護(hù)措施的合理性進(jìn)行評(píng)估驗(yàn)證。圖3CASS試驗(yàn)后的戶(hù)外機(jī)箱常見(jiàn)的鹽霧試驗(yàn)有：中性鹽霧試驗(yàn)（NSS）、乙酸鹽霧試驗(yàn)（ASS）、銅加速乙酸鹽霧試驗(yàn)（CASS）三種。其中NSS是軍品防腐蝕驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)方法，CASS的腐蝕加速性為NSS試驗(yàn)的8倍。為驗(yàn)證本文防腐措施的有效性，采用CASS標(biāo)準(zhǔn)對(duì)海洋環(huán)境戶(hù)外機(jī)箱進(jìn)行了與軍品驗(yàn)收時(shí)間要求相同的抗蝕性試驗(yàn)（見(jiàn)圖3），結(jié)果顯示：機(jī)箱表面無(wú)點(diǎn)蝕及起泡空鼓現(xiàn)象，漆膜光澤亮麗，內(nèi)置電路板卡，導(dǎo)電結(jié)合面完好如初，無(wú)任何腐蝕跡象，防腐效果符合設(shè)計(jì)期望。

5結(jié)束語(yǔ)

由于腐蝕介質(zhì)的不同，工作于海洋大氣環(huán)境的無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上都與內(nèi)陸設(shè)備有著較大的區(qū)別。本文所提出的防腐措施為提高該類(lèi)設(shè)備的防腐性能積累了經(jīng)驗(yàn)，為無(wú)線電監(jiān)測(cè)設(shè)備在海洋大氣環(huán)境下的可靠應(yīng)用提供了技術(shù)借鑒。

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腐蝕監(jiān)測(cè)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】雜散電流燃?xì)夤艿栏g監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU996.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

隨著供電設(shè)施（高壓線、電氣化鐵路等）的大量興建和用電場(chǎng)所（施工工地、地下采礦設(shè)施等）的與日俱增，電氣化設(shè)施會(huì)對(duì)其附近管道產(chǎn)生動(dòng)態(tài)雜散電流干擾，使管道的交、直流電壓產(chǎn)生一定程度的波動(dòng)。管道的交流干擾源主要來(lái)自高壓線與電氣化鐵路。高壓線對(duì)管道的交流干擾主要是持續(xù)性的干擾，干擾形式為感性耦合，干擾值在一定區(qū)間內(nèi)波動(dòng)。電氣化鐵路對(duì)管道的干擾主要為間歇性的干擾，干擾形式亦為感性耦合。列車(chē)在兩個(gè)供電區(qū)間通過(guò)時(shí)，供電線路會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生一定的干擾，當(dāng)列車(chē)加速時(shí)，由于用電量增加，供電線路對(duì)管道的干擾影響增大。

一、雜散電流干擾腐蝕原理

雜散電流的主要來(lái)源是直流電氣化鐵路、直流電解設(shè)備接地極、陰極保護(hù)系統(tǒng)中的陽(yáng)極地床等。其中以直流電氣化鐵路引起的雜散電流干擾腐蝕最為嚴(yán)重。當(dāng)直流電流沿地面敷設(shè)的鐵軌流動(dòng)時(shí)，直流電流除了在鐵軌上流動(dòng)，還會(huì)從鐵軌絕緣不良處泄漏到大地，在大地的金屬管道上流動(dòng)，然后返回電源。這部分泄漏的電流稱(chēng)為雜散電流。

雜散電流的流動(dòng)過(guò)程形成了2個(gè)由外加電位差建立的腐蝕電池，一個(gè)是電流流出鐵軌進(jìn)入管道處，鐵軌是腐蝕電池的陽(yáng)極，管道為陰極，不腐蝕；另一個(gè)是電流流出管道返回鐵軌處，這時(shí)管道是腐蝕電池的陽(yáng)極，鐵軌則是陰極，不腐蝕。圖1給出了管道電位的變化圖。由圖1可判斷出管道腐蝕電池的陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)以及雜散電流最強(qiáng)的部位。通常沒(méi)有雜散電流時(shí)腐蝕電池兩極電位差僅0.65 V左右，雜散電流存在時(shí)管道電位可達(dá)8~9 V。因此，雜散電流干擾對(duì)金屬管道的腐蝕比一般的土壤腐蝕要強(qiáng)烈得多。

圖1為雜散電流對(duì)管道的干擾示意圖，雜散電流必須在某一部位從外部流到受影響的管道上，再流到受影響管道的某些特定部位，并在這些特定部位離開(kāi)受影響的管道進(jìn)入大地，返回到原來(lái)的直流電源；其它直流干擾源產(chǎn)生的雜散電流腐蝕也具有同樣的回路特點(diǎn)。

在雜散電流流出的部位，管體將發(fā)生快速腐蝕。腐蝕的嚴(yán)重程度遵循法拉第定律(與流出的雜散電流量成正比，與金屬材料的電化學(xué)當(dāng)量成正比)，即：

式中：ΔW——雜散電流造成的管體腐蝕量，g；

N——管體金屬的原子量；

I——雜散電流強(qiáng)度，A；

T——雜散電流對(duì)受影響管道的作用時(shí)間(流出的時(shí)間)，s；

n——管體金屬的化合價(jià)；

F——法拉第常數(shù)。

雜散電流在單位面積的管體上產(chǎn)生腐蝕的速度表示為：

雜散電流造成管道腐蝕時(shí)，其管體(雜散電流流出處)的陽(yáng)極反應(yīng)為：

FeFe+2+2e-

已知：N=55.84 g，n=2，F(xiàn)=26.8 A·h。假設(shè)雜散電流的強(qiáng)度為1 mA，雜散電流流出處的管體面積(防腐層破損面積)為1 cm2，于是：

VSC=10.4 g/(m2·h)

取鋼質(zhì)管體的密度為7.80 g/cm3，于是，雜散電流在上述假定條件下引起管體腐蝕的速度為：

VSC=11.68 mm/a≈1 mm/月

當(dāng)受干擾的管體上有1 cm2的防腐層破損，且在該處有1 mA的雜散電流流出時(shí)，雜散電流對(duì)管體的腐蝕速率為1 mm/月。當(dāng)雜散電流的強(qiáng)度比1 mA更大，或流出的面積比1 cm2更小時(shí)，管體的腐蝕速率會(huì)更高。

