電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)處理方法概述

韓 磊

(中國石油化工股份有限公司 青島安全工程研究院，青島 266071)

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專論

電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)處理方法概述

韓 磊

(中國石油化工股份有限公司 青島安全工程研究院，青島 266071)

綜述了常見的電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)處理方法，介紹了直流趨勢(shì)剔除、統(tǒng)計(jì)分析、快速傅立葉變換(FFT)法計(jì)算功率譜密度(PSD)以及小波變換處理電化學(xué)噪聲信號(hào)的基本過程，并闡釋了各種數(shù)學(xué)處理及所得參數(shù)的物理意義。

電化學(xué)噪聲分析；多項(xiàng)式擬合；統(tǒng)計(jì)分析；快速傅立葉變換；功率譜密度；小波變換

電化學(xué)噪聲(EN)是指電解池中通過金屬電極/溶液界面的電流或電極電位的自發(fā)波動(dòng)，典型情況下這種波動(dòng)是低頻(<10 Hz)和低幅的。20世紀(jì)80年代早期，Hladky等[1-3]指出點(diǎn)蝕或縫隙腐蝕等局部腐蝕發(fā)生時(shí)電位噪聲時(shí)域信號(hào)具有不同的形態(tài)，而低頻電位噪聲信號(hào)的振幅頻譜也與腐蝕的類型和速度有關(guān)，據(jù)此可以檢測(cè)局部腐蝕的發(fā)生。

雖然EN的信號(hào)采集相對(duì)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)監(jiān)檢測(cè)，但是數(shù)據(jù)解析卻比較困難。EN通常被認(rèn)為是確定的動(dòng)力學(xué)下的隨機(jī)現(xiàn)象，包含確定過程與隨機(jī)過程的復(fù)雜合成。在許多科學(xué)及工程領(lǐng)域，解析噪聲數(shù)據(jù)的一個(gè)常規(guī)方法是將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域獲得功率譜，這對(duì)EN信號(hào)的處理同樣適用，例如用快速傅立葉變換(FFT)或最大熵值法(MEM)計(jì)算電位和電流噪聲的功率譜密度(PSD)。小波變換是新型的時(shí)頻局部化工具，能夠同時(shí)在時(shí)域和頻域?qū)π盘?hào)進(jìn)行觀測(cè)，具有FFT不具備的優(yōu)勢(shì)。新的數(shù)學(xué)工具不斷被引入電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)處理，推動(dòng)了該技術(shù)的進(jìn)展。

1 直流趨勢(shì)剔除

在測(cè)試時(shí)間內(nèi)得到的EN數(shù)據(jù)往往存在直流漂移，這種漂移會(huì)影響時(shí)域和頻域分析結(jié)果，因此，在對(duì)EN數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理之前，應(yīng)采用適當(dāng)方法去除直流漂移趨勢(shì)。Bertocci等[4-5]指出這一過程既要有效削弱低頻分量又不能丟掉有用信息或添加人為信息，他們討論了滑動(dòng)平均消除(MAR)、線性消除、多項(xiàng)式擬合以及模擬或數(shù)字高通濾波等多種方法，認(rèn)為多項(xiàng)式方法消除直流趨勢(shì)最佳，而多項(xiàng)式的最高次數(shù)可以取5，使EN信號(hào)中的低頻信息能夠被成功抑制，同時(shí)對(duì)高頻部分的影響也很小。Mansfeld[6]指出直流趨勢(shì)影響電位電流波動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差、噪聲電阻及低頻的PSD和譜噪聲圖，采用線性擬合方法處理了一些試驗(yàn)數(shù)據(jù)，證明所得的譜噪聲響應(yīng)圖與阻抗圖具有較好的一致性。文獻(xiàn)[4-6]都對(duì)MAR方法[7-8]提出了疑義，并且建議不采用這種方法。邱于兵等研究了多項(xiàng)式擬合法，認(rèn)為最高次數(shù)應(yīng)小于5，他們還提出了分段多項(xiàng)式擬合的方法[9]，通過調(diào)整窗口大小和多項(xiàng)式最高次數(shù)獲得更高的靈活性。

一般情況下，可采取多項(xiàng)式擬合剔除直流分量，此時(shí)假定電位電流噪聲遵循下列關(guān)系：

(1)

