12、基于物联网 - 低频射频识别的腐蚀监测传感系统

基于物联网 - 低频射频识别的腐蚀监测传感系统

1. 引言

金属与周围环境发生反应会导致腐蚀，虽然通常会使用各种化学涂料来防止腐蚀，但这并非永久解决方案，涂漆的金属结构随着时间推移仍可能腐蚀。目前已经有一些研究和设备用于早期检测和评估腐蚀，例如电化学阻抗谱、电磁无损检测和评估方法（如涡流和脉冲涡流技术）。这些技术基于测量腐蚀区域电导率和磁导率的降低，通过特征提取技术分析测量信号来检测和表征腐蚀。

然而，现有的无损检测和评估技术存在一些缺点：
- 涡流和脉冲涡流技术的灵敏度会随着探头与被测样品表面的提离距离增加而显著降低。
- 大多数现有技术由于尺寸、操作复杂性和仪器成本等原因，在金属表面实时监测方面受到限制。
- 现有技术只能监测与传感器尺寸相同的腐蚀表面，对于较大的腐蚀面积，需要重复使用，既耗时又成本高。

因此，采用低频射频识别（RFID）标签和物联网（IoT）相结合的方法来检测和表征腐蚀。这种方法成本低、无源，并且可以永久嵌入结构中进行长期监测。通过FRDM - K64F物联网套件连接一系列低频RFID传感器，可开发出用于一次性监测大面积的无线传感器网络。

2. 基于低频RFID的腐蚀传感系统建模

2.1 系统组成

提出的物联网 - 低频RFID腐蚀传感系统由阅读器和标签两个硬件组件组成。阅读器主要包含射频电路，用于发射和接收125kHz的射频能量，为标签供电并与标签通信。标签是无源的，放置在待检测的金属表面。阅读器发射125kHz的射频信号为标签供电，标签将存储在其内存中的代码反向散射回阅读器。阅读器测量该响应信号，并提取其单调特征来检测和表征腐蚀。涡流模型描述了标签与腐蚀金属