圖1雜散電流對(duì)管道的干擾

二、雜散電流對(duì)燃?xì)夤艿赖挠绊?/p>

1、直流雜散電流對(duì)燃?xì)夤艿赖挠绊?/p>

(1)腐蝕強(qiáng)度危害大。埋地金屬燃?xì)夤艿罒o(wú)雜散電流時(shí)，只有自然腐蝕，大部分為原電池型，驅(qū)動(dòng)電位差只幾百毫伏，腐蝕電流只幾十毫安；而雜散電流干擾腐蝕時(shí)是電解電池原理，電位可達(dá)幾伏，電流最大可能上百安。根據(jù)法拉第電解定律，1A的電流通過(guò)鋼管表面流向土壤溶液一年可溶解約10 kg，由此可看出直流雜散電流干擾腐蝕相對(duì)其它原因引起的腐蝕嚴(yán)重得多。

(2)范圍廣，隨機(jī)性強(qiáng)。雜散電流干擾腐蝕范圍大，特別是地鐵的雜散電流幾乎影響整個(gè)城區(qū)的地下金屬管網(wǎng)；軌道與地的絕緣電阻，管道的防腐絕緣層電阻，土壤電阻率、電流大小等都是變化的，因此雜散電流流向也是隨機(jī)的，給防護(hù)帶來(lái)一定難度。

2、交流雜散電流對(duì)燃?xì)夤艿赖挠绊?/p>

電氣化鐵路在運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)相鄰的地下金屬管道會(huì)產(chǎn)生交流干擾。國(guó)內(nèi)外對(duì)交流干擾研究結(jié)果均表明，交流干擾對(duì)地下金屬管道的危害很大，在故障狀態(tài)下瞬間感應(yīng)電壓可能擊穿管道的絕緣層、絕緣法蘭，甚至擊毀陰極保護(hù)設(shè)備并對(duì)生產(chǎn)操作人員人身安全造成威脅；此外交流電的存在可引起電極表面的去極化作用，加劇管道腐蝕，交流干擾可加速防腐層的老化，引起防腐層的剝離，干擾陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，使?fàn)奚?yáng)極系統(tǒng)發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)，降低犧牲陽(yáng)極的電流效率，致使管道得不到有效的防腐保護(hù)。

二、埋地燃?xì)夤艿赖碾s散電流監(jiān)測(cè)

1、管道電位波動(dòng)檢測(cè)

埋地燃?xì)夤艿朗艿降碾s散電流干擾多為動(dòng)態(tài)干擾，表現(xiàn)為管地電位和干擾電流連續(xù)動(dòng)態(tài)波動(dòng)、隨機(jī)突變等特征，可以采用管地電位波動(dòng)檢測(cè)方法，對(duì)管地電位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)電位變化幅度超過(guò)50 mV時(shí)，確定存在雜散電流干擾，且監(jiān)測(cè)時(shí)間不少于30 min.圖2是某單位利用DATA-LOGGER數(shù)據(jù)記錄儀，追蹤某個(gè)測(cè)試樁處管地電位隨時(shí)間的波動(dòng)情況。每3 s采集1個(gè)數(shù)據(jù)。陰保通電電位波動(dòng)范圍為-1 764~-1 445 mV，電位波動(dòng)幅度319 mV，評(píng)估報(bào)告中評(píng)定該處有較強(qiáng)連續(xù)性雜散電流。

圖2 管地電位連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

2、基于SCM的動(dòng)態(tài)雜散電流檢測(cè)

短時(shí)間的管地電位監(jiān)測(cè)不能判斷在役城鎮(zhèn)埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿朗欠翊嬖谄茡p點(diǎn)，因此，可以利用2~4個(gè)智能感應(yīng)器進(jìn)行測(cè)量，能夠判斷雜散電流的方向以及雜散電流在管道上的流進(jìn)點(diǎn)、流出點(diǎn)，為管道的運(yùn)行維護(hù)、排流改造以及陰極保護(hù)提供依據(jù)。圖3所示為利用SCM測(cè)試的雜散電流時(shí)變圖，其中，圓形羅盤(pán)處粗箭頭指示管道方向(正上為北向)，細(xì)箭頭指示雜散電流的方向，移動(dòng)智能感應(yīng)器，根據(jù)雜散電流大小、方向的改變，可以判斷雜散電流在管道上的流進(jìn)、流出點(diǎn)。

圖3 SCM雜散電流測(cè)試

三、雜散電流腐蝕防護(hù)措施

管道沿線與高壓輸電線路近距離平行敷設(shè)時(shí)，高壓輸電線、電氣化鐵路會(huì)對(duì)管道造成干擾，加劇管道的腐蝕，因此管道應(yīng)盡量遠(yuǎn)離交流、直流干擾源，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

1、盡量避開(kāi)干擾源

根據(jù)線路雜散電流源的勘察結(jié)果，管道布線時(shí)在符合安全要求的前提下，合理選擇走向，避開(kāi)地鐵、電氣化鐵路、輸變線路等雜散電流干擾源。對(duì)于受雜散電流干擾管道增設(shè)絕緣法蘭，將擾的管道與主干線分隔開(kāi)，目前國(guó)內(nèi)外沒(méi)有對(duì)管道與電氣化鐵路的安全間距的專(zhuān)門(mén)規(guī)定，參照目前相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)GB50251－200《3輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》。

2、排流保護(hù)措施

排流保護(hù)措施不同于管道的防腐設(shè)計(jì)，需按《SY/T 0017-2006 埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行干擾源側(cè)及管道側(cè)測(cè)定，根據(jù)具體情況進(jìn)行方案確定。排流保護(hù)措施通常采用直接排流、極性排流、強(qiáng)制排流、接地排流四種方案：

a)管/地電位偏移穩(wěn)定在正方向時(shí)，可采用直接排流保護(hù)措施。通過(guò)導(dǎo)線將管道和干擾源測(cè)的負(fù)極直接連通，使管道中的干擾電源引入干擾源的負(fù)極。此法適用于牽引變電所附近，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、效果好，但范圍有限。

b)管/地電位正、負(fù)極變時(shí)，可采用極性排流保護(hù)措施。它是通過(guò)一極性排流器(一般為二極管)將管道和回流軌道連通，當(dāng)管道上出現(xiàn)正電位時(shí)可把管道中的雜散電流排出，出現(xiàn)負(fù)電位時(shí)排流器不導(dǎo)通，可防雜散電流的進(jìn)入。此法安裝方便、應(yīng)用廣，但管道距軌道遠(yuǎn)時(shí)效果不好。

c)強(qiáng)制排流主要用于管/地電位正、負(fù)極變，電位差小，且環(huán)境腐蝕較強(qiáng)的情況下使用。通過(guò)強(qiáng)制排流器將管道和軌道連通，雜散電流通過(guò)強(qiáng)制排流器的整流環(huán)排放到軌道上，當(dāng)無(wú)雜散電流時(shí)，強(qiáng)制排流器給管道提供一陰極保護(hù)電流，使管道處于陰極保護(hù)狀態(tài)。此法保護(hù)范圍大，地鐵停運(yùn)時(shí)可對(duì)管道提供陰極保護(hù)，但對(duì)軌道電位分布有影響，需要外加電源。

d)排流保護(hù)系統(tǒng)的管理和監(jiān)測(cè)是保證管道排流保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。管道的排流保護(hù)系統(tǒng)管理采取日常管理和重點(diǎn)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式，對(duì)管道排流和陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)的記錄和分析，對(duì)重點(diǎn)管段的排流保護(hù)狀況進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，并針對(duì)雜散電流干擾狀況的變化及時(shí)調(diào)整排流保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