(2)

式中:E和I分別為采集到的原始電位噪聲和電流噪聲，E0和I0分別為真實(shí)的電位噪聲和電流噪聲，n為多項(xiàng)式最高次數(shù)。當(dāng)直流漂移大體呈線性時(shí)，可以取n=1，即為線性擬合。

2 統(tǒng)計(jì)分析

在EN信號(hào)的時(shí)域分析中，標(biāo)準(zhǔn)偏差σ、噪聲電阻Rn、偏度、峰度以及直方圖等是常見的參數(shù)和處理。張鑒清等[12]分別回顧了EN數(shù)據(jù)處理的一些方法和相關(guān)參數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)偏差σ：

(3)

噪聲電阻Rn：

(4)

噪聲電阻是最為常用的EN參數(shù)之一，它的概念最早由Eden[13]提出，此后一些學(xué)者通過試驗(yàn)證實(shí)在很多情況下噪聲電阻的大小與腐蝕速率呈反比，而與極化阻力Rp對(duì)應(yīng)[14-15]。Chen和Bogaerts根據(jù)Butter-Volmer方程從理論上證明對(duì)于均勻腐蝕體系Rn與Rp相等，但是他們的推導(dǎo)需要一定的前提條件，具有很大局限性[16]。

局部腐蝕指數(shù)LI：

(5)

偏度和峰度：

(6)

(7)

概率累積分布、概率密度和統(tǒng)計(jì)直方圖：

(8)

(9)

由于實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)是離散的，可以由直方圖來得到概率密度。

(10)

式中;hj(x)為數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)直方圖，n為信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)，m為直方圖條數(shù)，要計(jì)算概率密度只需將hj(x)歸一化即可。即:

(11)

式中:pi(x)為離散數(shù)據(jù)的概率密度，Δx=1/n，n為信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)。

有學(xué)者將概率分布和直方圖引入EN數(shù)據(jù)的分析[22-23]，概率密度圖能夠直觀的顯示EN信號(hào)幅度的分布規(guī)律，可以與偏度、峰度相互驗(yàn)證。一些試驗(yàn)表明，電極表面呈鈍態(tài)時(shí)概率密度呈正態(tài)分布，而電極發(fā)生孔蝕時(shí)，概率密度出現(xiàn)雙峰[15]。

統(tǒng)計(jì)直方圖的具體算法如下：

橫坐標(biāo)(每個(gè)直方條的中心位置)：

(12)

縱坐標(biāo)(直方條高度)：

(13)

其中:

3 功率譜密度(PSD)相關(guān)計(jì)算

圖1為EN信號(hào)PSD曲線的特征參數(shù)示意圖(雙對(duì)數(shù)坐標(biāo))，對(duì)PSD曲線的某些特征參數(shù)進(jìn)行分析是常見的EN信號(hào)頻域分析方法。

