腐蝕監測

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腐蝕監測范文第1篇

關鍵詞：無線電監測設備；海洋大氣腐蝕；設備腐蝕形態

前言

隨著無線電監測系統應用領域的不斷擴展，由頻譜傳感器、監測測向設備和天線組成的戶外部署設備在沿海地區、艦船、島礁等環境的使用日益廣泛。這些長期曝露在海洋大氣環境下的無線電監測設備，其工作壽命和可靠性與其抵抗鹽霧侵蝕的能力密切相關。提高設備的抗蝕性能既是系統可靠性設計的重要環節，也是無線電監測系統長期工作于海洋大氣環境時必須面對的關鍵技術。針對這一難題，成都華日通訊技術有限公司組織相關科研人員進行了專題科研攻關。經過研究腐蝕形成的機理，采取相應的防腐蝕對策，在大量實驗的基礎上，最終取得了較好的效果。按照IEC61969-3防護要求，工作于戶外的頻譜傳感器機箱通常采用IP55以上防護等級的全密封結構設計。為了滿足密封狀態下內部電路的傳導散熱要求，箱體金屬構件大多采用傳熱性能優越的鋁合金材質生產。同時，鋁合金還以其優良的電性能和較高的比強度，在各類天線構件中獲得廣泛應用。可以說，監測設備的核心金屬構件幾乎全部采用鋁合金材質生產。根據金屬材料腐蝕理論，氯離子對鋁合金材料具有強烈的腐蝕性[1]。在海洋大氣環境下，曝露于高鹽霧介質中的鋁制構件在氯離子作用下將產生嚴重的電化學腐蝕，進而導致設備可靠性遭到破壞。監測測向設備的損壞形態不僅取決于海洋大氣腐蝕特征，也與其具體結構形式密切相關。需要針對不同的腐蝕成因，采取科學、合理的措施，才有可能阻止或減緩腐蝕進程的發生，有效提高設備的抗腐蝕性能。

1海洋大氣的腐蝕特征

海洋腐蝕環境可以分為海洋大氣區、飛濺區、潮差區、海水全浸區、海底泥土區。處濺區的構件由于表面供氧充足、干濕交替，因而是最嚴峻的海洋腐蝕環境[2]。從防腐蝕和維修便利性考慮，海洋環境下監測測向設備的選址應盡可能遠離飛濺區，布置于海洋大氣區。海洋大氣區是海水蒸發形成的含有大量鹽分的大氣環境，具有高鹽霧、高濕度的特點。對鋁合金的腐蝕特征主要體現在兩方面：其一是大氣中的溶解鹽直接作用于鋁合金和無機材料產生腐蝕；其二是結晶鹽粒吸濕后在鋁合金表面形成液膜，為腐蝕發生所需的電化學反應提供活性電解質，加速金屬構件的腐蝕進程。海洋大氣對設備的腐蝕性取決于設備所處位置、降雨量的多少、溫度的高低。數據顯示：海洋大氣中氯離子含量隨著離開海岸線的距離呈指數級降低[3]。因此海岸線附近的腐蝕遠高于海洋其他區域。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，24m處比240m處腐蝕大12倍。對處于海岸、艦船或島嶼上的無線電監測測向設備而言，海洋大氣的腐蝕、老化作用是其必須面對并長期承受的環境因素。

2設備的腐蝕形態

鋁與氧有極強的親和力，在普通大氣環境下其表面會自然形成厚度為0.5~4微米的氧化膜，使鋁處于鈍化狀態，阻止其與周圍環境繼續接觸，保護基體不被腐蝕損壞。但在海洋大氣環境下，由于氯離子的作用，鈍化膜的防護作用極易被破壞。如沒有有效的防護措施，曝露在腐蝕介質中的監測設備將出現以下幾種腐蝕形態：

2.1合金成分引起的腐蝕

海洋性氣候的腐蝕介質中主要是高濃度的氯離子和促進陰極反應的溶解氧。由于氯離子的半徑很小，極易透過膜的孔隙缺陷到達合金基體。當合金中含有加速陰極反應的其他金屬成分時，電解液中的活性陰離子便與這些金屬陽離子結合，生成可溶性氯化物，形成俗稱“白斑”的小孔腐蝕。腐蝕的嚴重程度不僅與介質有關，更與鋁合金的成分有關。實驗表明[4]：高純鋁具有很強的抗點蝕性，而含銅鋁合金則對小孔腐蝕最為敏感。安裝在海洋環境中的鋁合金天線構件，僅幾年時間就發生腐蝕，嚴重部位的表面幾乎完全呈白色粉末狀態（見圖1），對天線結構與性能造成較大破壞。究其原因，不僅與腐蝕環境有關，應該還與材質中含有能夠加速腐蝕進程的銅元素有關。因此，對應用于海洋環境的機箱、天線等鋁合金構件應充分重視材料自身的抗腐蝕特性。設計時不僅應避免使用鋁-銅系合金，還應對各類防銹鋁的實際含銅量給予高度關注。

2.2異相金屬接觸引起的腐蝕

由于鋁的自然電位較負，與異相金屬接觸時總是處于陽極，異相金屬則成為鋁合金電解的陰極體，在電解質的作用下發生電化學腐蝕，也稱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導電接觸都會導致鋁的電化學腐蝕。在各種金屬對鋁材的電偶腐蝕影響中，尤以銅引起的腐蝕最為嚴重[4]。電偶腐蝕引起的損壞程度取決于兩種金屬的電位差、陰陽極的接觸面積比。實驗證明[5]：電位差越大，陰陽極面積比就越大、腐蝕越嚴重。安裝在沿海地區的天線，其連接處的腐蝕往往比其他位置嚴重。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出更嚴重的腐蝕痕跡（螺孔內部已完全呈白色）。造成這種現象的原因，不僅有腐蝕介質在合金表面的點蝕結果，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作用下發生了電偶腐蝕。監測設備上安裝的各種插座、裝配用到的緊固件其材質大都為鋼或銅，當它們與鋁合金之間有電解液膜時則會發生電偶腐蝕，對設備造成破壞。因此，在天線與機箱的設計中應盡量減少或避免采用腐蝕電位懸殊的異種金屬材料，裝配中還必需對產生電偶腐蝕的條件加以控制，無法控制時應采取相應的隔離措施，以便有效避免或減緩電偶腐蝕的發生。