3、陰極保護(hù)

雜散電流是隨時(shí)間不斷變化的，多數(shù)情況下雜散電流表現(xiàn)得不十分明顯，因而管道的自然腐蝕仍會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位，因此排流保護(hù)必須與陰極保護(hù)相結(jié)合才能有效遏制管道的腐蝕。

4、管道均壓

在相鄰管道間加設(shè)管道均壓裝置。這些裝置有助于平衡相鄰管道間的電位，緩解管道間的相互干擾。

5、加強(qiáng)日常維護(hù)

為改善管道防腐層絕緣狀況，采取檢修、補(bǔ)漏與大修相結(jié)合的方式，每年均進(jìn)行管道防腐層的檢漏修補(bǔ)工作，以提高管道防腐層質(zhì)量，為有效地進(jìn)行排流保護(hù)打下較好的基礎(chǔ)。同時(shí)開(kāi)展智能清管作業(yè)，對(duì)重點(diǎn)地段管道的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確保油氣管道安全運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

雜散電流會(huì)對(duì)管道本體造成嚴(yán)重的腐蝕，對(duì)管道的安全運(yùn)行具有極大的危害，如果不及時(shí)修補(bǔ)，將會(huì)發(fā)生泄漏事故。通過(guò)檢驗(yàn)及論證，雜散電流檢測(cè)儀(SCM)能夠有效地檢測(cè)并發(fā)現(xiàn)雜散電流，因此在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行專(zhuān)業(yè)性檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)修補(bǔ)整改，是燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)行的重要保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐永祥，宋生奎，朱坤鋒.油氣管道的雜散電流腐蝕防護(hù)措施[J].石油化工建設(shè). 2007(04)

腐蝕監(jiān)測(cè)范文第3篇

關(guān)鍵詞：金屬腐蝕 檢測(cè) 無(wú)損檢測(cè) 電化學(xué)

1、腐蝕檢測(cè)

腐蝕檢測(cè)是對(duì)設(shè)備和構(gòu)件的腐蝕狀態(tài)、速度以及某些與腐蝕相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。其主要目的是：

1）確定系統(tǒng)的腐蝕狀況，給出明確的腐蝕診斷信息。

2）通過(guò)檢測(cè)結(jié)果制定維護(hù)和維修策略、調(diào)節(jié)生產(chǎn)操作參數(shù)，從而控制腐蝕的發(fā)生與發(fā)展，使設(shè)備處于良性運(yùn)行狀態(tài)。

2、腐蝕檢測(cè)的常用方法

腐蝕檢測(cè)的方法主要有機(jī)械法、無(wú)損檢測(cè)法以及電化學(xué)法。隨著現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型的檢測(cè)技術(shù)在腐蝕檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

2.1機(jī)械方法

機(jī)械方法主要包括表觀檢查、掛片法和警戒孔監(jiān)視法等手段。

表觀檢查是最基本的腐蝕檢查方法，一般是指用肉眼或低倍放大鏡觀察設(shè)備或試樣的表面形態(tài)、環(huán)境介質(zhì)的變化情況和腐蝕產(chǎn)物的狀態(tài)；掛片法是將裝有試片的支架固定在設(shè)備內(nèi)，在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的腐蝕后，取出支架和試片，進(jìn)行表觀檢查和測(cè)定失重；警戒孔監(jiān)視法是在設(shè)備或管道的腐蝕敏感部位的外壁上鉆出一些精確深度的小孔，其深度使得剩余壁厚等于腐蝕裕量，或?yàn)楦g裕量的一部分，由于腐蝕或沖蝕的作用，使剩余壁厚逐漸減少，直至警戒孔處產(chǎn)生小的泄漏。此外還可用“分級(jí)”警戒孔測(cè)量實(shí)際腐蝕速度。

2.2無(wú)損檢測(cè)方法檢測(cè)現(xiàn)狀

金屬材料無(wú)損傷檢測(cè)是通過(guò)利用聲、光、熱、電、磁等由于金屬材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形態(tài)以及變化所做出的反應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)，從而查明材料內(nèi)部是否存在異常或者缺陷。以下就對(duì)幾種常用無(wú)損傷檢測(cè)方法的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析：

激光無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)是指由于激光本身所具有的性能，通過(guò)給被測(cè)材料增加加使其產(chǎn)生形變，材料內(nèi)部存在異?；蛘呷毕莶课坏男巫兞颗c正常部位存在差異，而此時(shí)激光可以將通過(guò)對(duì)檢測(cè)材料施加荷載作用前后所形成的信息圖像的疊加來(lái)反映其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在缺陷。但是激光無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)的成本較高、安全性差，仍處于發(fā)展完善的階段。目前激光無(wú)損傷檢測(cè)主要應(yīng)用于高溫條件、不易接近的樣品以及超薄超細(xì)的樣品檢測(cè)下。例如熱鋼材的無(wú)損傷線檢測(cè)、放射性樣品的檢測(cè)等。而且由于激光束可入射到檢測(cè)材料的任何部位，可以用來(lái)檢測(cè)金屬材料形狀不規(guī)則的樣品。

滲透檢測(cè)是利用毛細(xì)現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)的一種無(wú)損檢測(cè)方法，適用于各種金屬和非金屬材料，不受材質(zhì)的限制，對(duì)材料表面的開(kāi)口式缺陷（如裂紋等）能進(jìn)行有效檢查，但是對(duì)于表面粗糙以及疏松多孔性材料，應(yīng)用受到了一定的限制。

射線無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)利用X射線、射線以及中子射線等穿過(guò)檢測(cè)材料時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)度衰減變化進(jìn)行檢測(cè)的方法。由于穿過(guò)檢測(cè)材料的射線強(qiáng)度不同，可以反映出檢測(cè)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否存在異?；蛘呷毕?，一旦材料中存在缺陷就會(huì)破壞射線的連續(xù)性，而這種不連續(xù)的射線在X射線膠片上的感光程度也存在差異，然后呈現(xiàn)出不連續(xù)的圖像信息。近年來(lái)射線無(wú)損傷檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)小型、復(fù)雜或者精密的金屬鑄件以及鍛件，進(jìn)行無(wú)損傷檢驗(yàn)和尺寸測(cè)量，航空工業(yè)復(fù)合型型材料的檢測(cè)以及金屬組件結(jié)構(gòu)的無(wú)損傷檢測(cè)等。

