基于C8051F020的恒电量腐蚀监测系统的研究与设计

论文摘要

腐蚀给国民经济带来的巨大经济损失己经引起人们的重视,腐蚀防护成为现代科学技术研究的重要领域之一。金属腐蚀速率和机理是研究腐蚀防护的主要内容,腐蚀监测技术又是研究金属腐蚀速率和机理的重要手段。所以腐蚀监测技术的重要性突出地显现出来。恒电量技术是采用先进的电子技术,将已知量的电荷作为激励信号,在极短的时间内对所研究的腐蚀体系进行扰动,而后记录极化电位随时间的衰减曲线,经过分析处理得到多个电化学参数的一种测量技术。它有着快速、扰动小、无损检测和结果定量等优点,而且通过拉普拉斯时一频变换技术从恒电量激励下衰减信号的暂态响应曲线得到电极系统的阻抗频谱,可以实现实时在线测量,因此是一种极具应用潜力的腐蚀监测方法.在测控系统中,基于数据采集卡的系统,一是板卡本身的价格高,二是采集卡必须安装在计算机内,在现场监控应用中有局限性。本系统基于恒电量原理,采用美国Cygnal公司的C8051F020单片机为控制核心,组成了现场腐蚀监测系统,采样过程不要PC机控制。由于环境监控站点不集中,区域跨度大,现场挂片人工取样的方式需要耗费大量的人力、时间等资源。并且无法动态连续的观察腐蚀数据。为此本系统具有两个全双工串口,一个串口可方便地与计算机相连,另一个串口与Modem相连,应用标准外置式调制解调器,借助公用电话交换机网络,不受地点的限制,迅速、安全地实现远距离数据通信。对弱信号的数字滤波采用小波变换,取得了较理想的去躁效果。上位机监控软件由负责人机交互的主线程和对串口处理的后台辅助线程组成。本系统可自动完成选择电量,电量给定,数据采集,数据合理性判断,远程控制,数据分析和计算,显示结果等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 0.1 选题背景
• 0.2 课题任务以及论文安排
• 1 恒电量腐蚀监测系统的理论基础和结构设计
• 1.1 恒电量理论
• 1.1.1 恒电量法的理论介绍
• 1.1.2 恒电量应用的理论极限范围
• 1.1.3 溶液介质电阻的影响及抑制方法
• 1.1.4 参数解析方法
• 1.2 系统的结构设计
• 2 C8051F020 数据采集系统的系统组成
• 2.1 系统总体结构
• 2.2 前段信号采样模块
• 2.2.1 测量电极等效模型以及实际体系分析
• 2.2.2 信号采样基本电路
• 2.3 单片机 C8051F020 外围电路组成
• 2.3.1 SOC 介绍
• 2.3.2 ADC0块
• 2.3.3 外围电路
• 2.4 软件系统的设计与实现
• 2.4.1 有限状态机及逻辑控制
• 2.4.2 程序的设计思想
• 2.5 远程控制的实现
• 2.6 系统的硬件抗干扰设计
• 3 上位机监控中心软件设计
• 3.1 系统的硬件资源
• 3.2 系统的软件设计
• 3.2.1 编程软件及关键技术
• 3.2.2 多线程设计
• 3.3 小波变换
• 3.4 人机交互功能实现
• 4 实验
• 5 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 关键代码
• 攻读硕士期间的论文发表