圖1 典型的EN信號(hào)PSD曲線Fig. 1 Typical PSD plot for EN signal

低頻白噪聲水平、線性段斜率和截止頻率：

PSD曲線在很低的頻率上出現(xiàn)與頻率無關(guān)的白噪聲水平；隨著頻率增加，PSD曲線出現(xiàn)下降段，呈1/fK噪聲，即噪聲信號(hào)的PSD與頻率在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中為線性關(guān)系，斜率為K；隨著頻率繼續(xù)增加，PSD最終降至基底噪聲水平，與儀器的背景噪聲有關(guān)。圖1僅示意了一種典型的PSD曲線，許多EN測(cè)試得到的PSD曲線沒有出現(xiàn)基底噪聲平臺(tái)[24-26]。Legat等[27-28]研究發(fā)現(xiàn)均勻腐蝕的EN表現(xiàn)為白噪聲，其PSD在整個(gè)頻域內(nèi)變化不大，計(jì)算了一定頻率范圍(10～250 mHz)內(nèi)電流噪聲PSD的平均值，發(fā)現(xiàn)與均勻腐蝕速率有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。PSD曲線下降頻段可以反映局部腐蝕的信息，這一頻段是腐蝕電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的EN信號(hào)的主要頻段。一些學(xué)者從理論上推導(dǎo)了1/fK噪聲的來源[26-29]；一些試驗(yàn)表明PSD曲線傾斜段變化越平緩(K值越大)，電極越可能發(fā)生孔蝕，變化越陡峭(K值越小)則電極表面越可能處于鈍化或均勻腐蝕狀態(tài)[2,30-32]。Bertocci等[33]比較了快速傅立葉變換(FFT)與最大熵值法(MEM)計(jì)算功率譜密度(PSD)的各自特點(diǎn)，并且分析了改變計(jì)算MEM系數(shù)個(gè)數(shù)對(duì)譜的影響及所得PSD低頻水平的有效性。他還研究了不同采樣頻率、直流趨勢(shì)剔除方法及Hann窗對(duì)PSD曲線的影響[4]。Bertocci和Cheng等[34-35]研究了噪聲時(shí)域暫態(tài)峰形狀與頻域譜參數(shù)之間的關(guān)系。總體來說，PSD曲線特征參數(shù)可以反映不同腐蝕類型及過程，但是試驗(yàn)結(jié)果與理論推導(dǎo)的關(guān)聯(lián)仍有待完善，同時(shí)PSD曲線隨不同的數(shù)據(jù)前處理而發(fā)生變化，從而影響結(jié)果的解釋。

譜噪聲電阻Rsn和極限譜噪聲電阻Rsn0：

(14)

(15)

式中:ΨE(f)和ΨI(f)分別為電位和電流噪聲信號(hào)的功率譜密度。Mansfeld和Bertocci等[14,36-39]研究表明Rsn(f)與阻抗Bode圖吻合較好，而Rsn0與Rn通常有較好一致性。Mansfeld等[40-43]根據(jù)這一結(jié)論對(duì)高阻涂層及其他一些體系中的EN和EIS數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究。

每事件電荷q和事件發(fā)生頻率fn：

(16)

(17)

式中：ΨE和ΨI分別為電位和電流噪聲PSD低頻值，B為Stern-Geary方程常數(shù)，A為電極工作面積。q和fn是根據(jù)散粒噪聲理論提出的參數(shù)，可以用于評(píng)價(jià)腐蝕類型和速率[20,44-46]。q指示了每個(gè)事件中金屬的損失，而fn描述了事件發(fā)生的頻率，q與fn的乘積為腐蝕電流：Icorr=q·fn。一般情況下高頻事件傾向于發(fā)生在整個(gè)電極表面，預(yù)示均勻腐蝕發(fā)生；而低頻事件則在局部區(qū)域消耗大量金屬，預(yù)示局部腐蝕發(fā)生。因此，活性的均勻腐蝕體系q和fn都較高；局部腐蝕(如點(diǎn)蝕)體系q較高而fn低；鈍化體系q低而fn取決于發(fā)生在鈍化膜上的過程。

SE和SG：

(18)

(19)

式中:fc、K和W均為PSD曲線的特征參數(shù)(參考圖1)，fc為截止頻率，K為線性段斜率，W為低頻白噪聲水平。張昭等[25]認(rèn)為fc、K和W均不能單獨(dú)正確反映材料表面孔蝕的強(qiáng)度和趨勢(shì)，他們根據(jù)因次分析法的基本原理提出了SE和SG兩個(gè)無量綱參數(shù)，聲稱能正確表征材料表面孔蝕強(qiáng)度和趨勢(shì)，其中SE正比于孔蝕強(qiáng)度，而SG的意義仍在進(jìn)一步研究。

PSD的具體算法如下[47]：

(1) 采用FFT算法計(jì)算功率譜 首先對(duì)電位或電流噪聲時(shí)域信號(hào)X(t)作傅立葉變換，將其轉(zhuǎn)換為頻域X(f)：

(20)

計(jì)算信號(hào)的雙邊功率譜：

(21)

式中:X為電位或電流噪聲信號(hào)，N為采樣點(diǎn)數(shù)(設(shè)N為2n)，F(xiàn)FT(X)為信號(hào)X的快速傅立葉變換，F(xiàn)FT*(X)是其復(fù)數(shù)共軛，S(f)是信號(hào)的雙邊功率譜。