2.3結構縫隙引起的腐蝕

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，在腐蝕介質的作用下，縫隙金屬面將發生腐蝕。腐蝕作用初期，縫隙內外腐蝕介質中的氧濃度差異不大。隨著腐蝕的進行，縫隙內的氧很快被消耗。縫隙內外腐蝕介質因溶解氧濃度不同形成氧濃差電池（也稱差異充氣電池），促使縫隙內金屬不斷發生腐蝕。縫隙腐蝕現象與金屬成分關系不大，但對縫隙寬度較為敏感。最易發生腐蝕的縫寬為0.025～0.100mm，這種寬度下鹽霧液膜既能侵入又不會流失，非常有利于腐蝕進程的持續發生，是設計中必須注意解決的問題。縫隙腐蝕的另一特點是其臨界腐蝕電位較低，因此它比點蝕更容易發生。加之腐蝕發生在縫隙內，縫隙外部腐蝕跡象并不明顯，通常不易被發現，因而對設備具有更大的破壞性。

2.4涂層缺陷引起的腐蝕

當有機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下被逐步侵蝕，由于其膜下腐蝕路徑呈蠕蟲狀，也稱絲狀腐蝕。這種腐蝕的活性頭部區域為陽極，尾部是陰極。由于腐蝕電池兩級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展。當接近另一條絲狀腐蝕線時，活性頭部會避開涂層已破壞的高氧區而轉向涂層尚未破壞的低氧區，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，且只發生在有機涂層與金屬之間，一般不發生在的氧化膜上面，因而在腐蝕前期往往不易發覺，具有很大的隱蔽破壞性。圖2是遭受絲狀腐蝕后的對數天線，可以看出很多振子都已出現絲狀腐蝕。左側上下兩振子的表層金屬已出現嚴重的蓬松剝離狀態，結構強度與電性能均已遭受破壞。為了減少絲狀腐蝕的產生，鋁合金構件的涂覆工藝需要特別注意增強金屬表面和有機涂層的結合力。確保涂膜的完整性不被損壞是避免絲狀腐蝕發生的關鍵。因此要特別注意在運輸、安裝環節做好對涂層的防護，避免涂膜出現針孔與破損。

2.5加工工藝引起的腐蝕

構件加工中涉及焊接和人工時效，若處理不當這些工藝過程，往往會導致合金元素或金屬間化合物沿晶界沉淀析出，相對于晶粒形成陽極，在海洋性氣候下構成腐蝕電池，引起晶間腐蝕。尤其需要注意的是鋁-銅-鎂系、鋁-鋅-鎂系合金對晶間腐蝕敏感性較強，在海洋性氣候下應避免采用該類合金。晶間腐蝕帶來的另一不利因素是在加工應力和腐蝕介質的共同作用下還可誘發應力腐蝕，最終使構件產生裂紋、斷裂，喪失使用功能。晶間腐蝕、應力腐蝕都與構件的加工有關，即：構件加工工藝不僅僅關乎結構變形帶來的尺寸精度問題，同時還是發生腐蝕的內在誘因。因此，在接收機機箱、天線構件的加工中必須制定合理的工藝路線，控制和減少各類應力產生的外在原因，避免金屬中合金元素沿晶界的沉淀析出，以此破壞原電池產生的條件。

3設備的防腐蝕措施

由于戶外監測設備具有上述腐蝕形態中的全部工況，加之其在系統可靠性中所處的地位，成為海洋大氣環境下監測測向設備防腐研究的重點。從前述分析不難看出，設備的防腐蝕是一項系統性的工作。需要在材料選擇、加工工藝、氧化工藝、密封設計、涂覆處理、安裝緊固處理等諸多方面采取針對性措施，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

監測設備材料的選擇除了考慮其常規力學性能、物理性能、加工性能外，還必須考慮材料的耐蝕性能。由于監測測向設備自身并不作為力學構件使用，因而在海洋性氣候環境下應重點關注材料的耐蝕性和加工工藝性。從多種文獻資料的實驗數據來看，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烈的腐蝕誘發作用，需要嚴格避免使用。常用的LY12鋁合金只能適用于內陸氣候，在海洋性氣候下并不具有抵抗腐蝕的優勢。即便標注為防銹鋁的材料也要注意其生產廠家，避免使用小廠產品（小廠產品含銅量往往得不到保證）。

3.2結構設計

在充分了解設備安裝使用環境的基礎上，合理確定抗蝕面和導電面界限，以便于氧化膜的可靠形成；合理確定開孔位置與數量，盡量減少所需密封通道；選用高質量的導電密封材料，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生，設計中對結合面縫隙應采取措施，提出合理的形狀、位置公差要求，避免因貼合不嚴形成敏感縫隙，從源頭消除差異充氣電池產生的條件，對無法避免的敏感縫隙，應在外部設計消縫溝槽，減少電解液的進入與滯留；散熱翅片設計應避免尖角、銳邊，減小熱量集中對氧化膜的生成影響，盡量不用異種金屬，減少電偶腐蝕產生條件。

3.3加工工藝

全密封接收機機箱的生產涉及焊接和大面積散熱翅片加工，容易產生和積累加工應力。為了避免晶間腐蝕和應力腐蝕，加工中應減小吃刀深度、減緩進刀速度，在應力集聚工序后均應進行人工時效處理，消除或減小材料內部的微觀應力和加工應力。避免和減少晶間腐蝕、應力腐蝕的出現。對具有密封界面構件的加工，要嚴格控制裝夾應力，確保其加工平面度符合設計要求。

3.4氧化膜處理

常用的鋁合金氧化膜有兩種形式，一種是具有良好導電性的化學氧化膜（分為酸性和堿性氧化），另一種是具有高硬度、高耐磨性的陽極氧化膜，后者以其致密、厚實的膜層優勢擁有遠高于天然氧化膜的抗腐蝕性能。但陽極氧化膜30V/μm擊穿電壓帶來的高絕緣性卻無法滿足接收傳感設備對電氣性能、屏蔽性能的要求，這也是電子設備通常直接采用化學氧化膜（導電氧化）加涂覆方式進行表面處理的重要原因。通過改進結構設計和加工工藝，華日海洋環境戶外設備合理地將兩種氧化膜的優點集于一體。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矛盾，也為采用有機涂層后易導致絲狀腐蝕的天線構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不同而差異較大。本次研究中，通過對比分析不同工藝下氧化膜的抗蝕性能參數，優選出有利于提高設備防護性能的氧化膜生成工藝。實驗表明：按選定工藝方法生成的陽極氧化膜，在不噴涂任何有機防護涂層的情況下，直接曝露在富含銅離子的酸性鹽霧環境中。其承受腐蝕的能力也遠高于軍品鹽霧防護所規定的驗收標準，顯示出良好的抗蝕性能。