紅外檢測(cè)主要是檢測(cè)工件表面上由于缺陷處材料溫度的變化。與腐蝕有關(guān)的現(xiàn)象如設(shè)備泄漏，傳熱設(shè)備結(jié)垢等都可以提供紅外測(cè)量訊號(hào)。紅外檢測(cè)方法易受環(huán)境溫度、局部空氣擾動(dòng)等條件的影響，一般只適用于檢測(cè)蝕斑的分布，不適用于腐蝕發(fā)展速度的檢測(cè)。

2.3電化學(xué)方法

絕大多數(shù)腐蝕過(guò)程的本質(zhì)是電化學(xué)性質(zhì)的，在腐蝕機(jī)理研究、腐蝕試驗(yàn)及工業(yè)腐蝕監(jiān)控中，廣泛利用金屬/電解質(zhì)溶液界面（雙電層）的電性質(zhì)。因此電化學(xué)測(cè)試技術(shù)己成為重要的腐蝕研究方法。

2.3.1與電化學(xué)有關(guān)的探針技術(shù)

與電化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的探針技術(shù)主要包括電位探針、線性極化探針、電偶探針和電阻探針等技術(shù)。

電位探針技術(shù)是基于金屬或合金的腐蝕電位與它們的腐蝕狀態(tài)之間存在著某種對(duì)應(yīng)的特殊關(guān)系。由極化曲線或電位-pH圖可以得到電位監(jiān)測(cè)結(jié)果所對(duì)應(yīng)的材料的腐蝕狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是：可以在不改變金屬表面狀態(tài)、不擾亂生產(chǎn)體系的條件下從生產(chǎn)裝置本身得到快速響應(yīng)。電位法已在陰極保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用多年，并被用于確定局部腐蝕發(fā)生的條件，但它不能反映腐蝕速率。

電偶探針是利用零阻電流表測(cè)量浸于同一環(huán)境中的偶接金屬之間流過(guò)的電偶電流。利用電偶腐蝕探針可以靈敏地顯示陽(yáng)極金屬的腐蝕速度。薄片狀金屬作為探頭的電偶探針己用于混凝土腐蝕的監(jiān)測(cè)。電偶探針除了測(cè)量雙金屬腐蝕外，還有其他更為廣泛的應(yīng)用如監(jiān)測(cè)鈍化膜的破壞情況、定性指示氧含量、緩蝕劑濃度或水質(zhì)等影響材料腐蝕狀態(tài)的參量。

電阻探針技術(shù)的適用范圍較廣，在氣相、液相、導(dǎo)電和不導(dǎo)電的介質(zhì)中均可應(yīng)用，通過(guò)周期性地精確測(cè)量探針電阻的增加，就可以計(jì)算出金屬的腐蝕速率。具有制作簡(jiǎn)單，成本低廉，適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是在實(shí)際應(yīng)用中只有當(dāng)腐蝕量積累到一定程度，金屬試片的電阻變化增大到了儀器測(cè)量的靈敏度，儀表或記錄系統(tǒng)才會(huì)作出響應(yīng)，因而反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不適用于監(jiān)測(cè)局部腐蝕的情況。

2.3.2場(chǎng)圖像技術(shù)

場(chǎng)圖像技術(shù)（FSM）也被稱(chēng)為“電指紋法”。它是將所有測(cè)量的電位同監(jiān)測(cè)的初始值相比較，這些初始值代表了部件最初的形態(tài)，可以將它看成被測(cè)對(duì)象的“指紋”。通過(guò)在給定范圍進(jìn)行相應(yīng)次數(shù)的電位測(cè)量，可對(duì)局部現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)和定位。與傳統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)方法（探針?lè)ǎ┫啾龋?FSM在操作上沒(méi)有元件暴露在腐蝕、磨蝕、高溫和高壓環(huán)境中，沒(méi)有將雜物引入管道的危險(xiǎn)，不存在監(jiān)測(cè)部件損耗問(wèn)題，在進(jìn)行裝配或發(fā)生誤操作時(shí)沒(méi)有泄漏的危險(xiǎn)。其敏感性和靈活性要比大多數(shù)非破壞性試驗(yàn)好。此外還可以對(duì)不能觸及部位進(jìn)行腐蝕監(jiān)測(cè)，例如對(duì)具有輻射危害的核能發(fā)電廠設(shè)備的危險(xiǎn)區(qū)域裂紋的監(jiān)測(cè)等。

2.3.3電化學(xué)噪聲（EN）技術(shù)

近年來(lái)電化學(xué)噪聲技術(shù)作為一門(mén)新興的實(shí)驗(yàn)手段在腐蝕與防護(hù)科學(xué)領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。研究表明電化學(xué)腐蝕活性越高，則噪聲水平也就越高的在0.5mol/LNa2SO4+5×10-3mol/LH2SO4溶液中，研究了AISI。此外，電化學(xué)噪聲水平還與材料的破壞形式和變形階段有關(guān)，據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示拉伸條件下的鋼的低頻顯示為白噪聲，電位的波動(dòng)幅值與試樣的拉伸程度有關(guān)。隨著拉伸程度的增加，噪聲的能譜密度（PSD）增加。在鋼的彈性階段的噪聲水平很低，隨著拉伸，噪聲水平增加。

電化學(xué)噪聲技術(shù)是一種原位的監(jiān)測(cè)技術(shù)，在測(cè)量過(guò)程中無(wú)須對(duì)被測(cè)電極施加可能改變電極腐蝕過(guò)程的外界擾動(dòng)。還可以監(jiān)測(cè)諸如均勻腐蝕、孔蝕、裂蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂多種類(lèi)型的腐蝕，并且能夠判斷金屬腐蝕的類(lèi)型。但目前對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的通用性仍存在較多的異義，并且數(shù)據(jù)的解析相對(duì)比較復(fù)雜，需要豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)解釋原始噪聲記錄。

腐蝕監(jiān)測(cè)范文第4篇

1 概述

軟件測(cè)試是很廣的概念。從其貫穿軟件生命周期全過(guò)程來(lái)看，測(cè)試可分為模塊測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試等階段。測(cè)試還可分為靜態(tài)檢查和動(dòng)態(tài)運(yùn)行測(cè)試兩大類(lèi)。在動(dòng)態(tài)運(yùn)行測(cè)試中，又可有基于程序結(jié)構(gòu)的白盒測(cè)試（或稱(chēng)為覆蓋測(cè)試）和基于功能的黑盒測(cè)試。測(cè)試不僅關(guān)注程序的功能，還有性有測(cè)試、強(qiáng)度測(cè)試等等。

