专利名称：一种带usb接口的智能恒电量腐蚀监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及腐蚀监测仪器领域，具体地说，涉及一种智能恒电量腐蚀监测仪。
背景技术：
电化学是近年来迅速成长的一类腐蚀监测方法。绝大多数腐蚀过程的本质是电化学性质的，因此电化学方法在腐蚀实验和检测技术中具有先天的优势。电化学方法测定的都是瞬时腐蚀状态，不仅测试速度快，灵敏度高，而且能连续监测腐蚀环境中金属结构表面和介质条件的变化深入研究腐蚀的本质和机理。随着计算机技术的发展，计算机在腐蚀电化学监测中发挥着越来越重要的作用。传统的电化学测量是将监测仪输出直接与电解池三电极相联。由信号发生装置产生实验所需要的激励电压波形，作为指令电压信号送入监测仪，用示波器显示极化曲线，或用X-Y记录仪记录极化曲线。这种综合测试实验线路体积庞大，自动化程度低，分析精度差，很不适应现代电化学分析需要。随着计算机技术特别是单片机技术应用的日益广泛和深入，腐蚀监测仪逐渐向智能化方向发展.以计算机技术为核心的智能化腐蚀监测仪成为腐蚀监测的重要发展方向。腐蚀电化学研究中应用计算机实现在线测量与控制，不但可以省去信号发生器、电流电压检测装置等仪器，而且可以自动地读取数据，并利用计算机软件对信号进行去噪、滤波等处理。而在众多的电化学方法中，恒电量方法有着快速、扰动小、无损检测和结果定量等优点，成为一种极具应用潜力的腐蚀监测方法。智能恒电量腐蚀监测仪就是通过计算机控制，将一已知量的电荷作为激励信号，在极短的时间内注入到电解池中，对所研究的金属电极进行扰动，同时记录电极极化电位随时间的衰减曲线并加以分析，求得多个电化学参数。计算机控制腐蚀监测仪，接口就成了很重要的一部分，常用的通用标准接口有串行接口 RS232、RS485等，并行接口(GPIB)有IEEE-488等，计算机串、并接口数量有限，不支持热插拔，安装不方便。而通用串行总线USB (Univeral Serial Bus)是近年来一种新兴的计算机外围设备串行通信接口标准，其目的在于解决日益增加的PC外设和有限的PC插槽和端口之间的问题。USB接口与其他传统接口相比，具有如下优点1)热插拔。可以在运行的PC机上随时插入和拔下USB设备，不用关闭计算机。2)即插即用。USB实现了自动配置，当USB外设插入时，PC机自动识别，加载响应的驱动程序。3)可扩展性。利用集线器，一个端口可以连接127个设备，与传统接口一个端口连接一个设备形成鲜明的对比。4)灵活。USB支持三种传输速率高速480Mbps ；全速12Mbps ；低速1. 5Mbps。4种传输类型块传输、同步传输、中断传输和控制传输。5)可靠性强。USB系统通过硬件设计和数据传输协议两方面来保证其传输的可靠性。6)总线供电耗电少。低于500mA，可使用总线供电，用户不用再加电源。
发明内容本发明提供一种带USB接口的智能恒电量腐蚀监测仪。 智能恒电量腐蚀监测仪旁侧内置USB接口模块，通过USB总线与计算机相连，在计算机上进行腐蚀监测的控制，结构示意如图1所示。USB接口模块连接恒电量模块；USB接口模块主要包括USB接口芯片、模数转换器和数模转换器，USB接口芯片采用通用可编程接口 GPIF控制模数转换器和数模转换器。恒电量模块完成恒电量扰动信号的产生和极化电位随时间衰减信号的输出；USB 接口模块主要接收主机命令，控制对电化学体系的恒电量扰动以及极化电位数据的采集， 并将数据通过USB总线接口高速即时的上传到主机上；计算机实现对下位机控制命令的发出及数据处理。控制命令包括，设置扰动电量、扰动、采集等；数据处理包括对采集的弱信号进行小波变换去噪，根据的不同的等效模型进行非线性拟合，求得腐蚀参数，并图形化显示和存档等。通过USB接口将腐蚀监测仪连接到计算机，实现了恒电量腐蚀监测的在线测量； 计算机控制监测的过程，并进行数据的处理分析、显示与保存。