(2) 將雙邊譜轉(zhuǎn)換為單邊譜 雙邊譜是關(guān)于DC對(duì)稱的，能量一半位于負(fù)頻，一半位于正頻。對(duì)應(yīng)到真實(shí)世界中的情況，應(yīng)將負(fù)頻舍棄，并將負(fù)頻能量疊加到相應(yīng)正頻以保證總能量不變。這一過程即將雙邊譜轉(zhuǎn)換為單邊譜：

(22)

式中:N是雙邊功率譜長(zhǎng)度，S(i)為雙邊功率譜，P(i)為單邊功率譜。由于舍棄了負(fù)頻分量，單邊譜長(zhǎng)度為采樣點(diǎn)數(shù)的一半。

(3) 加窗 將得到的單邊功率譜加窗，對(duì)于EN信號(hào)一般采用Hanning窗函數(shù)。加窗可以減小譜泄漏現(xiàn)象的影響以及對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)唷anning窗具有較廣的適用范圍，既有良好的頻率分辨率又能減小譜泄漏。表1為一些窗函數(shù)的選擇依據(jù)。

表1 初始窗選擇策略

(4) 根據(jù)加窗功率譜計(jì)算PSD

(23)

(5) 對(duì)PSD進(jìn)行平滑處理 一般情況下，對(duì)PSD曲線進(jìn)行平滑處理可以使曲線特征更加突出。例如采用相鄰點(diǎn)平均的方法對(duì)PSD曲線進(jìn)行平滑。

4 小波變換

傳統(tǒng)的傅立葉變換在得到信號(hào)頻域信息的同時(shí)卻喪失了時(shí)域分辯能力，難以獲得信號(hào)的局部特征，適合處理平穩(wěn)信號(hào)。而EN信號(hào)屬于非平穩(wěn)信號(hào)，在包含長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)低頻信息的同時(shí)，也包含了瞬時(shí)的突變，此時(shí)傅立葉變換存在缺陷。小波變換從傅立葉變換發(fā)展而來，可以根據(jù)頻率高低自動(dòng)調(diào)節(jié)窗口的寬度，即在低頻段采用高的頻率分辨率和低的時(shí)間分辨率，在高頻段采取低的頻率分辨率和高的時(shí)間分辨率，特別適合分析突變信號(hào)。Aballe等[48-50]將小波變換引入EN數(shù)據(jù)解析，介紹了基本原理并且給出了一些實(shí)例。

圖2 離散小波變換示意圖Fig. 2 Sketch map of discrete wavelet transform

能量分布圖顯示了小波分解后各層的能量占信號(hào)總能量比重的分布。有學(xué)者[53]提出EDP可以用于區(qū)分不同腐蝕類型，將其稱為EN信號(hào)的“指紋”。

定義信號(hào)總能量：

(24)

式中:xi為測(cè)得電位或電流值，n為采樣點(diǎn)數(shù)。

各層的相對(duì)能量：

(25)

(26)

式中:L為分解層數(shù)。

當(dāng)選擇的小波函數(shù)是正交的，則有:

(27)

實(shí)際繪制能量分布圖時(shí)，一般將能量值進(jìn)行歸一化處理。

5 其他處理方法

Darowicki等[54]采用包括短時(shí)傅立葉變換(STFT)及小波變換的聯(lián)合時(shí)頻分析方法處理了一些EN數(shù)據(jù)。Aldrich等[55]介紹了利用相空間方法分析EN數(shù)據(jù)。Legat和Govekar等[56-58]概括介紹了非線性混沌理論(或稱分型)，然后通過試驗(yàn)示范了一些技術(shù)在EN數(shù)據(jù)解析上的運(yùn)用。Barton等[59]介紹了一種基于計(jì)算機(jī)的方法，這種技術(shù)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對(duì)EN數(shù)據(jù)分類。張濤等[60]回顧了近些年電化學(xué)噪聲分析方法的進(jìn)展，介紹了混沌、分形等非線性分析以及模式識(shí)別等分析方法的應(yīng)用。

