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壓力容器腐蝕監(jiān)測技術(shù)：電化學(xué)噪聲法

2022-03-30 11:25:17 作者：工業(yè)小南點(diǎn) 來源：工業(yè)小南點(diǎn) 分享至：

電化學(xué)噪聲法

1 原理

電化學(xué)噪聲（Electrochemical Noise，簡稱EN）是指電化學(xué)動(dòng)力系統(tǒng)演化過程中，其電學(xué)狀態(tài)參數(shù)（如電極電位、表觀電流密度等）的隨機(jī)非平衡波動(dòng)現(xiàn)象。這種波動(dòng)現(xiàn)象提供了系統(tǒng)從量變到質(zhì)變的、豐富的演化信息。鑒于電化學(xué)噪聲研究方法的特點(diǎn)，自1967年首次提出電化學(xué)噪聲的概念以來，人們對它的應(yīng)用研究和理論研究從末間斷。近年來由于用于電化學(xué)系統(tǒng)的儀器靈敏度的顯著提高以及計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理與快速分析技術(shù)的巨大進(jìn)步，電化學(xué)噪聲技術(shù)已逐漸成為腐蝕研究的重要手段之一，并已成功地用于工業(yè)現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測。與傳統(tǒng)的腐蝕試驗(yàn)方法和監(jiān)測技術(shù)相比，電化學(xué)噪聲技術(shù)具有許多明顯的優(yōu)點(diǎn)，它是一種原位無損檢測技術(shù)，在測量過程中無須對系統(tǒng)施加可能改變腐蝕過程的外界擾動(dòng)；無須預(yù)先建立被測體系的電極過程模型；極為靈敏，可用于薄液膜條件下的腐蝕監(jiān)測和低電壓環(huán)境；檢測設(shè)備簡單，且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測。

根據(jù)所檢測的電學(xué)信號(hào)的不同，可將電化學(xué)噪聲分為電流噪聲和電壓噪聲；根據(jù)噪聲的來源不同又可將其分為熱噪聲、散粒效應(yīng)噪聲和閃爍噪聲。

2 測定

電化學(xué)噪聲的測定可以在恒電位極化或電極開路電位的情況下進(jìn)行。當(dāng)在開路電位下測定EN時(shí)，檢測系統(tǒng)一般采用雙電極體系，它又可以分為兩種方式，即同種電極系統(tǒng)和異種電極系統(tǒng)：

a.系統(tǒng)測試方法一般采用異種電極系統(tǒng)，即一個(gè)研究電極和一個(gè)參比電極。參比電極一般為飽和甘汞電極或Pt電極，也有采用其他形式的參比電極（如Ag/AgCl參比電極等）的。測量電化學(xué)噪聲所用的參比電極除應(yīng)滿足一般參比電極的要求外，還要滿足電阻小（以減少外界干擾）和噪聲低等要求。

b.同種電極測試系統(tǒng)的研究電極與參比電極均用被研究的材料制成。研究表明，電極面積影響噪聲電阻，采用具有不同研究面積的同種材料雙電極系統(tǒng)有利于獲取有關(guān)電極過程機(jī)理的信息。

當(dāng)在恒電位極化的情況下測定EN時(shí)，一般采用三電極測試系統(tǒng)，系統(tǒng)中選用低噪聲恒電位儀。使用了雙參比電極，其中之一用于電位控制，另外一個(gè)用于電位檢測。采用雙通道頻譜分析儀存儲(chǔ)和顯示被測腐蝕體系電極電位和響應(yīng)電流的自相關(guān)噪聲譜，以及它們的互相關(guān)功率譜。通過電流功率譜可以從電流響應(yīng)信號(hào)中辨別出由電極特征參數(shù)的隨機(jī)波動(dòng)所引起的噪聲信號(hào)。這樣有利于消除儀器的附加噪聲。在上述系統(tǒng)中頻譜分析儀是關(guān)鍵裝置，它具備FFT的數(shù)學(xué)處理功能，能自動(dòng)完成噪聲時(shí)間譜、頻率譜和功率密度譜的測量、顯示和存儲(chǔ)。

電化學(xué)噪聲測試系統(tǒng)應(yīng)置于屏蔽盒中，以減少外界干擾。應(yīng)采用無信號(hào)漂移的低噪聲前置放大器，特別是其本身的閃爍噪聲應(yīng)該很小，否則將極大程度地限制儀器在低頻部分的分辨能力。

3 解析

對于電化學(xué)噪聲技術(shù)，比較困難的是圖譜和數(shù)據(jù)的解析，這也是目前實(shí)驗(yàn)與理論研究最多的內(nèi)容。數(shù)據(jù)解析的目標(biāo)通常是區(qū)分不同的腐蝕類型、使噪聲信號(hào)定量化和把大量的積累數(shù)據(jù)點(diǎn)處理成一種總結(jié)格式。

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