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恒电位仪

阅读：1019发布：2020-09-18

专利汇可以提供恒电位仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种恒电位仪。其中，该恒电位仪包括：单片机处理芯片；通断控制芯片，用于接收单片机处理芯片的通断信号，并根据通断信号控制通断控制开关的开启和关闭；恒电位控制芯片，通过阳极电缆经由通断控制开关与柔性阳极连接，通过阴极电缆与埋地管道连接，用于检测埋地管道在断电时间段内的断电电位是否与预设的阴极保护电位一致，并在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将埋地管道的断电电位调整至阴极保护电位。通过本实用新型，能够实现消除了IR降对柔性阳极的阴极保护的影响，使得管道相对于参比电极的电位处于阴极保护范围内。，下面是恒电位仪专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种恒电位仪，其特征在于，包括：
单片机处理芯片；
通断控制开关；
通断控制芯片，用于接收所述单片机处理芯片的通断信号，并根据所述通断信号控制所述通断控制开关的开启和关闭；
恒电位控制芯片，通过阳极电缆经由所述通断控制开关与柔性阳极连接，通过阴极电缆与埋地管道连接，用于检测所述埋地管道在断电时间段内的断电电位是否与预设的阴极保护电位一致，并在所述断电电位与所述阴极保护电位不一致的情况下，将所述埋地管道的断电电位调整至所述阴极保护电位，
其中，所述恒电位控制芯片根据所述通断信号来获取断电时间段，在所述断电时间段内所述埋地管道与所述柔性阳极的电路回路断开。
2.根据权利要求1所述的恒电位仪，其特征在于，所述恒电位控制芯片通过参比电极电缆与参比电极连接，在所述断电时间段内，所述恒电位控制芯片检测得到所述断电电位，所述断电电位为所述埋地管道相对于所述参比电极的电位。
3.根据权利要求2所述的恒电位仪，其特征在于，所述恒电位仪还包括：
模式切换芯片，连接于所述恒电位控制芯片与所述通断控制开关之间，用于控制所述恒电位控制芯片启动检测并调整所述埋地管道的管地电位。

说明书全文

恒电位仪

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电子领域，具体而言，涉及一种恒电位仪。

背景技术

[0002] 目前，柔性阳极在油气的管道及站场阴极保护的用量急剧增长，随着柔性阳极应用的增加，也暴露出一些问题，主要是柔性阳极阴极保护的IR降问题。

[0003] 由于在测量埋地金属设施(比如管道)的对地电位时，参比电极与金属设施之间总是有一定的距离，因此存在一个电阻R，与两点之间存在的大地中的各种电流(主要是阴保电流)相乘，即为IR降。由于在保护电位的测量中存在各种电流和电阻产生的IR降误差，涉及电流主要有：测量电流、保护电流，及可能存在的杂散电流、二次电流等；涉及电阻有：土壤途经电阻、涂层缺陷处各种电阻及在交变电流作用下各种阻抗等。在杂散电流严重区域和在我国西部土壤电阻率较高区域，由于造成了埋地金属设施对地电位的误差，因此IR降常成为埋地管道阴极保护最棘手的问题。

[0004] 另外，由于柔性阳极靠近埋地金属设施敷设，也会使得其周围的电场强度很大，因此IR降的问题更加突出。而且，由于柔性阳极沿被保护管道敷设的特性，使得柔性阳极区域保护段数多，造成阳极路数过多，加大了现有常规恒电位仪的成本。

[0005] 目前针对相关技术的埋地管道保护过程中，柔性阳极阴极保护存在的IR降的问题，目前尚未提出有效的解决方案。实用新型内容

[0006] 针对相关技术的埋地管道保护过程中，柔性阳极阴极保护存在的IR降的问题，目前尚未提出有效的解决办法而提出本实用新型，为此，本实用新型的主要目的在于提供一种恒电位仪、管地电位的控制方法及装置，以解决上述问题。

[0007] 为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种恒电位仪，该恒电位仪包括：单片机处理芯片；通断控制开关；通断控制芯片，用于接收单片机处理芯片的通断信号，并根据通断信号控制通断控制开关的开启和关闭；恒电位控制芯片，通过阳极电缆经由通断控制开关与柔性阳极连接，通过阴极电缆与埋地管道连接，用于检测埋地管道在断电时间段内的断电电位是否与预设的阴极保护电位一致，并在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将埋地管道的断电电位调整至阴极保护电位；其中，恒电位控制芯片根据通断信号来获取断电时间段，在断电时间段内埋地管道与柔性阳极的电路回路断开。