6 總結(jié)與展望

EN技術(shù)由于能提供關(guān)于腐蝕類型和過程的信息，而且具有響應(yīng)快速靈敏和無損等優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)量和解析方面都得到迅速發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)室研究中，一些EN參數(shù)已經(jīng)能夠很好地從機(jī)理上得到解釋，并與試驗(yàn)結(jié)果印證。隨著IT技術(shù)的進(jìn)步，今后將會(huì)有越來越多的數(shù)學(xué)工具被引入電化學(xué)噪聲數(shù)據(jù)處理，一方面豐富了EN信號(hào)解析的理論，推動(dòng)了EN技術(shù)的發(fā)展；但是另一方面，越來越復(fù)雜的數(shù)學(xué)處理也容易使EN參數(shù)缺乏明確的物理意義和通用性，EN數(shù)據(jù)解析仍將是制約其實(shí)際應(yīng)用于腐蝕監(jiān)測(cè)的主要困難。

[1] HLADKY K,DAWSON J L. The measurement of localized corrosion using electrochemical noise[J]. Corrosion Science,1981,21(4):317-322.

[2] HLADKY K,DAWSON J L. The measurement of corrosion using electrochemical 1/f noise[J]. Corrosion Science,1982,22(3):231-237.

[3] HLADKY K. Corrosion Monitoring[P]. US Patent 4575678,1986-3-11.

[4] BERTOCCI U,HUET F,NOGUEIRA R,et al. Drift removal procedures for PSD calculation[C]//Corrosion 2001:Houston,[s.l.],2001.

[5] BERTOCCI U,HUET F,NOGUEIRA R. Drift removal procedures in the analysis of electrochemical noise[J]. Corrosion,2002,58(4):337-347.

[6] MANSFELD F,SUN Z,HSU C H,et al. Concerning trend removal in electrochemical noise measurements[J]. Corrosion Science,2001,43(2):341-352.

[7] TAN Y J,BAILEY S,KINSELLA B. The monitoring of the formation and destruction of corrosion inhibitor films using electrochemical noise analysis (ENA)[J]. Corrosion Science,1996,38(10):1681-1695.

[8] 邱于兵,黃家懌,郭興蓬. 多項(xiàng)式擬合法消除電化學(xué)噪聲的直流漂移[J]. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005，33(10)：39-42.

[9] 黃家懌,邱于兵,郭興蓬. 電化學(xué)噪聲直流漂移的分段多項(xiàng)式擬合消除[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，2009，29(1)：9-14.

[10] 張鑒清，張昭，王建明,等. 電化學(xué)噪聲的分析與應(yīng)用-I. 電化學(xué)噪聲的分析原理[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，2001，21(5)：310-320.

[11] COTTIS R A. Interpretation of electrochemical noise data[J]. Corrosion,2001,57(3):265-285.

[12] MANSFELD F. The electrochemical noise technique-applications in corrosion research[C]//18th International Conference on Noise and Fluctuations:Spain,[s.l.],2005:CP780.

[13] EDEN D A,HLADKY K,JOHN D G,et al. Electrochemical noise-simultaneous monitoring of potential and current noise signals from corroding electrodes[J]. Corrosion 1986:Houston,[s.l.],1986:86274.

[14] MANSFELD F,XIAO H. Electrochemical noise analysis of iron exposed to NaCl solutions of different corrosivity[J]. Journal of the Electrochemical Society,1993,140(8):2205-2209.

[15] GUSMANO G,MONTESPERELLI G,PACETTI S,et al. Electrochemical noise resistance as a tool for corrosion rate prediction[J]. Corrosion,1997,53(11):860-868.

[16] CHEN J F,BOGAERTS W F. The physical meaning of noise resistance[J]. Corrosion Science,1997,37(11):1839-1842.

[17] MANSFELD F,SUN Z. Localization index obtained from electrochemical noise analysis[J]. Corrosion,1999,55(10):915-918.

[18] CHEN J F,BOGAERTS W F. Electrochemical emission spectroscopy for monitoring uniform and localized corrosion[J]. Corrosion,1996,52(10):753-759.

[19] MANSFELD F,SUN Z,HSU C H. Electrochemical noise analysis (ENA) for active and passive systems in chloride media[J]. Electrochimica Acta,2001,46(24):3651-3664.

[20] COTTIS R A,Al-AWADHI M A A,Al-MAZEEDI H,et al. Measures for the detection of localized corrosion with electrochemical noise[J]. Electrochimica Acta,2001,46(24):3665-3674.

