[发明专利]一种表面湿润传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大气腐蚀试验或环境试验的样品表面湿润测量装置，用于样品表面润湿时间的测量和湿润程度控制。

背景技术

表面湿润程度是决定金属腐蚀速度的关键因素。这就导致了大气腐蚀监测仪(ACM)的研发，用于测量大气环境中样品表面的湿润时间。自上世纪50年代托马晓夫将大气腐蚀监测仪引入大气腐蚀研究后，经Sereda、Kucera和Mattson、Mansfeld不断研究已成为一种比较成功的研究和监测大气腐蚀的工具。我国从70年代开始使用ACM对大气腐蚀进行长期监测。现有ACM分为两种类型：一种是双电极原电池的ACM，双电极ACM是由两种不同种类的多个金属薄片(如Fe-Cu、Fe-Zn、Fe-Pt等)交替排列组合而成，WAWAWAWA……，其中W代表工作电极(如Zn)，A代表辅助电极(如Fe等)。每一片金属都用绝缘物(如聚脂薄膜、聚四氟乙烯膜或树脂等)隔开，并将其中的同一材料并接引出，然后用环氧树脂浇铸封闭，最后打磨，裸露出金属片截面，以便薄层水膜能在该截面上形成。只要将这种ACM连接到恒电位仪(充当零阻电流表)上，便可测量电偶电流，从而反映出材料表面润湿时间、大气中温湿度的变化和环境的腐蚀性。另一种是三电极式ACM，是由同一种金属片按[AWRWA]n排列方式组合而成，其中R代表参比电极，组合方式与双电极ACM相似。上述两种类型ACM仪的传感器都是靠异种金属间存在电位差并产生电偶腐蚀电流的原理制成的，它们的共同缺点是(1)电极材料易消耗而导致在同种条件下输出电流有较大的波动；(2)电偶腐蚀使薄液膜的成分产生变化，会使测量结果失真；(3)由于存在电极物质消耗，难以使传感器小型化。

到目前为止，ACM仪及其传感器仅局限用于润湿时间的测量。理论上讲，能够测量表面连续液膜在材料表面的存在时间便能够测量材料表面润湿时间，不但可以采用现有的主动式(产生电偶电流)进行测量，而且可以采用被动式(外加电源)测量。被动式测量可以采用同种金属电极，特别是采用高稳定的贵金属电极而避免由电极材料消耗引起的电极参数波动，同时也可以实现传感器的微型化。

发明内容

本发明的目的是提供一种被动式的、测量表面湿润程度的测量装置。

为了实现以上目的，本发明采用以下的技术方案：

一种表面湿润传感器，其特征在于：它包括信号源、表面湿润传感单元和检测输出单元；

所述信号源产生电信号并提供给表面湿润传感单元；表面湿润传感单元检测表面湿润信息并转化为对应的电流信号；检测输出单元把表面湿润传感单元的电流信号转化为电压信号并输出。

所述表面湿润传感单元包括绝缘体和两根平行缠绕在绝缘体上的金属丝，所述两根金属丝各自形成一个检测极；

所述信号源包括基准振荡器、基准电压源、电子开关、电流放大器和输出接口；

基准振荡器产生方波信号；基准电压源产生稳定的基准电压，电子开关将基准电压源按基准振荡器的方波生成电压脉冲信号，经电流放大器放大后，由输出接口输出。

所述检测输出单元包括电流检测模块和将电流信号转换为电压信号的电压输出模块。

为了防止金属丝在绝缘体上滑动，同时方便传感单元的制作，所述绝缘材料柱上设有双槽螺纹槽、微孔或微槽，所述金属丝缠通过双槽螺纹、微孔或微槽缠绕。

所述绝缘体为截面为圆形、方形或菱形的柱体。

为了提高湿润程度的检测精确并节省成本，所述金属丝的直径为0.01～0.2mm，两根金属丝的间距为0.01～0.5mm。

为了使测量所施加的电信号对表面液膜的成分不产生影响，所述信号源的输出电压为交流0.1V～10V，输出频率为10Hz～10000Hz，电压的精度均优于千分之一。

为了实现表面湿润的信息的采集，方便测量，检测输出单元采用直流电压输出，输出电压范围为0V～10V。

本发明的有益效果为：

(1)表面湿润传感单元由两根平行缠绕在高稳定性绝缘材料上的高耐蚀金属丝构成，如聚四氟乙烯棒上绕铂金丝，保证传感器在使用环境中长期不腐蚀、不老化、不消耗，从而使传感器参数稳定，测量果重现性好；同时也更适合在腐蚀严酷度更高的环境(如各种加速腐蚀试验设备)中使用。

(2)此结构的传感器机构简单可靠，并且头部可以做的更小，从而可以在狭小空间中使用。

(3)表面湿润传感单元采用低压交流脉冲信号源，避免了测量引起的液膜中的物质消耗，使测量结果更真实。

附图说明

图1为本发明的原理图；

图2为本发明表面湿润传感单元的结构图；