[发明专利]一种针对多电极阵列腐蚀传感器微小电流的检测装置及方法

说明书

本发明涉及一种针对多电极阵列腐蚀传感器微小电流的检测装置及方法。包括依次连接的腐蚀阵列连接电路、电子切换开关电路、电流转电压放大电路、AD范围内的电压转换电路以及单片机控制与采样系统；所述单片机控制与采样系统通过运算放大器输入偏置电压消除电路与电流转电压放大电路连接，该单片机控制与采样系统还与电子切换开关电路连接，电子切换开关电路和电流转电压放大电路同时与负电压转换电路连接。因此，本发明具有如下优点：1、利用DAC消除运放失调电压；2、实时切换比对，提高测量精度。

技术领域

本发明涉及电路领域，尤其是涉及一种针对多电极阵列腐蚀传感器微小电流的检测装置及方法。

背景技术

在绝大多数情况下，金属腐蚀是一种电化学过程，即金属溶解释放出电子(阳极反应)，其它环境介质如氧气接收电子(阴极反应)。这种阳极反应和阴极反应在金属表面的不同位置同时发生，通过金属自身这一良导体交换电子。随着该电子交换过程在整个金属表面持续地进行，一旦有足够大的面积变成阳极，腐蚀就会集中在该区域形成。采用电子方法，即通过测量电子的流动来探测金属腐蚀比其它方法更加灵敏和有效，但是由于电子的流动发生在金属内部，在实际中无法直接探测和测量。

阵列电极是基于微积分的原理，将一个大面积电极分割成若干个微电极，然后将这些微电极重新组合排列，相互绝缘并进行分装来模拟大面积电极；各个微电极既能相互耦合作为大面积电极使用，给出大面积电极所提供的统计平均信号，又能作为独立的微小探头，分别测试该微小区域的电化学参数，给出大面积电极无法提供的表面参数分布及差异大小等重要信息，表征出电极表面的电化学不均匀性。利用相应的测控系统对各个微小探头上的数据进行采集、处理，即可准确获得电极表面电化学参数信息。阵列电极的特点是通过测量每个微小电极的电化学信号，从而获得电化学参数分布情况，进而研究金属材料表面腐蚀的电化学非均匀性。阵列电极技术已经成为研究腐蚀电化学的重要手段。对于阵列电极中，如何准确地测定微小腐蚀电流，需要设计满足电流转电压的放大电路，由于腐蚀电流十分微小，因此，常规的电流转电压电路难以满足uA级电流测量的要求。现有的技术虽然解决了单个电偶腐蚀电流的测量，但不适合阵列腐蚀电流的测量。阵列腐蚀电流的测量的难点在于：一是如何消除非理想运算放大器条件偏置电流与偏置电压的影响下，构造零内阻的电流转电压电路；二是如何实现多阵列腐蚀电流的的集成化测量；三是要求测量有较高的测量精度，受外界干扰噪声的影响小，信噪比高、误差小。

为此，本申请提出利用DAC控制的方法消失调电压的影响、利用多路模拟电子开关的切换实现多阵列腐蚀电流集成化测量、利用双极性电压与大电阻的转换实现腐蚀电流的高精度与高分辨率测量。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种针对多电极阵列腐蚀传感器微小电流的检测装置，其特征在于，包括依次连接的腐蚀阵列连接电路、电子切换开关电路、电流转电压放大电路、AD范围内的电压转换电路以及单片机控制与采样系统；所述单片机控制与采样系统通过运算放大器输入偏置电压消除电路与电流转电压放大电路连接，该单片机控制与采样系统还与电子切换开关电路连接，电子切换开关电路和电流转电压放大电路同时与负电压转换电路连接。

在上述的一种针对多电极阵列腐蚀传感器微小电流的检测装置，所述腐蚀阵列连接电路包括若干腐蚀阵列传感器以及阵列连接电路，所述腐蚀阵列传感器包括至少8个腐蚀微阵列探头；所述阵列连接电路包括与腐蚀阵列对应的至少8个以上100欧的电阻R1-Rn；

通过电阻接地R1-Rn的方式，把腐蚀阵列探头的各个电极元件连接起来。在此方式下，与被测金属的腐蚀过程一样，在电极元件处可以形成阳极区(腐蚀)和阴极区。电阻的大小不能太大，这里选择为100欧姆。