要達(dá)到比較好的測(cè)試效果，除了要有周全的測(cè)試計(jì)劃、可控的測(cè)試過(guò)程、測(cè)試人員豐富的經(jīng)驗(yàn)外，還需要借助一些行之有效的輔助工具，尤其在當(dāng)今軟件規(guī)模日益龐大、測(cè)試工作量成倍增加的情況下。對(duì)應(yīng)上述的測(cè)試分類(lèi)情況，測(cè)試工具可劃分為：支持對(duì)程序源代碼進(jìn)行靜態(tài)規(guī)則檢查和質(zhì)量評(píng)估的靜態(tài)分析工具、支持對(duì)程序單元進(jìn)行動(dòng)態(tài)覆蓋測(cè)試的工具、對(duì)軟件系統(tǒng)的整體運(yùn)行性能進(jìn)行測(cè)試的工具。另外，還有一些特殊用途的或?qū)Ｓ霉ぞ撸鐓f(xié)議測(cè)試儀、內(nèi)存檢測(cè)工具等。這些工具都有較為成熟的商業(yè)化產(chǎn)品，也可通過(guò)自行開(kāi)發(fā)的方式獲得。

本文具體討論了對(duì)一類(lèi)特殊的系統(tǒng)軟件——嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)——進(jìn)行覆蓋測(cè)試的情況。內(nèi)容涉及對(duì)這類(lèi)軟件特性的研究、測(cè)試的難點(diǎn)和特點(diǎn)、對(duì)現(xiàn)有測(cè)試工具的適應(yīng)性改造和測(cè)試實(shí)例說(shuō)明。

2 軟件覆蓋測(cè)試

覆蓋是一種白盒測(cè)試方法，測(cè)試人員必須擁有程序的規(guī)格說(shuō)明和程序清單，以程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)試案例。其基本準(zhǔn)則是則測(cè)試案例來(lái)盡可能多地覆蓋程序的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤和問(wèn)題。所以，覆蓋測(cè)試一般應(yīng)用在軟件測(cè)試的早期，即單元測(cè)試階段。

覆蓋的幾種方法或策略如表1所列。

表1 幾種典型的覆蓋策略

覆蓋策略定      義語(yǔ)句覆蓋在制定測(cè)試案例時(shí)，使程序中的每個(gè)語(yǔ)句都至少執(zhí)行1次。其缺點(diǎn)是不能發(fā)現(xiàn)某些邏輯錯(cuò)誤判定覆蓋執(zhí)行足夠的測(cè)試案例，使得程序中每個(gè)判定都獲得一次“真”值和“假”值，或者說(shuō)使每一個(gè)分支都至少通過(guò)1次條件覆蓋執(zhí)行足夠的測(cè)試案例，使得判定中的每個(gè)條件獲得各種可能的結(jié)果判定/條件覆蓋執(zhí)行足夠的測(cè)試案例，使得判定中的每個(gè)條件取得各種可能的值，并使得每個(gè)判定取得各種可能的結(jié)果條件組合覆蓋執(zhí)行足夠的測(cè)試案例，使得每個(gè)判定中的條件的各種組合都至少出現(xiàn)1次。其特點(diǎn)是覆蓋較充分，滿足條件組合覆蓋的測(cè)試案例也一定滿足判定覆蓋、條件覆蓋和判定/條件覆蓋。從以上簡(jiǎn)要介紹可看出，這幾種覆蓋策略的嚴(yán)格程序有如下趨勢(shì)：

    其它一些覆蓋策略還包括：修改的條件/判斷覆蓋（通常簡(jiǎn)稱(chēng)為MCDC）、路徑覆蓋、函數(shù)覆蓋、調(diào)用覆蓋、線性代碼順序和跳轉(zhuǎn)覆蓋、數(shù)據(jù)流覆蓋、目標(biāo)代碼分支覆蓋、循環(huán)覆蓋、關(guān)系操作符覆蓋等。隨著軟件規(guī)模的增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)全面的覆蓋所需的測(cè)試案例的數(shù)目也越來(lái)越龐大，因此根據(jù)被測(cè)軟件對(duì)象的特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)母采w策略是非常重要的；同時(shí)，要確定合理測(cè)試目標(biāo)，達(dá)到100%的覆蓋往往要付出很大的代價(jià)，應(yīng)該同形式化評(píng)審等方法結(jié)合，以發(fā)現(xiàn)更多的軟件故障。

3 覆蓋測(cè)試工具

要取得較好的覆蓋測(cè)試效果，需要借助一定的工具軟件。這些工具軟件一般具備如下的功能特點(diǎn)，可彌補(bǔ)人為測(cè)試的缺陷：

①分析軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幫助制定覆蓋策略及設(shè)計(jì)測(cè)試案例；

②與適當(dāng)?shù)木幾g器結(jié)合，對(duì)被測(cè)軟件實(shí)施自動(dòng)插裝，以便在其運(yùn)行過(guò)程中生成覆蓋信息并收集這些信息；

③根據(jù)搜集的覆蓋信息計(jì)算覆蓋率，幫助測(cè)試人員找到未被覆蓋的軟件部位，以改進(jìn)測(cè)試案例提高覆蓋率。

在利用工具進(jìn)行動(dòng)態(tài)覆蓋測(cè)試時(shí)，需要3個(gè)要素：測(cè)試用例、插裝過(guò)的被測(cè)代碼、搜集覆蓋信息并進(jìn)行分析的工具本身。代碼插裝由工具自動(dòng)完成，通過(guò)執(zhí)行測(cè)試用例，再由工具搜集覆蓋信息并進(jìn)行分析，就可以看到覆蓋率指標(biāo)了。圖1展示實(shí)現(xiàn)覆蓋測(cè)試的基本過(guò)程。

4 嵌入式軟件的覆蓋測(cè)試原理

嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)與通用軟件很大的不同點(diǎn)在于，需要采用交叉開(kāi)發(fā)的方式：開(kāi)發(fā)工具運(yùn)行在軟硬件配置豐富的宿主機(jī)上，而嵌入式應(yīng)用程序運(yùn)行在軟硬件資源相對(duì)缺乏的目標(biāo)機(jī)上。對(duì)于這類(lèi)軟件的測(cè)試也存在著同樣的問(wèn)題：測(cè)試工具運(yùn)行在宿主機(jī)上，測(cè)試所需要的信息在目標(biāo)機(jī)上產(chǎn)生，并通過(guò)一定的物理/邏輯連接傳輸?shù)娇s主機(jī)上，由測(cè)試工具接收。因此，嵌入式軟件測(cè)試的一個(gè)重要問(wèn)題是建立宿主機(jī)與目標(biāo)機(jī)之間的物理/邏輯連接，解決數(shù)據(jù)信息的傳輸問(wèn)題。