3.5涂覆處理

從鋁合金的腐蝕機理可知，氯離子對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腐蝕介質有隔離作用的有機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，進而減緩氯離子對氧化膜的侵蝕進程。從涂層的耐蝕性、耐候性、附著性考慮，監測設備底層應采用適用于有色金屬的環氧類防腐底漆，面漆采用具有較強耐候性、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的存留，破壞腐蝕電池產生的條件。常用的橘紋漆面、磨砂漆面、噴砂面不宜用于海洋大氣環境。鑒于涂覆工藝與產品最終抗蝕性的密切關系，本文研究過程中對監測設備的噴涂方式、涂覆層數、涂層膜厚、間隔時間等提出了具體要求，并進行了相應驗證。需要注意的是噴涂前基體表面應參照ISO8504進行清潔處理，以提高附著性、避免和減少絲狀腐蝕的產生。

3.6裝配處理

分析設備的腐蝕形態可知，其抵抗電偶腐蝕、縫隙腐蝕的能力相當一部分是由裝配環節實現的。因此監測設備的裝配應遵循以下原則：（1）由于電偶腐蝕主要存在于異種金屬的接觸處，因此需對緊固件、插接件的非導電面涂絕緣膠或加裝絕緣墊后裝入，以阻斷電氣接觸；（2）無法避免電氣接觸時，異種金屬構件應選用腐蝕電位與鋁相近的材料，緊固件可進行鍍鎘處理，以減小電偶腐蝕對箱體造成的危害；（3）對彈墊、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采用聚氨酯彈性密封膠填充，以減少縫隙腐蝕的發生；（4）裝配完成后應對所有緊固件、插接件外露部分噴涂聚氨酯清漆實現表面隔離防護，避免不同金屬外露部分通過表面電解液膜構成腐蝕回路。

4設備的防腐蝕驗證

海洋大氣環境對監測設備的腐蝕是一個多因素作用下的緩慢、漸進過程，通常采用鹽霧試驗方法對產品抗蝕能力與防護措施的合理性進行評估驗證。圖3CASS試驗后的戶外機箱常見的鹽霧試驗有：中性鹽霧試驗（NSS）、乙酸鹽霧試驗（ASS）、銅加速乙酸鹽霧試驗（CASS）三種。其中NSS是軍品防腐蝕驗收標準規定試驗方法，CASS的腐蝕加速性為NSS試驗的8倍。為驗證本文防腐措施的有效性，采用CASS標準對海洋環境戶外機箱進行了與軍品驗收時間要求相同的抗蝕性試驗（見圖3），結果顯示：機箱表面無點蝕及起泡空鼓現象，漆膜光澤亮麗，內置電路板卡，導電結合面完好如初，無任何腐蝕跡象，防腐效果符合設計期望。

5結束語

由于腐蝕介質的不同，工作于海洋大氣環境的無線電監測設備在結構設計與制造工藝上都與內陸設備有著較大的區別。本文所提出的防腐措施為提高該類設備的防腐性能積累了經驗，為無線電監測設備在海洋大氣環境下的可靠應用提供了技術借鑒。

參考文獻：

[1]魏保民.金屬腐蝕理論及應用.化學工業出版社

[2]侯寶榮等.海洋腐蝕環境理論及其應用.科學出版社

[3]李曉剛等.我國海洋大氣腐蝕分級分類與機理.2014海洋材料腐蝕與防護大全

[4]朱祖芳.鋁合金陽極氧化與表面處理技術.化學工業出版社

腐蝕監測范文第2篇

【關鍵詞】雜散電流燃氣管道腐蝕監測

中圖分類號：TU996.7 文獻標識碼： A 文章編號：

隨著供電設施（高壓線、電氣化鐵路等）的大量興建和用電場所（施工工地、地下采礦設施等）的與日俱增，電氣化設施會對其附近管道產生動態雜散電流干擾，使管道的交、直流電壓產生一定程度的波動。管道的交流干擾源主要來自高壓線與電氣化鐵路。高壓線對管道的交流干擾主要是持續性的干擾，干擾形式為感性耦合，干擾值在一定區間內波動。電氣化鐵路對管道的干擾主要為間歇性的干擾，干擾形式亦為感性耦合。列車在兩個供電區間通過時，供電線路會對管道產生一定的干擾，當列車加速時，由于用電量增加，供電線路對管道的干擾影響增大。

一、雜散電流干擾腐蝕原理

雜散電流的主要來源是直流電氣化鐵路、直流電解設備接地極、陰極保護系統中的陽極地床等。其中以直流電氣化鐵路引起的雜散電流干擾腐蝕最為嚴重。當直流電流沿地面敷設的鐵軌流動時，直流電流除了在鐵軌上流動，還會從鐵軌絕緣不良處泄漏到大地，在大地的金屬管道上流動，然后返回電源。這部分泄漏的電流稱為雜散電流。

雜散電流的流動過程形成了2個由外加電位差建立的腐蝕電池，一個是電流流出鐵軌進入管道處，鐵軌是腐蝕電池的陽極，管道為陰極，不腐蝕；另一個是電流流出管道返回鐵軌處，這時管道是腐蝕電池的陽極，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極區和陰極區以及雜散電流最強的部位。通常沒有雜散電流時腐蝕電池兩極電位差僅0.65 V左右，雜散電流存在時管道電位可達8~9 V。因此，雜散電流干擾對金屬管道的腐蝕比一般的土壤腐蝕要強烈得多。

圖1為雜散電流對管道的干擾示意圖，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受影響的管道進入大地，返回到原來的直流電源；其它直流干擾源產生的雜散電流腐蝕也具有同樣的回路特點。

