[发明专利]一种表征腐蚀速度的电化学噪声处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及到电化学领域，更加具体地说，涉及一种电化学噪声处理方法，用于处理高频采集的电化学噪声数据。

背景技术

电化学噪声(EN)即电极表面上的电化学反应动力系统的演化过程中，该系统的电学状态参量(如电极电势、外侧电流)随时间发生随机的非平衡波动。电化学噪声测量法是一种原位的、无损的、无干扰的电极检测方法，它是当前电化学测量研究的前沿，是一种20世纪90年代的技术。电化学噪声技术目前已经在腐蚀领域中广泛应用，它可以监测各种腐蚀类型，并且能够判断金属腐蚀类型。

关于电化学噪声数据的分析与研究方法主要时域分析、频域分析和小波分析、分形理论分析等。小波变换是一种信号的时间尺度分析方法，它具有多分辨率分析的特点，而且在时域和频域上都具有表征信号局部特征的能力，是一种窗口变化大小固定不变，但其形状可以改变，即时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法。因此，在低频部分具有较高的频率分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，很适合于探测正常信号中夹带的瞬态反常现象并展示其成分。电化学噪声测量时的取样频率对测量结果影响较大，目前常用的是2Hz、5Hz，取样时间为1024秒。一般来说，对于腐蚀研究，如果需要获得全部可能的信息，就意味着所使用的取样频率应该尽可能快，以获得最大可能高频信息，但是频率过高，电化学噪声的功率谱密度变小，此时仪表噪声接近白噪声，给数据分析带来了困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种表征腐蚀速度的电化学噪声处理方法，填补了高频下采集的电化学噪声数据分析的空白，建立了在大气环境下电化学噪声采集高频信息的合适频率与数据分析方法，并提出一个有效参数来表征金属的腐蚀速度。本发明本发明技术方案采用金属材料大气腐蚀电化学传感器(中国专利公开号CN102778429A)，该装置可以有效的检测金属材料在模拟的大气环境中的实时电化学腐蚀行为，即使在长时间腐蚀条件下，金属材料表面覆盖了很厚的锈层，依然能够有效的检测到电化学腐蚀信息。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种表征腐蚀速度的电化学噪声处理方法，按照下述步骤进行：

(1)采用三电极体系传感器采集电化学噪声信号；得到采样条件下的电压值和电流值，分别做两者的标准差，再将两者相除即可得到腐蚀电阻Rn

(2)利用小波变换的多分辨分析对电压、电流信号按预设层数进行分解；

(3)将分解的各层电压、电流信号进行重构；

(4)将各层对应的频率换算成实际信号的频率；

(5)计算不同频率下的电压、电流标准差，得到小波噪声电阻。

在上述方法中，采用Mallat算法和Sym4小波函数进行分解和重构。

与现有技术相比，本发明采用具有以下优点：(1)采用实验室自制的金属材料大气腐蚀电化学传感器，解决了高频采集电化学噪声数据的设备选择问题；(2)确定了高频采集电化学噪声数据的合适频率，解决了之前选择频率低导致信息不全面，耗时长的问题；(3)采用小波分析，自编程序分析高频采集的电化学噪声数据，并选择了一个有效参数来表征金属腐蚀速度，可以快速有效的判别金属腐蚀的程度与速度，因此可为金属腐蚀与防护提供依据。

附图说明

图1是本发明的高频电化学噪声处理方法的流程图。

图2是本发明利用的采集高频电化学噪声的监测设备结构示意图。

图3是电解池暴露0.01mol/LNaCl下采用78Hz采集得到的电位电流分布图，横坐标为时间(s)，左侧纵座标为电流(A)，右侧纵座标为电压(V)。

图4是电解池暴露在模拟环境0.01mol/LNaCl中4h(a1)得到的不同频率下的小波噪声电阻图，纵座标为电阻值(Rcd，即经过小波处理的特定频率下的电阻值)。

图5是电解池暴露在模拟环境0.01mol/LNaCl中60h(a2)得到的不同频率下的小波噪声电阻图，纵座标为电阻值(Rcd，即经过小波处理的特定频率下的电阻值)。

图6是电解池暴露在模拟环境0.01mol/LNaCl中144h(a3)得到的不同频率下的小波噪声电阻图，纵座标为电阻值(Rcd，即经过小波处理的特定频率下的电阻值)。

图7是电解池暴露在模拟环境0.1mol/LNaCl中4h(b1)得到的不同频率下的小波噪声电阻图，纵座标为电阻值(Rcd，即经过小波处理的特定频率下的电阻值)。