嵌入式軟件覆蓋測(cè)試的基本原理如圖2所示。

在目標(biāo)機(jī)方，插裝過(guò)的被測(cè)應(yīng)用程序?qū)⒏采w信息發(fā)送到消息隊(duì)列中，一個(gè)專(zhuān)門(mén)的任務(wù)負(fù)責(zé)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑦@些信息發(fā)送到宿主機(jī)方?？s主機(jī)方有專(zhuān)門(mén)的模塊負(fù)責(zé)接收覆蓋信息。并交給分析工具分析和在線動(dòng)態(tài)顯示覆蓋率的增長(zhǎng)情況。

支持嵌入式軟件覆蓋測(cè)試的工具應(yīng)解決如下2方面的關(guān)鍵問(wèn)題：

*與嵌入式操作系統(tǒng)的結(jié)合

    覆蓋測(cè)試工具與嵌入式操作系統(tǒng)的結(jié)合體現(xiàn)在3方面。首先，在目標(biāo)機(jī)方，應(yīng)用任務(wù)與專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)收集/上傳覆蓋信息的任務(wù)是通過(guò)消息隊(duì)列來(lái)傳遞數(shù)據(jù)的，該消息隊(duì)列可使用嵌入式操作系統(tǒng)的相應(yīng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)。其次，這個(gè)專(zhuān)門(mén)任務(wù)也可以被看作一個(gè)特殊的應(yīng)用任務(wù)，也必須有嵌入式操作系統(tǒng)的支持，因?yàn)槿蝿?wù)管理是后者的基本功能之一。最后，目標(biāo)機(jī)與宿主機(jī)之間的通信可以采用串口或以太網(wǎng)方式，對(duì)串口的驅(qū)動(dòng)或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議均可使用嵌入式操作系統(tǒng)的相應(yīng)程序組件。

*與其它嵌入式交叉開(kāi)發(fā)工具的關(guān)系

嵌入式應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)通常采用交叉開(kāi)發(fā)方式，幾乎所有的開(kāi)發(fā)工具均要解決3部分的問(wèn)題：宿主機(jī)部分的功能、目標(biāo)機(jī)部分的功能、宿主機(jī)與目標(biāo)機(jī)的連接問(wèn)題。其中，宿主機(jī)與目標(biāo)機(jī)的連接是個(gè)瓶頸，如果不同的工具要使用同一物理線路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，則要解決對(duì)該物理線路（或者說(shuō)硬件端口）的正確共享。比如在圖3所示的環(huán)境中，宿主機(jī)方的各種工具通過(guò)統(tǒng)一的接口——目標(biāo)服務(wù)器（target server）實(shí)現(xiàn)對(duì)通信線路的訪問(wèn)，目標(biāo)機(jī)方的調(diào)試（debug agent）則是各種信息（調(diào)試信息、覆蓋信息、時(shí)間信息、對(duì)象信息等）的收集與傳遞的核心。

5 Logiscope在嵌入式操作系統(tǒng)DeltaCORE測(cè)試中的應(yīng)用

Logiscope是Verilog公司的CASE產(chǎn)品，對(duì)軟件的編碼、測(cè)試、維護(hù)提供多方面的服務(wù)，并且支持嵌入式軟件的覆蓋測(cè)試。

5.1 測(cè)試前的準(zhǔn)備

測(cè)試前的準(zhǔn)備即為支持對(duì)DeltaCORE的測(cè)試所做的移植工作。

目前，Logiscope已經(jīng)為一些成熟的商用嵌入式操作系統(tǒng)提供了支持，比如pSOS。DeltaCORE是我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的嵌入式強(qiáng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核，為了利用Logiscope實(shí)現(xiàn)對(duì)DeltaCORE的應(yīng)用程序乃至DeltaCORE本身的測(cè)試，我們主要解決了第4節(jié)中描述的第1個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

    為了支持嵌入式程序的測(cè)試，Logiscope提供了運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)方的程序代碼（或稱(chēng)為目標(biāo)機(jī)端的支持庫(kù)），里面包含了：

*1個(gè)用來(lái)收集和發(fā)送覆蓋信息的主循環(huán)線程，該線程即是嵌入式應(yīng)用中的特殊任務(wù)；

*實(shí)現(xiàn)具體數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮瘮?shù)，包括對(duì)串口或網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)，它們將被上述線程調(diào)用；

*插裝函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，這些函數(shù)被被測(cè)代碼調(diào)用，向緩沖中放入覆蓋消息塊；

*對(duì)緩沖信息隊(duì)列的管理；

*初始化代碼。

例如，當(dāng)被測(cè)程序運(yùn)行進(jìn)入到一條if(……)語(yǔ)句時(shí)，整個(gè)過(guò)程如圖4所示。

為了支持對(duì)DeltaCORE的測(cè)試，將與這些機(jī)制相關(guān)的代碼進(jìn)行移植，包括以下幾方面：

*將收集和發(fā)送覆蓋信息的主循環(huán)線程作為在目標(biāo)機(jī)端運(yùn)行的應(yīng)用程序中的特殊任務(wù)；

*對(duì)串口的驅(qū)動(dòng)采用LambdaTOOL BSP（板級(jí)支持包）中的串口驅(qū)動(dòng)代替，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)，用DeltaCORE的配套組件DeltaNET中的驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)；

*利用DeltaCORE的信箱機(jī)制實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列的創(chuàng)建和管理，插裝代碼向這些信箱發(fā)送覆蓋消息塊；

*在DetaCORE應(yīng)用程序的根任務(wù)中調(diào)用Logiscope的初始化函數(shù)，達(dá)到創(chuàng)建特殊任務(wù)信箱的目的。

開(kāi)發(fā)DeltaCORE應(yīng)用程序時(shí)，我們使用了其配套開(kāi)發(fā)工具LambdaTOOL。由于所使用的工具版本沒(méi)有實(shí)現(xiàn)目標(biāo)服務(wù)器（target server）的調(diào)試方式，因此對(duì)物理端口的使用采用的獨(dú)占方式，即調(diào)試工具不能與其它工具共享同一端口。我們可以用網(wǎng)絡(luò)試上載并啟動(dòng)目標(biāo)應(yīng)用程序，而通過(guò)串口傳送覆蓋信息。

5.2 對(duì)DeltaCORE的覆蓋測(cè)試過(guò)程及結(jié)果

對(duì)于函數(shù)內(nèi)部，Logiscope支持的覆蓋策略有：

*指令塊IBs(Instruction Blocks)

*判斷到判斷的路徑DDPs(Decision-to-Decision Paths)