在雜散電流流出的部位，管體將發生快速腐蝕。腐蝕的嚴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當量成正比)，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——雜散電流強度，A；

T——雜散電流對受影響管道的作用時間(流出的時間)，s；

n——管體金屬的化合價；

F——法拉第常數。

雜散電流在單位面積的管體上產生腐蝕的速度表示為：

雜散電流造成管道腐蝕時，其管體(雜散電流流出處)的陽極反應為：

FeFe+2+2e-

已知：N=55.84 g，n=2，F=26.8 A·h。假設雜散電流的強度為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，雜散電流對管體的腐蝕速率為1 mm/月。當雜散電流的強度比1 mA更大，或流出的面積比1 cm2更小時，管體的腐蝕速率會更高。

圖1雜散電流對管道的干擾

二、雜散電流對燃氣管道的影響

1、直流雜散電流對燃氣管道的影響

(1)腐蝕強度危害大。埋地金屬燃氣管道無雜散電流時，只有自然腐蝕，大部分為原電池型，驅動電位差只幾百毫伏，腐蝕電流只幾十毫安；而雜散電流干擾腐蝕時是電解電池原理，電位可達幾伏，電流最大可能上百安。根據法拉第電解定律，1A的電流通過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其它原因引起的腐蝕嚴重得多。

(2)范圍廣，隨機性強。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城區的地下金屬管網；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的，給防護帶來一定難度。

2、交流雜散電流對燃氣管道的影響

電氣化鐵路在運行狀態下對相鄰的地下金屬管道會產生交流干擾。國內外對交流干擾研究結果均表明，交流干擾對地下金屬管道的危害很大，在故障狀態下瞬間感應電壓可能擊穿管道的絕緣層、絕緣法蘭，甚至擊毀陰極保護設備并對生產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，干擾陰極保護系統的正常運行，使犧牲陽極系統發生極性逆轉，降低犧牲陽極的電流效率，致使管道得不到有效的防腐保護。

二、埋地燃氣管道的雜散電流監測

1、管道電位波動檢測

埋地燃氣管道受到的雜散電流干擾多為動態干擾，表現為管地電位和干擾電流連續動態波動、隨機突變等特征，可以采用管地電位波動檢測方法，對管地電位進行監測。當電位變化幅度超過50 mV時，確定存在雜散電流干擾，且監測時間不少于30 min.圖2是某單位利用DATA-LOGGER數據記錄儀，追蹤某個測試樁處管地電位隨時間的波動情況。每3 s采集1個數據。陰保通電電位波動范圍為-1 764~-1 445 mV，電位波動幅度319 mV，評估報告中評定該處有較強連續性雜散電流。

圖2 管地電位連續動態監測

2、基于SCM的動態雜散電流檢測

短時間的管地電位監測不能判斷在役城鎮埋地鋼質燃氣管道是否存在破損點，因此，可以利用2~4個智能感應器進行測量，能夠判斷雜散電流的方向以及雜散電流在管道上的流進點、流出點，為管道的運行維護、排流改造以及陰極保護提供依據。圖3所示為利用SCM測試的雜散電流時變圖，其中，圓形羅盤處粗箭頭指示管道方向(正上為北向)，細箭頭指示雜散電流的方向，移動智能感應器，根據雜散電流大小、方向的改變，可以判斷雜散電流在管道上的流進、流出點。

圖3 SCM雜散電流測試

三、雜散電流腐蝕防護措施

管道沿線與高壓輸電線路近距離平行敷設時，高壓輸電線、電氣化鐵路會對管道造成干擾，加劇管道的腐蝕，因此管道應盡量遠離交流、直流干擾源，并采取相應的保護措施。

1、盡量避開干擾源

根據線路雜散電流源的勘察結果，管道布線時在符合安全要求的前提下，合理選擇走向，避開地鐵、電氣化鐵路、輸變線路等雜散電流干擾源。對于受雜散電流干擾管道增設絕緣法蘭，將擾的管道與主干線分隔開，目前國內外沒有對管道與電氣化鐵路的安全間距的專門規定，參照目前相關的標準GB50251－200《3輸氣管道工程設計規范》。

2、排流保護措施

排流保護措施不同于管道的防腐設計，需按《SY/T 0017-2006 埋地鋼質管道直流排流保護技術標準》進行干擾源側及管道側測定，根據具體情況進行方案確定。排流保護措施通常采用直接排流、極性排流、強制排流、接地排流四種方案：

a)管/地電位偏移穩定在正方向時，可采用直接排流保護措施。通過導線將管道和干擾源測的負極直接連通，使管道中的干擾電源引入干擾源的負極。此法適用于牽引變電所附近，簡單經濟、效果好，但范圍有限。

b)管/地電位正、負極變時，可采用極性排流保護措施。它是通過一極性排流器(一般為二極管)將管道和回流軌道連通，當管道上出現正電位時可把管道中的雜散電流排出，出現負電位時排流器不導通，可防雜散電流的進入。此法安裝方便、應用廣，但管道距軌道遠時效果不好。

c)強制排流主要用于管/地電位正、負極變，電位差小，且環境腐蝕較強的情況下使用。通過強制排流器將管道和軌道連通，雜散電流通過強制排流器的整流環排放到軌道上，當無雜散電流時，強制排流器給管道提供一陰極保護電流，使管道處于陰極保護狀態。此法保護范圍大，地鐵停運時可對管道提供陰極保護，但對軌道電位分布有影響，需要外加電源。

d)排流保護系統的管理和監測是保證管道排流保護系統正常運行的關鍵。管道的排流保護系統管理采取日常管理和重點監測相結合的方式，對管道排流和陰極保護系統運行的技術參數進行及時的記錄和分析，對重點管段的排流保護狀況進行重點監測，并針對雜散電流干擾狀況的變化及時調整排流保護系統的運行情況。

3、陰極保護

雜散電流是隨時間不斷變化的，多數情況下雜散電流表現得不十分明顯，因而管道的自然腐蝕仍會占據主導地位，因此排流保護必須與陰極保護相結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、加強日常維護

為改善管道防腐層絕緣狀況，采取檢修、補漏與大修相結合的方式，每年均進行管道防腐層的檢漏修補工作，以提高管道防腐層質量，為有效地進行排流保護打下較好的基礎。同時開展智能清管作業，對重點地段管道的腐蝕風險評估，確保油氣管道安全運行。

