专利名称：一种钢束腐蚀程度测试装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及钢束腐蚀程度测试技术领域，具体涉及一种钢束腐蚀程度测试装置及其测试方法。
背景技术：
目前，缆索支承体系桥梁索梁、索塔锚固区拉/吊索腐蚀状态的监/检测是困扰工程界的大问题。在国内外工程实践中，钢索的检测有多种方法，包括超声波、磁、射线等，各种方法应用于不同检测对象都具有自身的缺陷，如磁漏、电磁等方面测试时在缆索两头会产生端部效应。射线法的测试精度虽高，测试效果也较好，其缺陷是测试时间太长，而且使用安全风险很大。超声波测试需测试探头与被测体接触，限制了其应用。

发明内容
本发明的目的在于提供一种钢束腐蚀程度测试装置及其测试方法，其能直观反映钢束腐蚀程度，并能消除钢束温度系数的影响，测量热电势、测量仪器本身的温度漂移及初始误差。为实现上述的目的，本发明所采用的技术方案如下一种钢束腐蚀程度测试装置，包括测试仪，与所述测试仪通过测试电缆连接的I毫欧标准电阻、10毫欧标准电阻以及被测钢束，与所述测试仪通过数据线连接的用于测量所述I毫欧标准电阻、10毫欧标准电阻以及被测钢束的温度的三个温度传感器，为所述的测试仪提供工作电源的供电电源以及与通过通信电缆接收所述测试仪的数据进行分析处理、计算被测钢束的腐蚀度值，并输出显示的数据处理系统。所述的供电电源包括备用直流电源、用来为所述测试仪提供主电源以及为所述备用直流电源提供充电的主交流电源。在所述的被测钢束中部位置设有一段腐蚀区域，在所述腐蚀区域两端设有用抗腐蚀材料覆盖的密封区域。所述数据处理系统是内置有计算处理程序的计算机，通过RS-232通信电缆接收所述测试仪的数据进行分析处理。所述测试仪包括一包含中央控制器、检测外部输入电压的电压检测器、参考电流控制器、RS-232接口、数据接口并与湿度传感器连接的主控制系统；所述数据接口连接高精度模拟数字转换器输出端，待测电阻切换开关、待测电阻极性控制电路、电压放大滤波电路依次连接后连接所述高精度模拟数字转换器一输入端；所述高精度模拟数字转换器另一输入端连接温度传感器信号调理电路输出端；所述的度传感器信号调理电路输入端接设温度传感接口 ；所述电压检测器连接电源稳压模块，所述电源稳压模块输出端经精密参考电压发生器、精密参考电流发生器连接至所述待测电阻切换开关，所述待测电阻切换开关还连接由所述参考电流控制器控制的待测电阻电流通断器；所述待测电阻切换开关择一地与待测钢束电路接口、I毫欧标准电阻接口、10毫欧标准电阻接口连接。
所述温度传感器由钼金属制成，其电阻阻值随温度呈近似线性变化，在O摄氏度阻值为100欧姆。所述湿度传感器基本精度为±5%，输出数字信号。所述I毫欧标准电阻和10毫欧标准电阻均采用高精度、低温度系数的标准电阻。所述温度传感器及湿度传感器分别安装在所述的I毫欧标准电阻及10毫欧标准电阻内部I厘米范围内以及被测钢束中部I厘米范围内。一种应用上述的钢束腐蚀程度测试装置测试钢束腐蚀程度的方法，包括以下步骤
步骤一，标定标准电阻将I毫欧标准电阻和10毫欧标准电阻送至标准局用高精度仪表标定，得到初始电阻值及温度特性曲线。由标定结果得到初步的标定公式
I毫欧电阻与温度关系公式
当温度t偏离20摄氏度时按下列公式计算
Rt = R20[l +a(1- 20) + β( -20)3 ], R20=O. 00100002 欧姆，a =7. 8 X 1θ =-1. 6 X 10'10毫欧电阻与温度关系公式
当温度t偏离20摄氏度时按下列公式计算
Rt = R20Il + a(￡ - 20) + β(￡ - 20)2 ] , R20=O. 0100002 欧姆，a =6. 3 X 1θ =-1. 8 X 1(Γ6 ；
