專利名稱：一種帶usb接口的智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及腐蝕監(jiān)測(cè)儀器領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀。
背景技術(shù)：
電化學(xué)是近年來(lái)迅速成長(zhǎng)的一類腐蝕監(jiān)測(cè)方法。絕大多數(shù)腐蝕過(guò)程的本質(zhì)是電化學(xué)性質(zhì)的，因此電化學(xué)方法在腐蝕實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)技術(shù)中具有先天的優(yōu)勢(shì)。電化學(xué)方法測(cè)定的都是瞬時(shí)腐蝕狀態(tài)，不僅測(cè)試速度快，靈敏度高，而且能連續(xù)監(jiān)測(cè)腐蝕環(huán)境中金屬結(jié)構(gòu)表面和介質(zhì)條件的變化深入研究腐蝕的本質(zhì)和機(jī)理。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在腐蝕電化學(xué)監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。傳統(tǒng)的電化學(xué)測(cè)量是將監(jiān)測(cè)儀輸出直接與電解池三電極相聯(lián)。由信號(hào)發(fā)生裝置產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需要的激勵(lì)電壓波形，作為指令電壓信號(hào)送入監(jiān)測(cè)儀，用示波器顯示極化曲線，或用X-Y記錄儀記錄極化曲線。這種綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)線路體積龐大，自動(dòng)化程度低，分析精度差，很不適應(yīng)現(xiàn)代電化學(xué)分析需要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛和深入，腐蝕監(jiān)測(cè)儀逐漸向智能化方向發(fā)展.以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的智能化腐蝕監(jiān)測(cè)儀成為腐蝕監(jiān)測(cè)的重要發(fā)展方向。腐蝕電化學(xué)研究中應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量與控制，不但可以省去信號(hào)發(fā)生器、電流電壓檢測(cè)裝置等儀器，而且可以自動(dòng)地讀取數(shù)據(jù)，并利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪、濾波等處理。而在眾多的電化學(xué)方法中，恒電量方法有著快速、擾動(dòng)小、無(wú)損檢測(cè)和結(jié)果定量等優(yōu)點(diǎn)，成為一種極具應(yīng)用潛力的腐蝕監(jiān)測(cè)方法。智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀就是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，將一已知量的電荷作為激勵(lì)信號(hào)，在極短的時(shí)間內(nèi)注入到電解池中，對(duì)所研究的金屬電極進(jìn)行擾動(dòng)，同時(shí)記錄電極極化電位隨時(shí)間的衰減曲線并加以分析，求得多個(gè)電化學(xué)參數(shù)。計(jì)算機(jī)控制腐蝕監(jiān)測(cè)儀，接口就成了很重要的一部分，常用的通用標(biāo)準(zhǔn)接口有串行接口 RS232、RS485等，并行接口(GPIB)有IEEE-488等，計(jì)算機(jī)串、并接口數(shù)量有限，不支持熱插拔，安裝不方便。而通用串行總線USB (Univeral Serial Bus)是近年來(lái)一種新興的計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，其目的在于解決日益增加的PC外設(shè)和有限的PC插槽和端口之間的問(wèn)題。USB接口與其他傳統(tǒng)接口相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1)熱插拔。可以在運(yùn)行的PC機(jī)上隨時(shí)插入和拔下USB設(shè)備，不用關(guān)閉計(jì)算機(jī)。2)即插即用。USB實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)配置，當(dāng)USB外設(shè)插入時(shí)，PC機(jī)自動(dòng)識(shí)別，加載響應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。3)可擴(kuò)展性。利用集線器，一個(gè)端口可以連接127個(gè)設(shè)備，與傳統(tǒng)接口一個(gè)端口連接一個(gè)設(shè)備形成鮮明的對(duì)比。4)靈活。USB支持三種傳輸速率高速480Mbps ；全速12Mbps ；低速1. 5Mbps。4種傳輸類型塊傳輸、同步傳輸、中斷傳輸和控制傳輸。5)可靠性強(qiáng)。USB系統(tǒng)通過(guò)硬件設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議兩方面來(lái)保證其傳輸?shù)目煽啃浴?)總線供電耗電少。低于500mA，可使用總線供電，用戶不用再加電源。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種帶USB接口的智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀。 智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀旁側(cè)內(nèi)置USB接口模塊，通過(guò)USB總線與計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行腐蝕監(jiān)測(cè)的控制，結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。USB接口模塊連接恒電量模塊；USB接口模塊主要包括USB接口芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，USB接口芯片采用通用可編程接口 GPIF控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。恒電量模塊完成恒電量擾動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生和極化電位隨時(shí)間衰減信號(hào)的輸出；USB 接口模塊主要接收主機(jī)命令，控制對(duì)電化學(xué)體系的恒電量擾動(dòng)以及極化電位數(shù)據(jù)的采集， 并將數(shù)據(jù)通過(guò)USB總線接口高速即時(shí)的上傳到主機(jī)上；計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)控制命令的發(fā)出及數(shù)據(jù)處理。控制命令包括，設(shè)置擾動(dòng)電量、擾動(dòng)、采集等；數(shù)據(jù)處理包括對(duì)采集的弱信號(hào)進(jìn)行小波變換去噪，根據(jù)的不同的等效模型進(jìn)行非線性擬合，求得腐蝕參數(shù)，并圖形化顯示和存檔等。通過(guò)USB接口將腐蝕監(jiān)測(cè)儀連接到計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)的在線測(cè)量； 計(jì)算機(jī)控制監(jiān)測(cè)的過(guò)程，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理分析、顯示與保存。