結束語

雜散電流會對管道本體造成嚴重的腐蝕，對管道的安全運行具有極大的危害，如果不及時修補，將會發生泄漏事故。通過檢驗及論證，雜散電流檢測儀(SCM)能夠有效地檢測并發現雜散電流，因此在規定時間內，對燃氣管道進行專業性檢驗，發現隱患，及時修補整改，是燃氣管道安全運行的重要保障。

參考文獻

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

腐蝕監測范文第3篇

關鍵詞：金屬腐蝕 檢測 無損檢測 電化學

1、腐蝕檢測

腐蝕檢測是對設備和構件的腐蝕狀態、速度以及某些與腐蝕相關的參數進行測量。其主要目的是：

1）確定系統的腐蝕狀況，給出明確的腐蝕診斷信息。

2）通過檢測結果制定維護和維修策略、調節生產操作參數，從而控制腐蝕的發生與發展，使設備處于良性運行狀態。

2、腐蝕檢測的常用方法

腐蝕檢測的方法主要有機械法、無損檢測法以及電化學法。隨著現代檢測技術的不斷發展，各種新型的檢測技術在腐蝕檢測領域中的應用越來越廣泛。

2.1機械方法

機械方法主要包括表觀檢查、掛片法和警戒孔監視法等手段。

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備或試樣的表面形態、環境介質的變化情況和腐蝕產物的狀態；掛片法是將裝有試片的支架固定在設備內，在生產過程中經過一定時間的腐蝕后，取出支架和試片，進行表觀檢查和測定失重；警戒孔監視法是在設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，或為腐蝕裕量的一部分，由于腐蝕或沖蝕的作用，使剩余壁厚逐漸減少，直至警戒孔處產生小的泄漏。此外還可用“分級”警戒孔測量實際腐蝕速度。

2.2無損檢測方法檢測現狀

金屬材料無損傷檢測是通過利用聲、光、熱、電、磁等由于金屬材料內部結構的形態以及變化所做出的反應進行檢測，從而查明材料內部是否存在異常或者缺陷。以下就對幾種常用無損傷檢測方法的應用現狀進行分析：

激光無損傷檢測技術是指由于激光本身所具有的性能，通過給被測材料增加加使其產生形變，材料內部存在異常或者缺陷部位的形變量與正常部位存在差異，而此時激光可以將通過對檢測材料施加荷載作用前后所形成的信息圖像的疊加來反映其內部結構是否存在缺陷。但是激光無損傷檢測技術的成本較高、安全性差，仍處于發展完善的階段。目前激光無損傷檢測主要應用于高溫條件、不易接近的樣品以及超薄超細的樣品檢測下。例如熱鋼材的無損傷線檢測、放射性樣品的檢測等。而且由于激光束可入射到檢測材料的任何部位，可以用來檢測金屬材料形狀不規則的樣品。

滲透檢測是利用毛細現象進行檢測的一種無損檢測方法，適用于各種金屬和非金屬材料，不受材質的限制，對材料表面的開口式缺陷（如裂紋等）能進行有效檢查，但是對于表面粗糙以及疏松多孔性材料，應用受到了一定的限制。

射線無損傷檢測技術是通過利用X射線、射線以及中子射線等穿過檢測材料時產生的強度衰減變化進行檢測的方法。由于穿過檢測材料的射線強度不同，可以反映出檢測材料內部結構是否存在異常或者缺陷，一旦材料中存在缺陷就會破壞射線的連續性，而這種不連續的射線在X射線膠片上的感光程度也存在差異，然后呈現出不連續的圖像信息。近年來射線無損傷檢測技術的應用主要體現在對小型、復雜或者精密的金屬鑄件以及鍛件，進行無損傷檢驗和尺寸測量，航空工業復合型型材料的檢測以及金屬組件結構的無損傷檢測等。

紅外檢測主要是檢測工件表面上由于缺陷處材料溫度的變化。與腐蝕有關的現象如設備泄漏，傳熱設備結垢等都可以提供紅外測量訊號。紅外檢測方法易受環境溫度、局部空氣擾動等條件的影響，一般只適用于檢測蝕斑的分布，不適用于腐蝕發展速度的檢測。

2.3電化學方法

絕大多數腐蝕過程的本質是電化學性質的，在腐蝕機理研究、腐蝕試驗及工業腐蝕監控中，廣泛利用金屬/電解質溶液界面（雙電層）的電性質。因此電化學測試技術己成為重要的腐蝕研究方法。

2.3.1與電化學有關的探針技術

與電化學反應有關的探針技術主要包括電位探針、線性極化探針、電偶探針和電阻探針等技術。

電位探針技術是基于金屬或合金的腐蝕電位與它們的腐蝕狀態之間存在著某種對應的特殊關系。由極化曲線或電位-pH圖可以得到電位監測結果所對應的材料的腐蝕狀態。其優點是：可以在不改變金屬表面狀態、不擾亂生產體系的條件下從生產裝置本身得到快速響應。電位法已在陰極保護系統監測中應用多年，并被用于確定局部腐蝕發生的條件，但它不能反映腐蝕速率。

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

電阻探針技術的適用范圍較廣，在氣相、液相、導電和不導電的介質中均可應用，通過周期性地精確測量探針電阻的增加，就可以計算出金屬的腐蝕速率。具有制作簡單，成本低廉，適用性強等優點。但是在實際應用中只有當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量的靈敏度，儀表或記錄系統才會作出響應，因而反應時間長，不適用于監測局部腐蝕的情況。

2.3.2場圖像技術

場圖像技術（FSM）也被稱為“電指紋法”。它是將所有測量的電位同監測的初始值相比較，這些初始值代表了部件最初的形態，可以將它看成被測對象的“指紋”。通過在給定范圍進行相應次數的電位測量，可對局部現象進行監測和定位。與傳統的腐蝕監測方法（探針法）相比， FSM在操作上沒有元件暴露在腐蝕、磨蝕、高溫和高壓環境中，沒有將雜物引入管道的危險，不存在監測部件損耗問題，在進行裝配或發生誤操作時沒有泄漏的危險。其敏感性和靈活性要比大多數非破壞性試驗好。此外還可以對不能觸及部位進行腐蝕監測，例如對具有輻射危害的核能發電廠設備的危險區域裂紋的監測等。