*MCDC（Modified Condition/Decision）

在項(xiàng)目層次上支持的覆蓋策略是：

*過(guò)程到過(guò)程路徑PPP（Procedure-to-Procedure Path）

在DeltaCORE的測(cè)試中，我們采用了較為常用的覆蓋策略——判斷到判斷的路徑，其含義是：DDP是一個(gè)指令序列，它的起點(diǎn)是函數(shù)或判斷（if，while，……）的入口點(diǎn)，它的出口是下一個(gè)函數(shù)或判斷的退出點(diǎn)，之間不能再有判斷，比如在圖5中包含了5個(gè)DDPs：

測(cè)試的具體過(guò)程是：

①利用插裝分析器對(duì)DeltaCORE的源代碼進(jìn)行插裝，并生成插裝信息文件。

②將移植后的Logiscope目標(biāo)機(jī)端程序與插裝后的內(nèi)核源代碼一同編譯鏈接成庫(kù)，以替代原來(lái)的內(nèi)核庫(kù)，供應(yīng)用程序使用。

③編寫(xiě)測(cè)試案例，從實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的角度使用DeltaCORE的各種系統(tǒng)功能調(diào)用，力求遍歷內(nèi)核函數(shù)所有的判定分支，并將這些案例編譯成可執(zhí)行程序。

④在宿主機(jī)端啟動(dòng)覆蓋信息收集和分析程序，用LambdaTOOL的調(diào)試器下載并啟動(dòng)應(yīng)用程序。DeltaCORE的覆蓋信息被傳遞到宿主機(jī)上，分析程序動(dòng)態(tài)顯示覆蓋率的增長(zhǎng)情況，并將這些信息記錄在一個(gè)文件中。

⑤應(yīng)用程序執(zhí)行完畢后，啟動(dòng)Logiscope的事后分析工具，將覆蓋信息記錄文件與插裝信息文件（在源代碼插裝在生成的附屬文件）進(jìn)行比較，幫助測(cè)試人員清晰地了解每個(gè)被測(cè)函數(shù)內(nèi)部的路徑覆蓋情況，借此可為測(cè)試案例的改進(jìn)提供幫助。

⑥測(cè)試人員修改測(cè)試案例，并重新進(jìn)行整個(gè)測(cè)試過(guò)程；各項(xiàng)測(cè)試的結(jié)果可以疊加，覆蓋率將得到增長(zhǎng)。

經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的時(shí)間，我們對(duì)DeltaCORE 1.1版本79個(gè)文件共計(jì)115個(gè)函數(shù)進(jìn)行了覆蓋測(cè)試，覆蓋率已經(jīng)達(dá)到了70.55%。編寫(xiě)測(cè)試用例89個(gè)，主要的60個(gè)API函數(shù)均已獲得較高的覆蓋，覆蓋率達(dá)100%的約占51.3%。

6 小結(jié)

我們借助Logiscope工具對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)DeltaCORE進(jìn)行了覆蓋測(cè)試，達(dá)到了較好的覆蓋率；發(fā)現(xiàn)并處理了一些缺陷，提高了軟件的質(zhì)量和可靠性，但同時(shí)也存在不足之處：

①測(cè)試應(yīng)好好規(guī)劃，包括測(cè)試順序的選擇、測(cè)試案例的設(shè)計(jì)、測(cè)試文檔的管理等等。

②由于該測(cè)試手段依賴(lài)于操作系統(tǒng)的有關(guān)機(jī)制，而被測(cè)對(duì)象又是操作系統(tǒng)本身，因此與這些機(jī)制有關(guān)的部分代碼未裝和測(cè)試，否則就會(huì)出錯(cuò)。比如，操作系統(tǒng)的初始化函數(shù)os_init，在這個(gè)函數(shù)運(yùn)行完畢之前，操作系統(tǒng)的相應(yīng)機(jī)制尚未建立起來(lái)，因此對(duì)它進(jìn)行插裝就會(huì)造成問(wèn)題，不能正確地得到覆蓋信息。又比如，出于效率方面的考慮，與系統(tǒng)時(shí)鐘相關(guān)的部分函數(shù)未裝，因?yàn)樵诔绦蜻\(yùn)行過(guò)程中，時(shí)鐘是最頻繁產(chǎn)生的一種外部事件，如果插裝，就會(huì)產(chǎn)生大量的覆蓋信息，會(huì)對(duì)信息緩存、傳遞、收集和處理造成壓力。另外，所用的工具不支持對(duì)匯編函數(shù)的插裝和測(cè)試。綜合上述各種原因，DeltaCORE 1.1的總體覆蓋率還顯得比較低，需要采用其它的方法來(lái)提高它。對(duì)于非操作系統(tǒng)組件及應(yīng)用的測(cè)試，由于不存在操作系統(tǒng)本身的問(wèn)題，因此可望達(dá)到較高的覆蓋率。

腐蝕監(jiān)測(cè)范文第5篇

關(guān)鍵詞： 調(diào)幅度 虛擬儀器 LabVIEW

調(diào)幅度作為調(diào)幅廣播發(fā)射系統(tǒng)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，我們采用功率測(cè)定法、示波器法以及專(zhuān)業(yè)的調(diào)幅度測(cè)量?jī)x來(lái)對(duì)它進(jìn)行測(cè)量。但是以上的方法要么不能得出準(zhǔn)確的讀數(shù)，要么就是需要用到復(fù)雜、昂貴的設(shè)備系統(tǒng)，而且缺乏計(jì)算機(jī)接口，難以對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和處理，或者有接口的，也存在操作語(yǔ)言障礙、軟件功能有局限等等問(wèn)題。鑒于這些情況，我們便利用虛擬儀器設(shè)計(jì)該嵌入式調(diào)幅度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)分析

如圖1所示，系統(tǒng)包括硬件和軟件兩個(gè)部分。硬件部分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和I/O接口功能；軟件部分完成數(shù)據(jù)的處理并提供友好的GUI供用戶(hù)使用。

二、硬件設(shè)計(jì)

要得出比較準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)調(diào)幅度值，并且實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為簡(jiǎn)便，我選擇用檢波法。調(diào)幅度 ，用檢波電路檢出音頻信號(hào)和載波直流電平，兩者之比就是調(diào)幅度值，不僅簡(jiǎn)單直接，而且得出的是瞬時(shí)值?？紤]到應(yīng)用實(shí)際，系統(tǒng)采用十分簡(jiǎn)單的包絡(luò)檢波電路。

設(shè)計(jì)二極管包絡(luò)檢波器的關(guān)鍵在于：正確選用晶體二極管，合理選取RL、C等數(shù)值，保證檢波器提供盡可能大的輸入電阻，同時(shí)滿足不失真的要求。以我臺(tái)200kW PSM發(fā)射機(jī)為例，單音調(diào)制95%調(diào)幅度時(shí)，分離出的音頻電壓為1.4V，直流電壓1.5V，計(jì)算調(diào)幅度為93.3%，誤差1.76%，在允許范圍內(nèi)。

