On the use of bilinear transformation for parameter identification of anticorrosion coatings

• Autorzy: Hoja J. , Lentka G. , Zielonko R.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie transformacji biliniowej do identyfikacji parametrów powłok antykorozyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a method of parameter identification of anticorrosion coatings modelled by a multielement equivalent circuit. The proposed method uses properties of bilinear transformation, which allows representing the circuit function of a multi-parametcr model as a function of each parameter individually. The inverse bilinear transformation makes possible the determination of each model parameter separately on the basis of impedance measurement at a single frequency. The measurement frequency has to be selected individually for each identified element, so the number of measurement frequencies is equal to the number of identified elements. This solution leads to definitely shorter time of measurements compared to the well-known identification method based on impedance spectrum fitting. The algorithm of parameter identification of the coating has been developed and implemented in a measurement microsystem. The results of tests prove the usefulness of the method for continuous Emonitoring of the coating performance.

PL

W artykule przedstawiono metodę identyfikacji parametrów powłok antykorozyjnych modelowanych wieloelementowymi układami zastępczymi. Metoda wykorzystuje właściwości przekształcenia biliniowego, które umożliwia przedstawienie funkcji układowej wieloparametrowego modelu, jako funkcji każdego indywidualnego parametru. Odwrotne przekształcenie biliniowe pozwala na wyznaczenie wartości każdego z parametrów modelu z osobna na podstawie pomiarów impedancji na jednej częstotliwości. Przy czym, częstotliwości są dobierane indywidualnie dla każdego identyfikowanego elementu, a więc liczba częstotliwości pomiarowych odpowiada liczbie identyfikowanych elementów. Jest to korzystna cecha przedstawionej metody, gdyż pozwala na istotne skrócenie czasu identyfikacji w porównaniu z tradycyjną metodą opartą na dopasowaniu widma impedancyjnego (dla 4-elementowego układu zastępczego z ok. 30min. do ok. 2min). Korzystne właściwości metody osiągnięto dzięki dynamicznemu kształtowaniu eksperymentu. Dobór częstotliwości pomiarowych odbywa się na bieżąco, na każdym kroku identyfikacji i każda zidentyfikowana wartość wpływa na pomiary dalszych elementów. Ponieważ opracowana metoda wykorzystuje wyniki jednego cyklu identyfikacji jako dane wejściowe następnego, bardzo dobrze nadaje się do cyklicznego monitorowania zmian stanu diagnozowanej powłoki przeciwkorozyjnej i wyznaczania jej aktualnych parametrów. Dla 4-elementowego modelu powłoki, metodę zaimplementowano w mikrosystemie pomiarowym do wysokoimpedancyjnej spektroskopii powłok przeciwkorozyjnych. Wyniki badań potwierdzają pełną przydatność metody do identyfikacji stanu powłoki. Maksymalny błąd określenia wartości elementów nie przekraczał 1-4% dla obiektów o bardzo wysokiej impedancji (IZI na poziomie 10G[omega]) w zależności od położenia elementu w strukturze układu zastępczego.

Słowa kluczowe

EN

bilinear transformation; parameter identification; diagnostics of anticorrosion coatings

PL

transformacja biliniowa; identyfikacja parametrów; diagnostyka powłok antykorozyjnych

• Wydawca: Komitet Metrologii i Aparatury Naukowej PAN
• Czasopismo: Metrology and Measurement Systems
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 10, nr 1
• Strony: 17--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hoja J.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Electronics Telecommunication and Informatics

autor

Lentka G.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Electronics Telecommunication and Informatics

autor

Zielonko R.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Electronics Telecommunication and Informatics

Bibliografia

• 1. Pourdeyhimi B.: Evaluating Traffic Paint Degradation Using Image Analysis. J. Coatings Tech., 66, 1994, pp. 51-58.
• 2. Shubinsky G., Jan K., Bernecki T.: Application of Infrared and Visual Imaging for Inspection and Evaluation of Protective Coatings, SSPC Conference, Orlando, June 1994.
• 3. Bierwagen G., Tallman D., Jungping Li, Lingyun He: EIS Studies of Coatings in Accelerated Exposure, V International Symposium on Electrochemical Impedance Spectroscopy, Marilleva, Italy 2001, Abstracts p. 149.
• 4. Bonora P. L., Defiorian F., Federizzi L.: Electrochemical impedance spectroscopy as a tool for investigating underpaint corrosion, III International Symposium on Electrochemical Impedance Spectroscopy, Nieuwpoort, Belgium 1995, pp. 1073-1082.
• 5. Boukamp B. A.: Nonlinear Least Square Fit for analysis of immitance data of electrochemical systems, Solid Slate Ionics, 20 (1986), pp. 31-44.
• 6. Miszczyk A.: Charakterystyka impedancyjna powłok organicznych przeznaczonych do ochrony instalacji odsiarczania spalin metoda mokra (The impedance characteristic of the organic coatings designed for protections of fuel gas desulfurization systems using wet method). PhD Dissertation directed by K. Darowicki, Technical University of Gdansk, Chemical Department, Gdansk 1998.
• 7. Mansfeld F., Shin H., Greene H., Tsai C. H.: Electrochemical Impedance Analysis and Interpretation, American Society for Testing and Materials, Philadelphia 1993.
• 8. Macdonald J. R.: Impedance spectroscopy. John Willey & Sons, 1987.
• 9. Boukamp B. A.: Equivalent circuit ver. 4.51, University of Twente, Netherlands 1989.
• 10. Macdonald J. R.: LEVM Manual ver. 7.11. CNLS Immittance Fitting Program. Solartron Group Limited 1999.
• 11. ZPlot for Windows, Electrochemical Impedance Software. Ver. 1.2, Operating Manual, Scribner Assoc. Inc., 1415 West Leigh Drive, Charlottesville, Virginia 1995.
• 12. Ahlfors L. V.: Complex analysis, McGraw-Hill, New York 1953, pp. 22-31.
• 13. Round Robin Test Measurement of Very High Impedance and Low Capacity, participants: L. Federizzi, W. Strunz, J. Vereecken, J. Vogelsang, D. H. van der Weijde, E. P. M. van Westing, A. Miszczyk, 1997-I99S.
• 14. Ogrodzki J.: Komputerowa analiza układów elektronicznych (Computer analysis of electronic circuits). PWN, Warszawa 1994.
• 15. Hoja J., Lentka G., Zielonko R.: Measurement microsystem for high impedance spectroscopy of anticorrosion coatings, Quarterly: Metrology and Measurement Systems, Vol. 9, No 1 (2002), Polish Scientific Publishers PWN Warsaw 2002, p. 31-44.
• 16. Hoja J., Lentka G.: Sposób i układ do monitorowania powłok antykorozyjnych (The method and instrument for monitoring of anticorrosion coatings). Patent application in Polish Patent Office No P356077, 2002.
• 17. Bourne J. R.: Critical Reviews in Biomedical Engineering, Vol. 24, Iss. 4-6, Begell House, NY 1996.
• 18. Jasiński G., Chachulski B., Zajt T., Jasiński P., Nowakowski A.: Elektryczny układ zastępczy czujnika wilgotności z tlenku glinu (Electrical equivalent circuit of humidity sensor made from aluminum oxide), Mat. VII Konf. Czujniki Optoelektroniczne i Elektroniczne COE2002, t. 1, s. 417-422.