圖1智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀框架示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，
以下結(jié)合附圖1和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例的智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀旁側(cè)內(nèi)置USB接口模塊，通過(guò)USB總線與計(jì)算機(jī)相連，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行腐蝕監(jiān)測(cè)的控制，結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。USB接口模塊連接恒電量模塊；USB接口模塊主要包括USB接口芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，USB接口芯片采用通用可編程接口 GPIF控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。1.USB 接口模塊USB接口模塊主要包括USB接口芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。1. 1模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器強(qiáng)極化與線性極化的激勵(lì)電位是由接口芯片通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)加載到恒電量模塊。恒電量模塊產(chǎn)生的極化電位和極化電流通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳入到接口芯片中。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用美國(guó)德州儀器公司推出的高速8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC5M0。它的最高轉(zhuǎn)換速率可達(dá)40MSPS，模擬輸入帶寬高達(dá)75MHZ。TLC5540有內(nèi)置的采樣保持電路和標(biāo)準(zhǔn)的分壓電阻，從而可簡(jiǎn)化外圍器件的連接。數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用美國(guó)AD公司生產(chǎn)的并行16 位電流輸出型0/A轉(zhuǎn)換芯片AD5547 :4MHz頻寬，4象限乘法型數(shù)模轉(zhuǎn)換器；2. 7V 5. 5V寬工作電壓；0.5ys建立時(shí)間；內(nèi)建反饋電阻，可實(shí)現(xiàn)電流電壓轉(zhuǎn)換輸出；當(dāng)VREF= IOV時(shí)， 內(nèi)建4象限電阻可實(shí)現(xiàn)OV -10V，OV +IOV及士 IOV輸出；啟動(dòng)時(shí)，0刻度或中間刻度輸出可選；1.2USB 接口芯片[0023] USB接口芯片采用CY7C68013，CY7C68013是由CYPRESS公司生產(chǎn)的一款高速 USB2. 0傳輸控制芯片，具有指令運(yùn)行速度快、在線“軟配置”和提供了通用可編程接口 GPIF 等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、視頻傳輸和海量存儲(chǔ)設(shè)備。芯片集成了 USB2. 0收發(fā)器和串行接口引擎(SIE)能夠完成USB協(xié)議的封裝和解包等功能，大大方便了用戶的固件開發(fā)；USB固件程序可由USB總線下載到芯片，不再需要硬件編碼存儲(chǔ)器；端點(diǎn)FIFO與接口 FIFO合二為一，大大縮減了 USB和外部邏輯電路數(shù)據(jù)傳輸上的時(shí)間；通用可編程接口 (GPIF)作為一種微編碼狀態(tài)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)時(shí)序管理，不經(jīng)過(guò)CPU，通過(guò)GPIF波形實(shí)現(xiàn)主機(jī)和 USB設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。
權(quán)利要求1. 一種帶USB接口的智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀，智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀旁側(cè)內(nèi)置USB接口模塊，通過(guò)USB總線與計(jì)算機(jī)相連，USB接口模塊連接恒電量模塊；USB接口模塊主要包括 USB接口芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，USB接口芯片采用通用可編程接口 GPIF控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
專利摘要一種帶USB接口的智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀，涉及腐蝕監(jiān)測(cè)儀器領(lǐng)域。智能恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)儀旁側(cè)內(nèi)置USB接口模塊，通過(guò)USB總線與計(jì)算機(jī)相連，USB接口模塊連接恒電量模塊；USB接口模塊主要包括USB接口芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，USB接口芯片采用通用可編程接口GPIF控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。通過(guò)USB接口將腐蝕監(jiān)測(cè)儀連接到計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了恒電量腐蝕監(jiān)測(cè)的在線測(cè)量；計(jì)算機(jī)控制監(jiān)測(cè)的過(guò)程，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理分析、顯示與保存。
文檔編號(hào)G01N17/02GK201935860SQ201020642308
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者何宏, 張小倫, 李麗 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)