[0008] 进一步地，恒电位控制芯片通过参比电极电缆与参比电极连接，在断电时间段内，恒电位控制芯片检测得到断电电位，断电电位为埋地管道相对于参比电极的电位。

[0009] 进一步地，恒电位仪还包括：模式切换芯片，连接于恒电位控制芯片与通断控制开关之间，用于控制恒电位控制芯片启动检测并调整埋地管道的管地电位。

[0010] 进一步地，单片机处理芯片通过控制发送通断信号的时间来设定通断控制开关的开启时间长度和关闭时间长度，关闭时间长度为断电时间段。

[0011] 为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，提供了一种管地电位的控制方法，该方法包括：在埋地管道与柔性阳极回路上的通断控制开关断开的情况下，读取埋地管道的断电电位；检测埋地管道在断电时间段内的断电电位是否与预设的阴极保护电位一致，并在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将埋地管道的断电电位调整至阴极保护电位，其中，断电时间段为管道与柔性阳极的电路回路处于断开状态的时间长度。

[0012] 进一步地，在埋地管道与柔性阳极回路上的通断控制开关断开之前，方法还包括：单片机处理芯片发出通断信号；通断控制芯片接收通断信号，并根据通断信号中的断开信号来控制通断控制开关断开。

[0013] 进一步地，恒电位控制芯片通过参比电极电缆与参比电极连接，在断电时间段内，将埋地管道相对于参比电极的电位作为断电电位反馈给恒电位控制芯片，其中，检测埋地管道在断电时间段内的断电电位是否与预设的阴极保护电位一致包括：判断断电电位是否与设定的阴极保护电位一致，其中，在断电电位与阴极保护电位一致的情况下，确认断电电位处于设定的阴极保护状态；在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将断电电位调整至与阴极保护电位一致。

[0014] 为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，提供了一种管地电位的控制装置，该装置包括：读取模块，用于在埋地管道与柔性阳极回路上的通断控制开关断开的情况下，读取埋地管道的断电电位；处理模块，用于检测埋地管道在断电时间段内的断电电位是否与预设的阴极保护电位一致，并在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将埋地管道的断电电位调整至阴极保护电位，其中，断电时间段为管道与柔性阳极的电路回路处于断开状态的时间长度。

[0015] 进一步地，装置还包括：控制模块，用于通断控制芯片接收由单片机处理芯片发出的通断信号，并根据通断信号中的断开信号来控制通断控制开关断开。

[0016] 进一步地，恒电位控制芯片通过参比电极电缆与参比电极连接，在断电时间段内，恒电位控制芯片检测得到断电电位，断电电位为埋地管道相对于参比电极的电位，其中，处理模块包括：判断模块，用于判断断电电位是否与设定的阴极保护电位一致；确认模块，用于在断电电位与阴极保护电位一致的情况下，确认断电电位处于设定的阴极保护状态；调整模块，用于在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将断电电位调整至与阴极保护电位一致。

[0017] 通过本实用新型，采用单片机处理芯片；通断控制开关；通断控制开关；通断控制芯片，用于接收单片机处理芯片的通断信号，并根据通断信号控制通断控制开关的开启和关闭；恒电位控制芯片，通过阳极电缆经由通断控制开关与柔性阳极连接，通过阴极电缆与埋地管道连接，用于检测埋地管道在断电时间段内的断电电位是否与预设的阴极保护电位一致，并在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将埋地管道的断电电位调整至阴极保护电位；其中，恒电位控制芯片根据通断信号来获取断电时间段，在断电时间段内埋地管道与柔性阳极的电路回路断开，解决了相关现有技术的埋地管道保护过程中，柔性阳极阴极保护存在的IR降的问题，进而实现消除了IR降对柔性阳极的阴极保护的影响，使得管道相对于参比电极的电位处于阴极保护范围内的效果。附图说明

[0018] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

[0019] 图1是根据本实用新型实施例的恒电位仪的结构示意图；

[0020] 图2是根据本实用新型实施例的恒电位仪的电路结构示意图；

[0021] 图3是根据本实用新型实施例的管地电位的控制方法的流程图；

[0022] 图4是根据本实用新型实施例的管地电位的控制方法的详细流程图；以及[0023] 图5是根据本实用新型实施例的管地电位的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