[21] ROBERGE P R. Analysis of electrochemical noise by the stochastic process detector method[J]. Corrosion,1994,50(7):502-512.

[22] GABRIELLI C,HUET F,KEDDAM M,et al. A review of the probabilistic aspects of localized corrosion[J]. Corrosion,1990,46(4):266-279.

[23] CHENG Y F,LUO J L. Metastable pitting of carbon steel under potentiostatic control[J]. Journal of the Electrochemical Society,1999,146(3):970-976.

[24] COTTIS R A. Sources of electrochemical noise in corroding systems[J]. Russian Journal of Electrochemistry,2006,42(5):497-505.

[25] 張昭，張鑒清，李勁風(fēng),等. 因次分析法在電化學(xué)噪聲分析中的應(yīng)用[J]. 物理化學(xué)學(xué)報(bào)，2001，17(7)：651-654.

[26] 曹楚南，常曉元，林海潮. 孔蝕過程中的電化學(xué)噪聲特征[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，1989，9(1)：21-28.

[27] LEGAT A,DOLECEK V. Corrosion monitoring system based on measurement and analysis of electrochemical noise[J]. Corrosion,1995,51(4):295-300.

[28] LEGAT A,ZEVNIK C. The electrochemical noise of mild and stainless steel in various water solutions[J]. Corrosion Science,1993,35(5/8):1661-1666.

[29] EDEN D A. Electrochemical noise-the first two octaves[C]//Corrosion 98:Houston,[s.l.],1998:98386.

[30] URUCHRUTU J C,DAWSON J L. Noise analysis of pure aluminum under different pitting conditions[J]. Corrosion,1987,43(1):19-25.

[31] FLIS J,DAWSON J L,GILL J,et al. Impedance and electrochemical noise measurements on iron and iron-carbon alloys in hot caustic soda[J]. Corrosion Science,1991,32(8):877-892.

[32] 張鑒清，張昭，王建明,等. 電化學(xué)噪聲的分析與應(yīng)用-II. 電化學(xué)噪聲的應(yīng)用[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，2002，22(4)：241-248.

[33] BERTOCCI U,FRYDMAN J,GABRIRELLI C,et al. Analysis of electrochemical noise by power spectral density applied to corrosion studies[J]. Journal of the Electrochemical Society,1998,145(8):2780-2786.

[34] BERTOCCI U,HUET F,JAOUL B,et al. Frequency analysis of transients in electrochemical noise:Mathematical relationships and computer simulations[J]. Corrosion,2000,56(7):675-683.

[35] CHENG Y F,LUO J L,WILMOTT M. Spectral analysis of electrochemical noise with different transient shapes[J]. Electrochimica Acta,2000,45(11):1763-1771.

[36] XIAO H,MANSFELD F. Evaluation of coatings regradation with electrochemical impedance spectroscopy and electrochemical noise analysis[J]. Journal of the Electrochemical Society,1994,141(9):2332-2337.

[37] MANSFELD F,LEE C C,ZHANG G. Comparison of electrochemical impedance and noise data in the frequency domain[J]. Electrochimica Acta,1997,43(3/4):435-438.

[38] BERTOCCI U,GABRIELLI C,HUET F,et al. Noise resistance applied to corrosion measurements I. theoretical analysis[J]. Journal of the Electrochemical Society,1997,144(1):31-37.

[39] BERTOCCI U,GABRIELLI C,HUET F,et al. Noise resistance applied to corrosion measurements II. experimental tests[J]. Journal of the Electrochemical Society,1997,144(1):37-43.

[40] MANSFELD F,HAN L T,LEE C C. Analysis of electrochemical noise data for polymer coated steel in the time and frequency domains[J]. Journal of the Electrochemical Society,1996,143(12):286-289.

[41] MANSFELD F,HAN L T,LEE C C,et al. Analysis of electrochemical impedance and noise data for polymer coated metals[J]. Corrosion Science,1997,39(2):255-279.

[42] MANSFELD F,LEE C C. The frequency dependence of the noise resistance for polymer-coated metals[J]. Journal of the Electrochemical Society,1997,144(6):2068-2071.