步骤二，标定钢束温度系数截取一段钢束放入恒温箱，测量在恒定温度下的电阻率，测量温度范围从零下20摄氏度到55摄氏度，测量温度步进O. 5摄氏度，对测量数据进行拟合得到钢束阻值与温度关系公式，以O摄氏度的电阻率为基准，得到阻值与温度关系表格供后续步骤查询；
步骤三，将测试电缆的激励电流输入输出线缆焊接至被测钢束两端，将测试电缆的电压电缆焊接至所述的腐蚀区域的两边界处；放置好湿度传感器与温度传感器，将测试仪与所述湿度传感器与温度传感器通过数据线连接，与数据处理系统用通信电缆连接；
步骤四，开启测试仪，测试I毫欧标准电阻以及10毫欧标准电阻表面温度，根据对应的阻值-温度公式计算得到I毫欧标准电阻在当前温度下的实际阻值R1以及10毫欧标准电阻在当前温度下的实际阻值R2 ；
步骤五，用测试仪分别测试I毫欧标准电阻和10毫欧标准电阻的相应输出电压y1、y2，根据方程Y1 二瑪+ 和y2 =kR^b，得到测试仪的增益误差修正值k和偏置误差修正值b ；
步骤六，测试被测钢束当前温度下输出电压y3，根据方程y3 =瑪计算得到被测钢束阻值R3;调转测试电缆电流方向，测试被测钢束当前温度下输出电压74，根据方程j,=kR, + b计算得到被测钢束的阻值R4 ； (R3+R4)/2即为当前温度下的被测钢束的实际阻值；
步骤七，计算被测钢束在当前温度下的温度系数，即首先测量被测钢束当前的表面温度，然后查阅步骤二中生成的阻值与温度关系表格，得到相对于O摄氏度时钢束的电阻率的比例，从而消除钢束温度系数的影响；
步骤八，随着被测钢束发生腐蚀，被测钢束阻值Rtl发生变化值，数据处理系统根据被测阻值变化值Ai 计算得到被测钢束腐蚀速率Ar，计算公式为
权利要求
1.一种钢束腐蚀程度测试装置，其特征在于，包括测试仪，与所述测试仪通过测试电缆连接的I毫欧标准电阻、10毫欧标准电阻以及被测钢束，与所述测试仪通过数据线连接的用于测量所述I毫欧标准电阻、10毫欧标准电阻以及被测钢束的温度的三个温度传感器，为所述的测试仪提供工作电源的供电电源以及与通过通信电缆接收所述测试仪的数据进行分析处理、计算被测钢束的腐蚀度值，并输出显示的数据处理系统。
2.根据权利要求1所述的钢束腐蚀程度测试装置，其特征在于，所述的供电电源包括备用直流电源、用来为所述测试仪提供主电源以及为所述备用直流电源提供充电的主交流电源。
3.根据权利要求1所述的钢束腐蚀程度测试装置，其特征在于，在所述的被测钢束中部位置设有一段腐蚀区域，在所述腐蚀区域两端设有用抗腐蚀材料覆盖的密封区域。
4.根据权利要求3所述的钢束腐蚀程度测试装置，其特征在于，所述的被测钢束的两端设有用于与夹具紧密接触的固定部。
5.根据权利要求1所述的钢束腐蚀程度测试装置，其特征在于，所述数据处理系统是内置有计算处理程序的计算机，通过RS-232通信电缆接收所述测试仪的数据进行分析处理。
6.根据权利要求1所述的钢束腐蚀程度测试装置，其特征在于，所述测试仪包括一包含中央控制器、检测外部输入电压的电压检测器、参考电流控制器、RS-232接口、数据接口的主控制系统；所述数据接口连接高精度模拟数字转换器输出端，待测电阻切换开关、待测电阻极性控制电路、电压放大滤波电路依次连接后连接所述高精度模拟数字转换器一输入端；所述高精度模拟数字转换器另一输入端连接温度传感器信号调理电路输出端；所述的温度传感器信号调理电路输入端接设温度传感接口 ；所述电压检测器连接电源稳压模块，所述电源稳压模块输出端经精密参考电压发生器、精密参考电流发生器连接至所述待测电阻切换开关，所述待测电阻切换开关还连接由所述参考电流控制器控制的待测电阻电流通断器；所述待测电阻切换开关择一地与待测钢束电路接口、I毫欧标准电阻接口、10毫欧标准电阻接口连接。
7.根据权利要求1所述的钢束腐蚀程度测试装置，其特征在于，所述温度传感器由钼金属制成，其电阻阻值随温度呈近似线性变化，在O摄氏度阻值为100欧姆。
8.根据权利要求1所述的钢束腐蚀程度测试装置，其特征在于，所述I毫欧标准电阻和10毫欧标准电阻均采用高精度、低温度系数的标准电阻。