[0024] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

[0025] 图1是根据本实用新型实施例的恒电位仪的结构示意图；图2是根据本实用新型实施例的恒电位仪的电路结构示意图。

[0026] 如图1所示，该恒电位仪包括：单片机处理芯片；通断控制芯片，用于接收单片机处理芯片的通断信号，并根据通断信号控制通断控制开关的开启和关闭；恒电位控制芯片，通过阳极电缆经由通断控制开关与柔性阳极连接，通过阴极电缆与埋地管道连接，用于检测埋地管道在断电时间段内的断电电位是否与预设的阴极保护电位一致，并在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将埋地管道的断电电位调整至阴极保护电位；其中，恒电位控制芯片根据通断信号来获取断电时间段，在断电时间段内埋地管道与柔性阳极的电路回路断开。

[0027] 本申请上述实施例在恒电位控制芯片与柔性阳极之间增加了通断控制开关，该通断控制开关由单片机处理芯片发出的通断信号来控制，即在常规恒电位仪功能的基础上增加了恒断电电位功能，使得埋地管道的电位会在一个不会产生IR降的情况下得以调整到阴极保护范围内，最终实现消除了IR降对柔性阳极的阴极保护的影响，使得管道相对于参比电极的电位处于最佳的阴极保护范围内。

[0028] 本申请上述实施例中，恒电位控制芯片通过参比电极电缆与参比电极连接，在断电时间段内，恒电位控制芯片检测得到断电电位，断电电位为埋地管道相对于参比电极的电位。具体的，本申请实施例中的断电时间段可以是一个短暂的断电时间，通常可以为3s，在这个时间段内来测量管道相对于参比电极的电位，并将其作为反馈信号反馈给恒电位控制芯片，实现精确的调整。

[0029] 本申请上述实施例中的恒电位仪还可以包括：模式切换芯片，连接于恒电位控制芯片与通断控制开关之间，用于控制恒电位控制芯片是否启动检测并调整埋地管道的断电电位。

[0030] 优选地，单片机处理芯片通过控制发送通断信号的时间来设定通断控制开关的开启时间长度和关闭时间长度，关闭时间长度为断电时间段。具体的，由图2可知，单片机处理芯片通过发送通断信号来控制通断控制芯片，使得通断控制芯片将通断控制开关闭合或断开，从而在开关断开时启动开始检测没有电流情况下埋地管道的电位，并且根据得到的断电电位调整埋地管道的断电电位至阴极保护范围之内。

[0031] 而且，在常规的恒电位仪在恒电位功能出现故障的时候，虽然可以自动跳转至恒电流功能，但需要手工输入电流控制值。本申请通过增加数据自动记录、存储功能，并可通过USB口输出结果，使得在恒电位功能出现故障的情况下，仪器自动将上一周内恒电位仪输出电流的平均值作为电流控制值，进入恒电流模式下工作，实现了设备的免维护。

[0032] 图3是根据本实用新型实施例的管地电位的控制方法的流程图；图4是根据本实用新型实施例的管地电位的控制方法的详细流程图。

[0033] 如图3所示该方法包括如下步骤：

[0034] 步骤S102，图1所示的恒电位仪在埋地管道与柔性阳极回路上的通断控制开关断开的情况下，读取埋地管道的断电电位。

[0035] 步骤S104，图1所示的恒电位仪启动检测埋地管道在断电时间段内的断电电位是否与预设的阴极保护电位一致，并在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将埋地管道的断电电位调整至阴极保护电位。其中，断电时间段为管道与柔性阳极的电路回路处于断开状态的时间长度。

[0036] 本申请上述实施例在恒电位控制芯片与柔性阳极之间增加了通断控制开关，该通断控制开关由单片机处理芯片发出的通断信号来控制，即在常规恒电位仪功能的基础上增加了恒断电电位功能，使得埋地管道的电位会在一个不会产生IR降的情况下得以调整到阴极保护范围内，最终实现消除了IR降对柔性阳极的阴极保护的影响，使得管道相对于参比电极的电位处于最佳的阴极保护范围内。

[0037] 具体的，本申请上述实施例中的预设的阴极保护电位可以在阴极保护范围内取值，即阴极保护电位可以是-0.85V～-1.5V之间的任意一个值。

[0038] 本申请上述实施例中，在埋地管道与柔性阳极回路上的通断控制开关断开之前，方法还可以包括：单片机处理芯片发出通断信号；通断控制芯片接收该通断信号，并根据通断信号中的断开信号来控制通断控制开关断开。

[0039] 本申请上述实施例中，恒电位控制芯片通过参比电极电缆与参比电极连接，在断电时间段内，恒电位控制芯片检测得到断电电位，断电电位为埋地管道相对于参比电极的电位，其中，检测埋地管道在断电时间段内的断电电位是否处于阴极保护范围可以包括：判断断电电位是否与预设的阴极保护电位一致，其中，在断电电位与阴极保护电位一致的情况下，断电电位处于阴极保护状态；在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将断电电位调整至与阴极保护电位一致。

