基本介紹
- 中文名：電阻探針測定
- 外文名：Resistance probe measurement
- 工作原理：長度不變、直徑減小，電阻增大
- 結構：電阻探針、數據採集器、監測系統
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工作原理
電阻探針測量腐蝕速率是利用了在任意時刻，在電阻探針絲在長度不變的前提下，截面積與電阻的線形關係得出金屬腐蝕速率的。同時，為消除溫度引起的測量誤差，在測量結構上增加了溫度補償元件。
絲狀試片腐蝕示意圖
絲狀試片腐蝕示意圖如右圖，長度一定的金屬材料在腐蝕減薄後其截面積減少，電阻值增大，只要知其電阻的變化值，即可算出其減薄量。對於絲狀探針，其腐蝕減薄量
的計算公式如下：
對於絲狀試片：
；
由上式推導出腐蝕深度
為：
；式中：
——絲狀試片原始半徑；
——複試前電阻值；
——腐蝕後電阻值。
腐蝕率計算公式：
；式中：
——兩次測量時間間隔；
——兩次測量值的差值。
測定系統
電阻探針腐蝕監測系統是由腐蝕電阻探針、緊固件、腐蝕數據採集器、連線電纜、數據轉換器、計算機和線上監測軟體系統組成，如右圖。
電阻探針測定系統圖
電阻探針測定系統圖電阻探針
高溫電阻探針探頭如右圖所示，由保護帽、測量元件、探頭桿、信號接口組成。
由於金屬材料電阻率隨溫度變化，為避免因介質溫度變化引起的測量誤差，在探頭桿內置入溫度補償元件，並與測量元件串連在電路中，溫度的影響可完全消除。保護帽套在探針的外面，以減緩介質高速流動對探針測量元件的衝擊。卡槽用於安裝和拆卸探頭時與拆裝裝置連線與固定。研製高溫電阻探針的關鍵是探針的密封及內部引線絕緣。採用玻璃陶瓷作密封材料，在1000℃以上高溫燒結，採用瓷套管對探頭桿內引線絕緣，連線部位全部採用雷射焊接。將密封過的探針安裝在自製的模擬工況裝置中，其條件為450℃、2.0MPa、含硫柴油，經過72小時，未發現泄漏現象。探針的密封及耐高溫性能均能滿足設計要求。
電阻探針探頭
電阻探針探頭此外，為提高耐壓性能，探針密封填料部位設計成螺旋式內套底座。測量元件製成細絲狀，與片狀相比其優點：一是壽命長，二是絲狀測量元件表面較均勻，不會像片狀測量元件易產生邊緣效應。從使用和安裝角度，探針分帶壓可拆卸和法蘭兩種形式。一般來說，前者適用於管道壓力小於2.0MPa以下環境，後者適用於管道壓力大於2.0MPa的環境。
監測儀
（1）微弱信號的遠距離採集、放大和數字量轉換：運行在300℃以上的石油化工設備因腐蝕原因有著潛在的危險，現場測試應該遠離危險區。以往人們曾了解的電阻探針測試儀（包括早期進口的ER8000和國內研製的），它與探針之間的引線很短，只有1~2m。為避免在高溫區操作，RPM-1511儀器的設計採用測量元件和溫度補償元件獨立差動放大和濾波降噪技術，使測量引線達50m以上，也使一台儀器對多探針測量成為可能。採集到原始信號並放大後進行模數轉換，並由單片機完成運算、顯示和存貯。
數據傳輸接口示意圖
數據傳輸接口示意圖（2）數位訊號的長距離傳輸，計算機軟體系統設計：要進行實時線上測量監測儀必須同時具有信號自動採集和向監控室傳輸功能。計算機均配有RS-232標準通訊接口，但它的傳輸距離只有15m，對於工業現場來說不能滿足要求。
為了延長傳輸距離，在現場監測儀和監控室計算機的RS-232之間接入RS-485接口模組，監測儀內也設計相應電路MAX487，使原來信號以電位形式傳輸變成電流環形式傳輸，傳輸距離達到1200m，適應了現場需要，如右圖。計算機軟體系統設計也是線上式測量所需要的，採用Visual Basic軟體平台編寫腐蝕線上監測系統的監控程式，實現了界面清晰、操作簡便、數據管理規範等要求。
套用前景
電阻探針測定可以跟蹤金屬表面在真實環境中的腐蝕行為、掌握腐蝕速率和腐蝕狀況，從而適時地採取相應的工藝防腐蝕措施，及時採取措施控制腐蝕速率在合乎要求的範圍內。電阻探針測定方法的建立，可以及時顯示設備管道的腐蝕情況，快速發現腐蝕異常情況，避免設備腐蝕引起的安全生產情況，是有效的腐蝕檢測手段。電阻探針測定數據處理軟體設計簡單、實用，有效地實用探針數據的管理，提高了數據處理的效率，方便對腐蝕數據進行查詢。
電阻探針測定系統研製及套用，豐富了腐蝕監測手段，填補了國內空白，為設備的安全運行提供了有利的技術支持。
