一种电化学防护层的在线监测装置及其系统方法与流程

1.本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及涡流电磁无损检测装置，特别是涉及一种电化学防护层的在线监测装置及其系统方法。


背景技术：

2.目前大多数船舶都是采用金属外壳制造，金属在海洋环境中非常容易被腐蚀，而腐蚀是影响船只寿命的最大原因之一，腐蚀导致结构损坏，会严重影响船舶的性能和运输安全。船舶防腐蚀措施除了电化学腐蚀防护层技术外，防腐检测和在线监测技术的应用也是相当重要的。
3.如图1中，通常船舶外壳为金属层和涂覆于金属外的电化学腐蚀防护层组成，在使用过程中，受海洋气候等的影响，特别是海洋大气中的盐分等容易造成船体表面的腐蚀防护层的损坏，非常有必要在使用过程中进行在线的监测，以实时的掌握船体表面具体情况。
4.针对以上缺点问题，本发明采用如下技术方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的提供一种电化学防护层的在线监测装置及其系统方法，公开的技术方案如下：一种电化学防护层的在线监测的检测装置，用于船舶(1)等大面积金属结构件的电化学腐蚀防护层的长期在线监视检测，检测装置(2)可以通过无线连接于数据处理中心(3)，所述检测装置(2)包括若干个电极线圈(21)、电源装置(22)和开关装置(23)，其特征在于所述电极线圈(21)设置为多个平面螺旋线圈结构、阵列式排列设置于印刷电路板(24)，所述电源装置(22)包括交流电源(221)和微电流电源(222)，所述开关装置(23)切换交流电源(221)和微电流电源(222)的连接与断开；其中，当交流电源(221)断开而微电流电源(222)连接时，印刷电路板(24)上的模拟开关将若干个电极线圈(21)之间断开形成电容式无损检测；交流电源(221) 连接而微电流电源(222) 断开时，印刷电路板(24)上的模拟开关将若干个电极线圈(21)之间串联形成涡流式无损检测。
6.进一步的，所述的电极线圈(21)设置为若干对缠绕方向相反的并排对称设置的第一电极线圈(211)和第二电极线圈(212)，第一模拟开关(213)、模拟开关(214)和模拟开关(215)切换各电极线圈之间的串联或并联，以及连接于电源装置(22)。
7.以及，所述的第一电极线圈(211)和第二电极线圈(212)的两个中心端部节点通过印刷电路板(24)连接于电源装置(22)的两端，平面螺旋线圈式第一电极线圈(211)和第二电极线圈(212)的外围靠近的两个端部节点连接于印刷电路板(24)的第一模拟开关(213)的两端。
8.进一步的，所述的电极线圈(21)的每一对之间通过第二模拟开关(214)连接，当交流电源(221) 连接而微电流电源(222) 断开时形成涡流式无损检测时，第二模拟开关
(214)串联所有的电极线圈(21)形成电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）线圈。
9.其中，所述的印刷电路板(24)设置为柔性材料制作而成，具有一定适形贴合检测表面的大面积pcb电路板。电极线圈(21)刻制于柔性印刷电路板(24)的检测表面。
10.本发明还公开一种电化学防护层的在线监测的检测方法，其特征在于使用以上任一权利要求所述的检测装置，通过控制器控制开关装置和模拟开关装置的断开与连接，具体步骤如下：a．微电流大面积电容式监测：在正常在线监控状态下，开关装置和印刷电路板上的模拟开关装置切换微电流电源(222)并联连接所有电极线圈，每个电极线圈保持在微电流在线监测状态；b．异常示警：当微电流在线监测的检测电容值异常时，进行示警，以及进入c步骤的电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）；c．电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）检测详细参数：开关装置和印刷电路板上的模拟开关装置切换交流电源(222)串联连接所有电极线圈，每个电极线圈进入电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）检测详细参数状态，重点为电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）电化学腐蚀防护层的厚度参数。
11.其中，所述的控制器控制开关装置和模拟开关装置的断开与连接还包括通过人工操作选择切换电容式检测和涡流式检测两种不同的检测模式。
12.以及，本发明还公开一种电化学防护层的在线监测的检测系统，其特征在于所述检测系统(4)包括电源模块(41)、控制中心(42)、数据传输存储模块(43)、微电流大面积电容式监测模块(44)、电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）检测模块(45)、以及异常示警模块(46)，其中所述控制中心 (42)包括电源控制模块(421)、模拟开关模块(422)分别用于控制电源开关切换和模块开关切换；在正常在线监控状态下，电源控制模块(421)和模拟开关模块(422)切换印刷电路板上的模拟开关装置切换微电流电源并联连接所有电极线圈，每个电极线圈保持在微电流在线监测状态；当异常示警模块(46)出现异常示警时，电源控制模块(421)和模拟开关模块(422)切换印刷电路板上的模拟开关装置切换交流电源串联连接所有电极线圈，每个电极线圈进入电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）检测详细参数状态，重点为电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）电化学腐蚀防护层的厚度参数。
13.进一步的，电源控制模块(421)和模拟开关模块(422)还包括通过人工操作选择切换电容式检测和涡流式检测两种不同的检测模式。