[0040] 具体的，结合图3和4可知，本申请上述实施例在常规恒电位功能的基础上增加了单片机控制通/断电功能，可以设计为通断控制开关闭合时间和断开时间分别为12s和3s(可以根据实际情况设置其他通断电时长)，而且在通断控制开关断开的断电时间内测量埋地管道相对于参比电极的电位，即断电电位，由于此时电流I为0，因此IR降为0，从而消除了IR降对柔性阳极的阴极保护的影响。

[0041] 结合图2和图4所示，本申请采用单片机控制芯片进行控制，当工作模式切换为恒电位工作模式，及切换开关连接到恒电位控制芯片上时，单片机控制芯片发出的通断信号指示通断控制芯片来控制通断控制开关断开，从而开始启动进行断电测试，将此时测得的埋地管道的断电电位作为反馈信号反馈到恒电位控制芯片之后，通过与设定的阴极保护电位的值进行比较来确定是否调整埋地管道的管地电位，如果比较结果一致则不需要调整，否则将断电电位调整为阴极保护电位，最终在消除IR降影响的情况下，管道相对于参比电极的电位处于阴极保护范围内，实现恒断电电位的功能。

[0042] 而且与传统分布式远阳极阴极保护技术相比，柔性阳极阴极保护最大的优势是电流效率高，电流漏失少，因此，柔性阳极工作时的实际耗电量很小，完全可以使用太阳能电源，并且在电路设计的过程中，充分考虑了节能的要求。使得我们的恒电位仪实现了小型化，节约了恒电位仪的设备成本。

[0043] 本申请提供的恒断电电位功能除了常规的恒通电电位和恒电流功能以外，可以实现将断电电位作为恒定控制值的功能，消除IR降误差的影响。而且还可以提供故障恒电流功能，使得在恒电位功能出现故障的情况下，仪器自动跳转到恒电流功能，且恒定的电流值为过去一周中，仪器记录的输出电流的平均值。另外的自动测量交流干扰电压功能，对于50HZ交流电的影响，可以实现自动测量其在管道上感生出的交流电压。运行数据的记录、存储和输出使得恒电位仪具有自动数据记录存储功能，并可通过USB 接口输出。

[0044] 需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

[0045] 图5是根据本实用新型实施例的管地电位的控制装置的结构示意图。

[0046] 如图5所示，该管地电位的控制装置包括：读取模块10，用于在埋地管道与柔性阳极回路上的通断控制开关断开的情况下，读取埋地管道的断电电位；处理模块30，用于检测埋地管道在断电时间段内的断电电位是否与预设的阴极保护电位一致，并在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将埋地管道的断电电位调整至阴极保护电位，其中，断电时间段为管道与柔性阳极的电路回路处于断开状态的时间长度。

[0047] 优选地，本申请上述实施例中的装置还可以包括：控制模块50，用于通断控制芯片接收由单片机处理芯片发出的通断信号，并根据通断信号中的断开信号来控制通断控制开关断开。

[0048] 优选地，本申请上述实施例中恒电位控制芯片通过参比电极电缆与参比电极连接，在断电时间段内，将埋地管道相对于参比电极的电位作为断电电位反馈给恒电位控制芯片，其中，处理模块可以包括：判断模块301，用于判断断电电位是否与设定的阴极保护电位一致；确认模块302，用于在断电电位与阴极保护电位一致的情况下，断电电位处于设定的阴极保护状态；调整模块303，用于在断电电位与阴极保护电位不一致的情况下，将断电电位调整至与阴极保护电位一致。

[0049] 从以上的描述中，可以看出，本实用新型实现了如下技术效果：本申请针对柔性阳极阴极保护中存在的上述问题，开发了具有恒断电电位输出、自动数据记录存贮功能、故障恒电流功能及其他通用功能的恒电位仪；此外，本申请采用太阳能作为设备能源，既可满足无交流电区域的需要，也符合国家发展利用绿色能源的目标。此设备投入使用后可充分发挥柔性阳极的技术优势，克服其应用中存在的工程技术缺陷，并实现系统的免维护。

[0050] 与传统分布式远阳极阴极保护技术相比，柔性阳极阴极保护最大的优势是电流效率高，电流漏失少，据此实现恒电位仪的小型化，并以太阳能作为电源，不仅可有效节约恒电位仪的成本，还符合国家发展绿色能源的战略。

[0051] 以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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