目前A/D轉(zhuǎn)換器的型號(hào)非常多，性能差別主要體現(xiàn)在轉(zhuǎn)換速度、分辨率，輸入通道上，不同的性能使其價(jià)格差異很大，轉(zhuǎn)換器的選擇就決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能和造價(jià)。對(duì)于調(diào)幅度監(jiān)測(cè)的應(yīng)用，當(dāng)使用8位分辨率的轉(zhuǎn)換器時(shí)，可對(duì)模擬音頻實(shí)現(xiàn)256級(jí)的采樣，也就是實(shí)現(xiàn)最小的調(diào)幅度顯示等級(jí)為0.39%，完全能滿足實(shí)際應(yīng)用，所以我采用了ADC0809。我們要求的調(diào)幅度是音頻信號(hào)與載波直流電壓的比值，如果控制檢波電路中載波直流電壓低于5V，將它作為ADC0809的基準(zhǔn)電壓，再把音頻信號(hào)輸入模擬通道，這樣得出的轉(zhuǎn)換結(jié)果就是音頻信號(hào)與載波直流電壓的比值，只不過(guò)是基于5V電壓的結(jié)果。這樣，用一片ADC0809便直接測(cè)出了調(diào)幅度值，大大簡(jiǎn)化了電路。

為配合8位的ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，我使用ATMEL公司的8位Flash單片機(jī)AT89C51。單片機(jī)外接11.0592MHz晶振，采用9600比特的波特率，其LAE腳以1843.2kHz頻率輸出方波信號(hào)，經(jīng)三分頻后作為ADC0809的時(shí)鐘頻率。AT89C51以查詢(xún)方式控制ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后通過(guò)串口發(fā)送數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)。

三、軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)要求，軟件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示：

通過(guò)虛擬儀器技術(shù)，工程師可以利用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的接口設(shè)備來(lái)對(duì)各種技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和處理，只需一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可實(shí)現(xiàn)多種傳統(tǒng)儀器的功能，用戶(hù)在控制桌上就能實(shí)現(xiàn)原本復(fù)雜的工作。編寫(xiě)虛擬儀器應(yīng)用軟件時(shí)，若使用通用編程軟件則對(duì)編程者要求較高，需要編程者熟悉掌握復(fù)雜的語(yǔ)句和程式，而采用專(zhuān)業(yè)的圖形化編程軟件顯然是非常明智的，工程師采用預(yù)制的圖形化控件就能完成程序的編寫(xiě)，使其從繁重的編程工作中解放出來(lái)，而且簡(jiǎn)單明了的圖形化程序也方便了其他用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更改和擴(kuò)展。相比其它圖形化編程軟件，LabVIEW以其編程速度快、控件豐富、提供硬件驅(qū)動(dòng)廣泛而更勝一籌，最為重要的是，開(kāi)發(fā)LabVIEW的美國(guó)NI公司生產(chǎn)各種類(lèi)型的專(zhuān)業(yè)虛擬儀器硬件設(shè)備，采用LabVIEW編程，方便了今后的系統(tǒng)硬件升級(jí)和擴(kuò)展。

利用LabVIEW設(shè)計(jì)的系統(tǒng)GUI如圖3所示，程序應(yīng)用于兩個(gè)頻率，576Hz和1242kHz的調(diào)幅度監(jiān)測(cè)。

由圖2可見(jiàn)，程序主要有四個(gè)組成部分，即串口信號(hào)的讀取和處理、調(diào)幅度實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

串口信號(hào)的讀取和處理主要是用“VISA配置串口”和“VISA讀取”函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶(hù)可以在“設(shè)置”選項(xiàng)卡中通過(guò)下拉菜單來(lái)選擇串口；然后再用一系列的轉(zhuǎn)換函數(shù)把從串口讀取的字符串轉(zhuǎn)換為數(shù)字。

調(diào)幅度實(shí)時(shí)顯示通過(guò)“柱狀數(shù)值顯示” 和“波形圖表”控件來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶(hù)可以通過(guò)旋鈕來(lái)設(shè)置合適的刷新率。

數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能首先用“幅值測(cè)量”函數(shù)測(cè)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)值，然后與用戶(hù)設(shè)定的低限值進(jìn)行比較，如果小于此值，便使用“已用時(shí)間”函數(shù)來(lái)計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間大于用戶(hù)設(shè)定的報(bào)警延時(shí)后，系統(tǒng)便開(kāi)始報(bào)警；如果時(shí)間小于報(bào)警延時(shí)，程序返回。

中短波發(fā)射臺(tái)和監(jiān)控中心彼此相距較遠(yuǎn)且較為分散，而監(jiān)控中心又必須收集所有監(jiān)測(cè)主機(jī)的調(diào)幅度數(shù)據(jù)，在這種情況下，我們可以利用LabVIEW提供的Web工具，實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端遠(yuǎn)程訪問(wèn)本機(jī)程序，即使客戶(hù)端沒(méi)有安裝LabVIEW，或是沒(méi)有硬件資源，也可以運(yùn)行本機(jī)上的程序。本機(jī)上的程序?qū)τ诳蛻?hù)端來(lái)說(shuō)，就像是Web頁(yè)上嵌入的圖像。

另外，用戶(hù)設(shè)置的串口號(hào)、數(shù)據(jù)刷新率、低限值和報(bào)警延時(shí)在程序關(guān)閉前要自動(dòng)為用戶(hù)保存，而在下一次啟動(dòng)時(shí)要自動(dòng)載。

為避免用戶(hù)要費(fèi)時(shí)、費(fèi)力安裝LabVIEW以及VISA、LabSQL等組件后才能運(yùn)行該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，我將VI程序、LabVIEW引擎、相應(yīng)組件等制作成一個(gè)安裝文件，既方便了使用，也更適合軟件的推廣應(yīng)用。

四、總結(jié)及展望

該系統(tǒng)自2009年完成以來(lái)運(yùn)行至今，一直穩(wěn)定有效。它應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)，以簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)和低廉的造價(jià)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警功能，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)遠(yuǎn)程，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和擴(kuò)展性。鑒于LabVIEW強(qiáng)大的功能，如果采用高速的A/D轉(zhuǎn)換器，我們不但能監(jiān)測(cè)調(diào)幅度數(shù)據(jù)，還能對(duì)解調(diào)音頻進(jìn)行分析。通過(guò)調(diào)整軟件，可進(jìn)行信噪比監(jiān)測(cè)、頻譜分析、頻率響應(yīng)分析等，系統(tǒng)即可升級(jí)為高性?xún)r(jià)比的綜合調(diào)幅廣播測(cè)試儀。同樣，如果應(yīng)用數(shù)字鑒頻和解調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻廣播的調(diào)制度測(cè)量，就能更加豐富和完善系統(tǒng)的應(yīng)用功能。

作者簡(jiǎn)介：