2.3.3電化學噪聲（EN）技術

近年來電化學噪聲技術作為一門新興的實驗手段在腐蝕與防護科學領域得到了長足的發展。研究表明電化學腐蝕活性越高，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，電化學噪聲水平還與材料的破壞形式和變形階段有關，據試驗結果顯示拉伸條件下的鋼的低頻顯示為白噪聲，電位的波動幅值與試樣的拉伸程度有關。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。

電化學噪聲技術是一種原位的監測技術，在測量過程中無須對被測電極施加可能改變電極腐蝕過程的外界擾動。還可以監測諸如均勻腐蝕、孔蝕、裂蝕、應力腐蝕開裂多種類型的腐蝕，并且能夠判斷金屬腐蝕的類型。但目前對這項技術的通用性仍存在較多的異義，并且數據的解析相對比較復雜，需要豐富的專業知識來解釋原始噪聲記錄。

腐蝕監測范文第4篇

1 概述

軟件測試是很廣的概念。從其貫穿軟件生命周期全過程來看，測試可分為模塊測試、集成測試、系統測試等階段。測試還可分為靜態檢查和動態運行測試兩大類。在動態運行測試中，又可有基于程序結構的白盒測試（或稱為覆蓋測試）和基于功能的黑盒測試。測試不僅關注程序的功能，還有性有測試、強度測試等等。

要達到比較好的測試效果，除了要有周全的測試計劃、可控的測試過程、測試人員豐富的經驗外，還需要借助一些行之有效的輔助工具，尤其在當今軟件規模日益龐大、測試工作量成倍增加的情況下。對應上述的測試分類情況，測試工具可劃分為：支持對程序源代碼進行靜態規則檢查和質量評估的靜態分析工具、支持對程序單元進行動態覆蓋測試的工具、對軟件系統的整體運行性能進行測試的工具。另外，還有一些特殊用途的或專用工具，如協議測試儀、內存檢測工具等。這些工具都有較為成熟的商業化產品，也可通過自行開發的方式獲得。

本文具體討論了對一類特殊的系統軟件——嵌入式實時操作系統——進行覆蓋測試的情況。內容涉及對這類軟件特性的研究、測試的難點和特點、對現有測試工具的適應性改造和測試實例說明。

2 軟件覆蓋測試

覆蓋是一種白盒測試方法，測試人員必須擁有程序的規格說明和程序清單，以程序的內部結構為基礎，來設計測試案例。其基本準則是則測試案例來盡可能多地覆蓋程序的內部邏輯結構，發現其中的錯誤和問題。所以，覆蓋測試一般應用在軟件測試的早期，即單元測試階段。

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      義語句覆蓋在制定測試案例時，使程序中的每個語句都至少執行1次。其缺點是不能發現某些邏輯錯誤判定覆蓋執行足夠的測試案例，使得程序中每個判定都獲得一次“真”值和“假”值，或者說使每一個分支都至少通過1次條件覆蓋執行足夠的測試案例，使得判定中的每個條件獲得各種可能的結果判定/條件覆蓋執行足夠的測試案例，使得判定中的每個條件取得各種可能的值，并使得每個判定取得各種可能的結果條件組合覆蓋執行足夠的測試案例，使得每個判定中的條件的各種組合都至少出現1次。其特點是覆蓋較充分，滿足條件組合覆蓋的測試案例也一定滿足判定覆蓋、條件覆蓋和判定/條件覆蓋。從以上簡要介紹可看出，這幾種覆蓋策略的嚴格程序有如下趨勢：

    其它一些覆蓋策略還包括：修改的條件/判斷覆蓋（通常簡稱為MCDC）、路徑覆蓋、函數覆蓋、調用覆蓋、線性代碼順序和跳轉覆蓋、數據流覆蓋、目標代碼分支覆蓋、循環覆蓋、關系操作符覆蓋等。隨著軟件規模的增長，實現全面的覆蓋所需的測試案例的數目也越來越龐大，因此根據被測軟件對象的特點選擇適當的覆蓋策略是非常重要的；同時，要確定合理測試目標，達到100%的覆蓋往往要付出很大的代價，應該同形式化評審等方法結合，以發現更多的軟件故障。

3 覆蓋測試工具

要取得較好的覆蓋測試效果，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，可彌補人為測試的缺陷：

①分析軟件內部結構，幫助制定覆蓋策略及設計測試案例；

②與適當的編譯器結合，對被測軟件實施自動插裝，以便在其運行過程中生成覆蓋信息并收集這些信息；

③根據搜集的覆蓋信息計算覆蓋率，幫助測試人員找到未被覆蓋的軟件部位，以改進測試案例提高覆蓋率。

在利用工具進行動態覆蓋測試時，需要3個要素：測試用例、插裝過的被測代碼、搜集覆蓋信息并進行分析的工具本身。代碼插裝由工具自動完成，通過執行測試用例，再由工具搜集覆蓋信息并進行分析，就可以看到覆蓋率指標了。圖1展示實現覆蓋測試的基本過程。

4 嵌入式軟件的覆蓋測試原理

嵌入式軟件的開發與通用軟件很大的不同點在于，需要采用交叉開發的方式：開發工具運行在軟硬件配置豐富的宿主機上，而嵌入式應用程序運行在軟硬件資源相對缺乏的目標機上。對于這類軟件的測試也存在著同樣的問題：測試工具運行在宿主機上，測試所需要的信息在目標機上產生，并通過一定的物理/邏輯連接傳輸到縮主機上，由測試工具接收。因此，嵌入式軟件測試的一個重要問題是建立宿主機與目標機之間的物理/邏輯連接，解決數據信息的傳輸問題。

嵌入式軟件覆蓋測試的基本原理如圖2所示。

在目標機方，插裝過的被測應用程序將覆蓋信息發送到消息隊列中，一個專門的任務負責在適當的時候將這些信息發送到宿主機方。縮主機方有專門的模塊負責接收覆蓋信息。并交給分析工具分析和在線動態顯示覆蓋率的增長情況。

