基于虚拟仪器的便携式腐蚀电化学测试装置

　　1　引　　言

　　在腐蚀电化学测试领域,电子技术、计算机技术和网络技术的迅速发展促使新仪器不断出现[1-2],也推动了研究方法的进步。与传统的独立式恒电位仪相比,目前的电化学测试仪器一般都配有微机和专门软件,通过软件控制仪器完成实验,自动化程度很高。然而这些商品化的电化学测试系统、电化学工作站也有其缺点,即成本昂贵、测试项目固定。

　　针对这一问题,本文利用虚拟仪器技术建立了一套便携式腐蚀电化学测试系统———VirtualCETS (Corrosionelectrochemical test system),通过装有数据采集卡和应用软件的笔记本电脑控制普通恒电位电路完成腐蚀电位监测、电位/电流阶跃、极化阻力测量、极化曲线测量、电化学频率调制(EFM)[3]以及电化学噪声(EN)[4]等多项腐蚀电化学测试及相应数学处理,快速直观地给出测量结果。虚拟仪器的引入使用户可以根据实际测试需要、以较短的时间和较低的成本开发测试项目。

　　2　VirtualCETS构成

　　2.1　硬件部分

　　VirtualCETS由笔记本电脑、普通恒电位仪、数据采集卡以及配套的应用软件组成,如图1所示。

　　数据采集卡采用美国NI公司的多功能DAQ 6024EforPCMCIA,它提供了8个差分或16个单端12位的模拟输入通道以及2个12位的模拟输出通道,最高采样率为200 kS/s。数据采集卡的功能是将软件产生的波形D/A转换后输出作为恒电位仪的激励;同时采集参比电极电位和电流采样的信号, A/D转换后换输入计算机。6024E采用的PCMCIA II接口是目前笔记本电脑的标准配置,可以发挥笔记本电脑便携的优势,便于现场测试。

　　恒电位仪根据反向放大式恒电位电路研制,其原理电路以及与数据采集卡的信号连接如图2所示。该恒电位仪采用航空插头作为电解池接口,具有数字面板表显示,内部安装了与6024E配套的CB-68LP接线端,所有信号的接线都在装置内部接好,这样恒电位仪与外部的数据采集卡只需通过一条RC68-68电缆连接,使系统简化(见图3)。此外也可以连接一台提供外加激励信号输入端和电流采样输出端的普通商品化恒电位仪,以取代自制的恒电位电路,比如上海正方公司生产的ZF-3型。

　　2.2　应用软件设计

　　VirtualCETS的应用软件采用LabVIEW[5]6.1开发。程序总体组织上采用了树形结构。主程序VCETS. vi前面板上列出了测试软件所有的功能,并对主要的4个子VI进行调用:配置数据采集卡、设置测试方法和参数、运行测试项目、以及调用数据处理程序组。图4为主程序的前面板,图5显示了各模块间的调用关系。

　　进行测试时,第1步配置数据采集卡(DAQ config),包括对输入输出通道号,输入信号的量程和放大倍数等参数的设置,程序将自动对上一次的设置进行保存,若设置没有改变即可省去此步以方便实验者。