9.根据权利要求1所述的钢束腐蚀程度测试装置，其特征在于，所述温度传感器分别安装在所述的I毫欧标准电阻及10毫欧标准电阻内部I厘米范围内以及被测钢束中部I厘米范围内。
10.一种应用权利要求1-9任意一项所述的钢束腐蚀程度测试装置测试钢束腐蚀程度的方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤一，标定标准电阻将I毫欧标准电阻和10毫欧标准电阻送至标准局用高精度仪表标定，得到初始电阻值及温度特性曲线； 由标定结果得到初步的标定公式 I毫欧电阻与温度关系公式 当温度t偏离20摄氏度时按下列公式计算Rt = Λ20[1 + a(t - 20) + β( - 20)2 ] , R20=O. 00100002 欧姆，a =7. 8 X 1θ =_L 6 X 1(Γ6 ； 10毫欧电阻与温度关系公式 当温度t偏离20摄氏度时按下列公式计算Rt = 20[1 + - 20) + β(￡ - 20)2 ] , R20=O. 0100002 欧姆，a =6. 3 X 1(Γ6，卢=-1. 8 X 1(Γ6 ； 步骤二，标定钢束温度系数截取一段钢束放入恒温箱，测量在恒定温度下的电阻率，测量温度范围从零下20摄氏度到55摄氏度，测量温度步进O. 5摄氏度，对测量数据进行拟合得到钢束阻值与温度关系公式，以O摄氏度的电阻率为基准，得到阻值与温度关系表格供后续步骤查询； 步骤三，将测试电缆的激励电流输入输出线缆焊接至被测钢束两端，将测试电缆的电压电缆焊接至所述的腐蚀裸露区域的两边界处；放置好湿度传感器与温度传感器，将测试仪与所述湿度传感器与温度传感器通过数据线连接，与数据处理系统用通信电缆连接； 步骤四，开启测试仪，测试I毫欧标准电阻以及10毫欧标准电阻表面温度，根据对应的阻值-温度公式计算得到I毫欧标准电阻在当前温度下的实际阻值R1以及10毫欧标准电阻在当前温度下的实际阻值R2 ； 步骤五，用测试仪分别测试I毫欧标准电阻和10毫欧标准电阻的相应输出电压y1、y2，根据方程二 kP1+b和y2 =kR2 + b ,得到测试仪的增益误差修正值k和偏置误差修正值b ； 步骤六，测试被测钢束当前温度下输出电压y3，根据方程y3 =瑪+b计算得到被测钢束阻值R3;调转测试电缆电流方向，测试被测钢束当前温度下输出电压74，根据方程y,=kP% + b计算得到被测钢束的阻值R4 ； (R3+R4)/2即为当前温度下的被测钢束的实际阻值； 步骤七，计算被测钢束在当前温度下的温度系数，即首先测量被测钢束当前的表面温度，然后查阅步骤二中生成的阻值与温度关系表格，得到相对于O摄氏度时钢束的电阻率的比例，从而消除钢束温度系数的影响； 步骤八，随着被测钢束发生腐蚀，被测钢束阻值Rtl发生变化值，数据处理系统根据被测阻值变化值ΔΛ计算得到被测钢束腐蚀速率Δγ，计算公式为
全文摘要
本发明属于钢束腐蚀程度测试技术领域，具体公开了一种钢束腐蚀程度测试装置及其测试方法，所述的钢束腐蚀程度测试装置包括供电电源、数据处理系统、测试仪、温度传感器、被测钢束、1毫欧标准电阻、10毫欧标准电阻，所述供电电源给测试仪供电，所述测试仪收集温度传感器及被测钢束、1毫欧标准电阻、10毫欧标准电阻测得的数据，所述数据处理系统通过通讯接口接收所述的测试仪的数据进行处理，计算被测钢束的腐蚀度值，并输出显示。本发明能直观反映钢束腐蚀程度，能消除钢束温度系数的影响，测量热电势，测量仪器本身的温度漂移及初始误差，大大提高了测量精度、速度及灵敏度，增强了测试的稳定性和可靠性。
文档编号G01N27/04GK102998341SQ20121042341
公开日2013年3月27日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者张劲泉, 樊平, 傅宇方, 李万恒, 郑毅, 和海芳 申请人:交通运输部公路科学研究所