支持嵌入式軟件覆蓋測試的工具應解決如下2方面的關鍵問題：

*與嵌入式操作系統的結合

    覆蓋測試工具與嵌入式操作系統的結合體現在3方面。首先，在目標機方，應用任務與專門負責收集/上傳覆蓋信息的任務是通過消息隊列來傳遞數據的，該消息隊列可使用嵌入式操作系統的相應機制實現。其次，這個專門任務也可以被看作一個特殊的應用任務，也必須有嵌入式操作系統的支持，因為任務管理是后者的基本功能之一。最后，目標機與宿主機之間的通信可以采用串口或以太網方式，對串口的驅動或網絡協議均可使用嵌入式操作系統的相應程序組件。

*與其它嵌入式交叉開發工具的關系

嵌入式應用程序的開發通常采用交叉開發方式，幾乎所有的開發工具均要解決3部分的問題：宿主機部分的功能、目標機部分的功能、宿主機與目標機的連接問題。其中，宿主機與目標機的連接是個瓶頸，如果不同的工具要使用同一物理線路實現數據傳輸，則要解決對該物理線路（或者說硬件端口）的正確共享。比如在圖3所示的環境中，宿主機方的各種工具通過統一的接口——目標服務器（target server）實現對通信線路的訪問，目標機方的調試（debug agent）則是各種信息（調試信息、覆蓋信息、時間信息、對象信息等）的收集與傳遞的核心。

5 Logiscope在嵌入式操作系統DeltaCORE測試中的應用

Logiscope是Verilog公司的CASE產品，對軟件的編碼、測試、維護提供多方面的服務，并且支持嵌入式軟件的覆蓋測試。

5.1 測試前的準備

測試前的準備即為支持對DeltaCORE的測試所做的移植工作。

目前，Logiscope已經為一些成熟的商用嵌入式操作系統提供了支持，比如pSOS。DeltaCORE是我國自主開發的嵌入式強實時操作系統內核，為了利用Logiscope實現對DeltaCORE的應用程序乃至DeltaCORE本身的測試，我們主要解決了第4節中描述的第1個關鍵問題。

    為了支持嵌入式程序的測試，Logiscope提供了運行在目標機方的程序代碼（或稱為目標機端的支持庫），里面包含了：

*1個用來收集和發送覆蓋信息的主循環線程，該線程即是嵌入式應用中的特殊任務；

*實現具體數據傳輸的函數，包括對串口或網絡的驅動，它們將被上述線程調用；

*插裝函數的實現，這些函數被被測代碼調用，向緩沖中放入覆蓋消息塊；

*對緩沖信息隊列的管理；

*初始化代碼。

例如，當被測程序運行進入到一條if(……)語句時，整個過程如圖4所示。

為了支持對DeltaCORE的測試，將與這些機制相關的代碼進行移植，包括以下幾方面：

*將收集和發送覆蓋信息的主循環線程作為在目標機端運行的應用程序中的特殊任務；

*對串口的驅動采用LambdaTOOL BSP（板級支持包）中的串口驅動代替，對網絡的驅動，用DeltaCORE的配套組件DeltaNET中的驅動程序實現；

*利用DeltaCORE的信箱機制實現消息隊列的創建和管理，插裝代碼向這些信箱發送覆蓋消息塊；

*在DetaCORE應用程序的根任務中調用Logiscope的初始化函數，達到創建特殊任務信箱的目的。

開發DeltaCORE應用程序時，我們使用了其配套開發工具LambdaTOOL。由于所使用的工具版本沒有實現目標服務器（target server）的調試方式，因此對物理端口的使用采用的獨占方式，即調試工具不能與其它工具共享同一端口。我們可以用網絡試上載并啟動目標應用程序，而通過串口傳送覆蓋信息。

5.2 對DeltaCORE的覆蓋測試過程及結果

對于函數內部，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）

在項目層次上支持的覆蓋策略是：

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

在DeltaCORE的測試中，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是一個指令序列，它的起點是函數或判斷（if，while，……）的入口點，它的出口是下一個函數或判斷的退出點，之間不能再有判斷，比如在圖5中包含了5個DDPs：

測試的具體過程是：

①利用插裝分析器對DeltaCORE的源代碼進行插裝，并生成插裝信息文件。

②將移植后的Logiscope目標機端程序與插裝后的內核源代碼一同編譯鏈接成庫，以替代原來的內核庫，供應用程序使用。

③編寫測試案例，從實現應用的角度使用DeltaCORE的各種系統功能調用，力求遍歷內核函數所有的判定分支，并將這些案例編譯成可執行程序。

④在宿主機端啟動覆蓋信息收集和分析程序，用LambdaTOOL的調試器下載并啟動應用程序。DeltaCORE的覆蓋信息被傳遞到宿主機上，分析程序動態顯示覆蓋率的增長情況，并將這些信息記錄在一個文件中。

⑤應用程序執行完畢后，啟動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）進行比較，幫助測試人員清晰地了解每個被測函數內部的路徑覆蓋情況，借此可為測試案例的改進提供幫助。

⑥測試人員修改測試案例，并重新進行整個測試過程；各項測試的結果可以疊加，覆蓋率將得到增長。

經過2個多月的時間，我們對DeltaCORE 1.1版本79個文件共計115個函數進行了覆蓋測試，覆蓋率已經達到了70.55%。編寫測試用例89個，主要的60個API函數均已獲得較高的覆蓋，覆蓋率達100%的約占51.3%。

6 小結

我們借助Logiscope工具對嵌入式實時操作系統DeltaCORE進行了覆蓋測試，達到了較好的覆蓋率；發現并處理了一些缺陷，提高了軟件的質量和可靠性，但同時也存在不足之處：

①測試應好好規劃，包括測試順序的選擇、測試案例的設計、測試文檔的管理等等。

②由于該測試手段依賴于操作系統的有關機制，而被測對象又是操作系統本身，因此與這些機制有關的部分代碼未裝和測試，否則就會出錯。比如，操作系統的初始化函數os_init，在這個函數運行完畢之前，操作系統的相應機制尚未建立起來，因此對它進行插裝就會造成問題，不能正確地得到覆蓋信息。又比如，出于效率方面的考慮，與系統時鐘相關的部分函數未裝，因為在程序運行過程中，時鐘是最頻繁產生的一種外部事件，如果插裝，就會產生大量的覆蓋信息，會對信息緩存、傳遞、收集和處理造成壓力。另外，所用的工具不支持對匯編函數的插裝和測試。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提高它。對于非操作系統組件及應用的測試，由于不存在操作系統本身的問題，因此可望達到較高的覆蓋率。