图1智能恒电量腐蚀监测仪框架示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，
以下结合附图1和实施方式对本发明作进一步的详细说明。本实施例的智能恒电量腐蚀监测仪旁侧内置USB接口模块，通过USB总线与计算机相连，在计算机上进行腐蚀监测的控制，结构示意如图1所示。USB接口模块连接恒电量模块；USB接口模块主要包括USB接口芯片、模数转换器和数模转换器，USB接口芯片采用通用可编程接口 GPIF控制模数转换器和数模转换器。1.USB 接口模块USB接口模块主要包括USB接口芯片、模数转换器和数模转换器。1. 1模数转换器和数模转换器强极化与线性极化的激励电位是由接口芯片通过数模转换器将数字信号转换成模拟信号加载到恒电量模块。恒电量模块产生的极化电位和极化电流通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，传入到接口芯片中。模数转换芯片采用美国德州仪器公司推出的高速8位模数转换器TLC5M0。它的最高转换速率可达40MSPS，模拟输入带宽高达75MHZ。TLC5540有内置的采样保持电路和标准的分压电阻，从而可简化外围器件的连接。数模转换器采用美国AD公司生产的并行16 位电流输出型0/A转换芯片AD5547 :4MHz频宽，4象限乘法型数模转换器；2. 7V 5. 5V宽工作电压；0.5ys建立时间；内建反馈电阻，可实现电流电压转换输出；当VREF= IOV时， 内建4象限电阻可实现OV -10V，OV +IOV及士 IOV输出；启动时，0刻度或中间刻度输出可选；1.2USB 接口芯片[0023] USB接口芯片采用CY7C68013，CY7C68013是由CYPRESS公司生产的一款高速 USB2. 0传输控制芯片，具有指令运行速度快、在线“软配置”和提供了通用可编程接口 GPIF 等优点，因此广泛应用于数据采集、视频传输和海量存储设备。芯片集成了 USB2. 0收发器和串行接口引擎(SIE)能够完成USB协议的封装和解包等功能，大大方便了用户的固件开发；USB固件程序可由USB总线下载到芯片，不再需要硬件编码存储器；端点FIFO与接口 FIFO合二为一，大大缩减了 USB和外部逻辑电路数据传输上的时间；通用可编程接口 (GPIF)作为一种微编码状态设备，可实现时序管理，不经过CPU，通过GPIF波形实现主机和 USB设备的数据传输。
权利要求1. 一种带USB接口的智能恒电量腐蚀监测仪，智能恒电量腐蚀监测仪旁侧内置USB接口模块，通过USB总线与计算机相连，USB接口模块连接恒电量模块；USB接口模块主要包括 USB接口芯片、模数转换器和数模转换器，USB接口芯片采用通用可编程接口 GPIF控制模数转换器和数模转换器。
专利摘要一种带USB接口的智能恒电量腐蚀监测仪，涉及腐蚀监测仪器领域。智能恒电量腐蚀监测仪旁侧内置USB接口模块，通过USB总线与计算机相连，USB接口模块连接恒电量模块；USB接口模块主要包括USB接口芯片、模数转换器和数模转换器，USB接口芯片采用通用可编程接口GPIF控制模数转换器和数模转换器。通过USB接口将腐蚀监测仪连接到计算机，实现了恒电量腐蚀监测的在线测量；计算机控制监测的过程，并进行数据的处理分析、显示与保存。
文档编号G01N17/02GK201935860SQ201020642308
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者何宏, 张小伦, 李丽 申请人:天津理工大学