[43] NAGIUB A,MANSFELD F. Evaluation of corrosion inhibition of brass in chloride media using EIS and ENA[J]. Corrosion Science,2001,43(11):2147-2171.

[44] SANCHEZ-AMAYA J M,COTTIS R A,BOTANA F J. Shot noise and statistical parameters for the estimation of corrosion mechanisms[J]. Corrosion Science,2005,47(12):3280-3299.

[45] Al-MAZEEDI H A A,COTTIS R A. A practical evaluation of electrochemical noise parameters as indicators of corrosion type[J]. Electrochimica Acta,2004,49(17/18):2787-2793.

[46] SANCHEZ-AMAYA J M,BETHENCOURT M,GONZALEZ-ROVIRA L,et al. Noise resistance and shot noise parameters on the study of IGC of aluminium alloys with different heat treatments[J]. Electrochimica Acta,2007,52(23):6569-6583.

[47] CERNA M,HARVEY A F. The fundamentals of FFT-based signal analysis and measurement[J]. National Instruments,2002,41:3271-3280.

[48] ABALLE A,BETHENCOURT M,BOTANA F J,et al. Wavelet transform-based analysis for electrochemical noise[J]. Electrochemistry Communications,1999,1(7):266-270.

[49] ABALLE A,BETHENCOURT M,BOTANA F J,et al. Using wavelets transform in the analysis of electrochemical noise data[J]. Electrochimica Acta,1999,44(26):4805-4816.

[50] ABALLE A,BETHENCOURT M,BOTANA F J,et al. Use of wavelets to study electrochemical noise transients[J]. Electrochimica Acta,2001,46(15):2353-2361.

[51] PLANINSIC P,PETEK A. Wavelets in electrochemical noise analysis,wavelets in electrochemical noise analysis[J]. Discrete Wavelet Transforms-Biomedical Applications,Hannu Olkkonen(Ed.),InTech,2011:201-220.

[52] PLANINSIC P,PETEK A. Analysis of electrochemical noise signals using fractal-like function wavelets[C]//Interdisciplinary Applications of Fractal and Chaos Theory:Romane,Bucaresti,Romania,2004:322-334.

[53] CAO F H,ZHANG Z,SU J X. Electrochemical noise analysis of LY12-T3 in EXCO solution by discrete wavelet transform technique[J]. Electrochimica Acta,2006,51(7):1359-1364.

[54] DAROWICKI K,ZIELINSKI A. Joint time-frequency analysis of electrochemical noise[J]. Journal of Electroanalytical Chemistry,2001,504(2):201-207.

[55] AIDRICH C,QI B C,BOTHA P J. Analysis of electrochemical noise data with phase space methods[J]. Minerals engineering,2006,19(14):1402-1409.

[56] LEGAT A,GOVEKAR E. Detection of corrosion by analysis of electrochemical noise[J]. Fractals,1994,2(2):241-244.

[57] ASTM STP 1277 Electrochemical noise measuremet for corrosion applications[S].[58] LEGAT A,DOLECEK V. Chaotic analysis of electrochemical noise measured on stainless steel[J]. Journal of the Electrochemical Society,1995,142(6):1851-1858.

[59] ASTM STP 1277 The identification of pitting and crevice corrosion spectra in electrochemical noise using an artificial neural network[S].

[60] 張濤，楊延格，邵亞薇,等. 電化學(xué)噪聲分析方法的研究進(jìn)展[J]. 中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)，2014，34(1)：1-18.

A Review on Electrochemical Noise Analysis

HAN Lei

(Research Institute of Safety Engineering, SINOPEC, Qingdao 266071, China)

The most commonly used analysis methods for electrochemical noise are reviewed. The general processes of electrochemical noise analyses, including DC trend removal, statistical analysis, power spectral density (PSD) calculation by fast Fourier transform (FFT) and wavelet transform are introduced. The parameters obtained by these mathematical treatments above are interpreted for their physical meanings.

electrochemical noise analysis; polynomial fitting; statistical analysis; fast Fourier transform; power spectral density; wavelet transform

2014-04-03

韓 磊(1980-)，高級(jí)工程師，博士，從事石化裝置腐蝕與防護(hù)研究，0532-83786538，hanl.qday@sinopec.com

TG174.3; O646

A

1005-748X(2015)01-0084-07