腐蝕監測范文第5篇

關鍵詞： 調幅度 虛擬儀器 LabVIEW

調幅度作為調幅廣播發射系統的一個重要技術指標，我們采用功率測定法、示波器法以及專業的調幅度測量儀來對它進行測量。但是以上的方法要么不能得出準確的讀數，要么就是需要用到復雜、昂貴的設備系統，而且缺乏計算機接口，難以對測量數據進行保存和處理，或者有接口的，也存在操作語言障礙、軟件功能有局限等等問題。鑒于這些情況，我們便利用虛擬儀器設計該嵌入式調幅度監測系統。

一、系統分析

如圖1所示，系統包括硬件和軟件兩個部分。硬件部分實現數據采集和I/O接口功能；軟件部分完成數據的處理并提供友好的GUI供用戶使用。

二、硬件設計

要得出比較準確的實時調幅度值，并且實現起來較為簡便，我選擇用檢波法。調幅度 ，用檢波電路檢出音頻信號和載波直流電平，兩者之比就是調幅度值，不僅簡單直接，而且得出的是瞬時值。考慮到應用實際，系統采用十分簡單的包絡檢波電路。

設計二極管包絡檢波器的關鍵在于：正確選用晶體二極管，合理選取RL、C等數值，保證檢波器提供盡可能大的輸入電阻，同時滿足不失真的要求。以我臺200kW PSM發射機為例，單音調制95%調幅度時，分離出的音頻電壓為1.4V，直流電壓1.5V，計算調幅度為93.3%，誤差1.76%，在允許范圍內。

目前A/D轉換器的型號非常多，性能差別主要體現在轉換速度、分辨率，輸入通道上，不同的性能使其價格差異很大，轉換器的選擇就決定了整個系統的性能和造價。對于調幅度監測的應用，當使用8位分辨率的轉換器時，可對模擬音頻實現256級的采樣，也就是實現最小的調幅度顯示等級為0.39%，完全能滿足實際應用，所以我采用了ADC0809。我們要求的調幅度是音頻信號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的基準電壓，再把音頻信號輸入模擬通道，這樣得出的轉換結果就是音頻信號與載波直流電壓的比值，只不過是基于5V電壓的結果。這樣，用一片ADC0809便直接測出了調幅度值，大大簡化了電路。

為配合8位的ADC0809進行A/D轉換，我使用ATMEL公司的8位Flash單片機AT89C51。單片機外接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，經三分頻后作為ADC0809的時鐘頻率。AT89C51以查詢方式控制ADC0809進行A/D轉換，然后通過串口發送數據給計算機。

三、軟件設計

根據系統要求，軟件的設計結構如圖2所示：

通過虛擬儀器技術，工程師可以利用計算機和相應的接口設備來對各種技術數據進行測量和處理，只需一臺計算機就可實現多種傳統儀器的功能，用戶在控制桌上就能實現原本復雜的工作。編寫虛擬儀器應用軟件時，若使用通用編程軟件則對編程者要求較高，需要編程者熟悉掌握復雜的語句和程式，而采用專業的圖形化編程軟件顯然是非常明智的，工程師采用預制的圖形化控件就能完成程序的編寫，使其從繁重的編程工作中解放出來，而且簡單明了的圖形化程序也方便了其他用戶對系統進行更改和擴展。相比其它圖形化編程軟件，LabVIEW以其編程速度快、控件豐富、提供硬件驅動廣泛而更勝一籌，最為重要的是，開發LabVIEW的美國NI公司生產各種類型的專業虛擬儀器硬件設備，采用LabVIEW編程，方便了今后的系統硬件升級和擴展。

利用LabVIEW設計的系統GUI如圖3所示，程序應用于兩個頻率，576Hz和1242kHz的調幅度監測。

由圖2可見，程序主要有四個組成部分，即串口信號的讀取和處理、調幅度實時顯示、數據監測、網絡數據。

串口信號的讀取和處理主要是用“VISA配置串口”和“VISA讀取”函數來實現，用戶可以在“設置”選項卡中通過下拉菜單來選擇串口；然后再用一系列的轉換函數把從串口讀取的字符串轉換為數字。

調幅度實時顯示通過“柱狀數值顯示” 和“波形圖表”控件來實現，用戶可以通過旋鈕來設置合適的刷新率。

數據監測功能首先用“幅值測量”函數測量實時數據值，然后與用戶設定的低限值進行比較，如果小于此值，便使用“已用時間”函數來計時，計時時間大于用戶設定的報警延時后，系統便開始報警；如果時間小于報警延時，程序返回。

中短波發射臺和監控中心彼此相距較遠且較為分散，而監控中心又必須收集所有監測主機的調幅度數據，在這種情況下，我們可以利用LabVIEW提供的Web工具，實現客戶端遠程訪問本機程序，即使客戶端沒有安裝LabVIEW，或是沒有硬件資源，也可以運行本機上的程序。本機上的程序對于客戶端來說，就像是Web頁上嵌入的圖像。

另外，用戶設置的串口號、數據刷新率、低限值和報警延時在程序關閉前要自動為用戶保存，而在下一次啟動時要自動載。

為避免用戶要費時、費力安裝LabVIEW以及VISA、LabSQL等組件后才能運行該監測系統，我將VI程序、LabVIEW引擎、相應組件等制作成一個安裝文件，既方便了使用，也更適合軟件的推廣應用。

四、總結及展望

該系統自2009年完成以來運行至今，一直穩定有效。它應用虛擬儀器技術，以簡單的設計和低廉的造價，實現了調幅度的實時監測和報警功能，同時支持數據遠程，具有較強的實用性和擴展性。鑒于LabVIEW強大的功能，如果采用高速的A/D轉換器，我們不但能監測調幅度數據，還能對解調音頻進行分析。通過調整軟件，可進行信噪比監測、頻譜分析、頻率響應分析等，系統即可升級為高性價比的綜合調幅廣播測試儀。同樣，如果應用數字鑒頻和解調技術實現調頻廣播的調制度測量，就能更加豐富和完善系統的應用功能。

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