14.据以上技术方案，本发明具有以下有益效果：一、本发明通过微小微电流电源大面积电容式的在线监测，异常时切换高频交流涡流具体参数检测的技术方案，实现长时间在线监测的简单化，不但实现大面积监测和具体异常位置详细参数的检测，而且还节省了大量电源；二、本发明电极为平面螺旋线圈结构，不但增大监测和检测面积，还实现无破坏性的检测效果，不会对检测面的电化学防护层造成任何的损伤；线圈式电磁无损检测（众所周知，电磁无损检测包括涡流检测、漏磁检测、电磁超声检测、电磁声振检测等等）线圈可以做成平面式，更有甚者可以为平面螺旋结构，检测电极可设置为一个平面，而非探针式电极检
测，可实现减少对电化学腐蚀防护层的损伤机械；三、本发明平面螺旋线圈式电极刻制于具有模拟开关控制的柔性pcb电路板装置，实现检测装置可以适形贴合于检测表面进行大面积检测，非常适合于像大型船舶等的无线监测和云检测。
附图说明
15.图1为本发明最佳实施例的使用状态示意图；图2为本发明最佳实施例的检测装置结构示意图；图3为本发明最佳实施例的检测装置结构示意图；图4为本发明最佳实施例的检测装置结构示意图；图5为本发明最佳实施例的方法流程示意图；图6为本发明最佳实施例的系统方法流程示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
17.如图1至图4中所示，一种电化学防护层的在线监测的检测装置，用于船舶1等大面积金属结构件的电化学腐蚀防护层的长期在线监视检测，检测装置2可以通过无线连接于数据处理中心3，所述检测装置2包括若干个电极线圈21、电源装置22和开关装置23，其特征在于所述电极线圈21设置为多个平面螺旋线圈结构、阵列式排列设置于印刷电路板24，所述电源装置22包括交流电源221和微电流电源222，所述开关装置23切换交流电源221和微电流电源222的连接与断开；其中，当交流电源221断开而微电流电源222连接时，印刷电路板(24)上的模拟开关将若干个电极线圈(21)之间断开形成电容式无损检测；交流电源221 连接而微电流电源222 断开时，印刷电路板24上的模拟开关将若干个电极线圈21之间串联形成涡流式无损检测。
18.进一步的，所述的电极线圈21设置为若干对缠绕方向相反的并排对称设置的第一电极线圈211和第二电极线圈212，第一模拟开关213、模拟开关214和模拟开关215切换各电极线圈之间的串联或并联，以及连接于电源装置22。
19.以及，所述的第一电极线圈211和第二电极线圈212的两个中心端部节点通过印刷电路板24连接于电源装置22的两端，平面螺旋线圈式第一电极线圈211和第二电极线圈212的外围靠近的两个端部节点连接于印刷电路板24的第一模拟开关213的两端。
20.进一步的，所述的电极线圈21的每一对之间通过第二模拟开关214连接，当交流电源221 连接而微电流电源222 断开时形成涡流式无损检测时，第二模拟开关214串联所有的电极线圈21形成电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）线圈。
21.其中，所述的印刷电路板24设置为柔性材料制作而成，具有一定适形贴合检测表面的大面积pcb电路板。电极线圈21刻制于柔性印刷电路板24的检测表面。
22.如图5中的流程图所示，本发明还公开一种电化学防护层的在线监测的检测方法，其特征在于使用以上任一权利要求所述的检测装置，通过控制器控制开关装置和模拟开关装置的断开与连接，具体步骤如下：
a．微电流大面积电容式监测：在正常在线监控状态下，开关装置和印刷电路板上的模拟开关装置切换微电流电源并联连接所有电极线圈，每个电极线圈保持在微电流在线监测状态；b．异常示警：当微电流在线监测的检测电容值异常时，进行示警，以及进入c步骤的电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）；c．电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）检测详细参数：开关装置和印刷电路板上的模拟开关装置切换交流电源222串联连接所有电极线圈，每个电极线圈进入电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）检测详细参数状态，重点为电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）电化学腐蚀防护层的厚度参数。
23.其中，所述的控制器控制开关装置和模拟开关装置的断开与连接还包括通过人工操作选择切换电容式检测和涡流式检测两种不同的检测模式。
24.以及，如图6所示，本发明还公开一种电化学防护层的在线监测的检测系统，检测系统4包括电源模块41、控制中心42、数据传输存储模块43、微电流大面积电容式监测模块44、电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）检测模块45、以及异常示警模块46，其中所述控制中心42包括电源控制模块421、模拟开关模块422分别用于控制电源开关切换和模块开关切换；在正常在线监控状态下，电源控制模块421和模拟开关模块422切换印刷电路板上的模拟开关装置切换微电流电源并联连接所有电极线圈，每个电极线圈保持在微电流在线监测状态；当异常示警模块46出现异常示警时，电源控制模块421和模拟开关模块422切换印刷电路板上的模拟开关装置切换交流电源串联连接所有电极线圈，每个电极线圈进入电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）检测详细参数状态，重点为电磁无损检测（如涡流检测等电磁无损检测）电化学腐蚀防护层的厚度参数。
25.进一步的，电源控制模块421和模拟开关模块422还包括通过人工操作选择切换电容式检测和涡流式检测两种不同的检测模式。
26.以上为本发明的其中一种实施方式。此外，需要说明的是，凡依本专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本专利的保护范围内。