為您介紹一款混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子濃度檢測(cè)設(shè)備

發(fā)布日期：2024-11-08      瀏覽次數(shù)：28

為您介紹一款混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子濃度檢測(cè)設(shè)備



該裝置利用近紅外光譜技術(shù)，可以在短時(shí)間內(nèi)輕松測(cè)量鹽害環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子濃度*。
*在傳統(tǒng)的JCI方法和JIS方法中，使用化學(xué)品的化學(xué)分析是由專門的分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的，但從樣品采集到獲得結(jié)果需要大約一周的時(shí)間。

[特點(diǎn)]
●可在現(xiàn)場(chǎng)獲得測(cè)量結(jié)果的“現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)"
　- 可利用樣品的分光光譜在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析。
　?迷你筆記本電腦可用于從設(shè)備控制到數(shù)據(jù)處理的所有操作。
　?即使在沒有電源（AC100V）的地方，也可以使用專用的便攜式電源。
●使用明亮的光譜儀。高分辨率使您能夠獲得分離良好的數(shù)據(jù)。

[應(yīng)用范圍]
●鹽害環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)中氯離子濃度的測(cè)量

[近紅外線兼容光纖單元（標(biāo)準(zhǔn)附件）]
使用具有優(yōu)化分支比的兩分支型近紅外線兼容光纖。樣品側(cè)探頭
帶有調(diào)節(jié)器，可調(diào)節(jié)與樣品表面的距離并保護(hù)光纖端面。



主要規(guī)格　SCl 系統(tǒng) *這些規(guī)格如有更改，恕不另行通知。 （截至2009年4月）


測(cè)量波長(zhǎng)范圍	1350～2500nm
解決	7納米
波長(zhǎng)精度	1納米
實(shí)時(shí)測(cè)量范圍	380nm
光譜儀	策爾尼·特納型
光譜儀亮度	F/3.2
探測(cè)器	InGaAs線性圖像傳感器（兩級(jí)電子冷卻型）
光源	高亮度鹵素?zé)簦ㄉ珳?000K）
控制和數(shù)據(jù)處理PC	迷你筆記本電腦 操作系統(tǒng)：WindowsXP（使用2個(gè)USB端子）
纖維單元	探頭側(cè)：外徑6.3mm/光纖直徑3mm 光纖長(zhǎng)度：2m 數(shù)值孔徑：0.2 保護(hù)套：不銹鋼軟管
設(shè)備尺寸及重量	約 450（高）x 160（寬）x 360（深）（不包括突出部分），約 14 千克
電源/功耗	AC100V 50/60Hz，200W（包括迷你筆記本電腦：最大）

 




規(guī)格

1.概述





許多社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施，例如在經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)時(shí)期建造的橋梁，已經(jīng)達(dá)到了其定的使用壽命，很快就需要更新。
然而，考慮到日本的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，有必要盡可能降低更新成本，并且強(qiáng)烈需要延長(zhǎng)設(shè)施的使用壽命作為對(duì)策。
為了延長(zhǎng)其中許多設(shè)施的使用壽命并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)維護(hù)，有必要了解當(dāng)前的惡化狀況并采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防性維護(hù)措施。目前，鹽濃度的測(cè)量是通過從實(shí)際結(jié)構(gòu)中取樣，將其帶到實(shí)驗(yàn)室，并使用化學(xué)分析方法進(jìn)行化學(xué)分析，鹽濃度是因鹽損害而劣化的混凝土結(jié)構(gòu)的劣化指標(biāo)。使用 JIS 方法需要花費(fèi)大量的精力和時(shí)間。相比之下，很明顯，通過使用近紅外光譜測(cè)量多個(gè)特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸光度，可以在現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)容易且快速地估計(jì)混凝土中的鹽濃度。

該系統(tǒng)是一種便攜式混凝土劣化測(cè)量裝置，旨在調(diào)查戶外混凝土結(jié)構(gòu)的劣化狀態(tài)。可以通過在被檢查的結(jié)構(gòu)中鉆孔并使用光纖探頭測(cè)量近紅外區(qū)域的光譜來研究混凝土劣化的程度。它采用電池供電，可自由攜帶，光源、光譜儀、電源等均裝在一個(gè)外殼內(nèi)。光譜測(cè)量和數(shù)據(jù)處理在筆記本電腦上進(jìn)行，通過主成分分析可以獲得鹽度濃度等信息。

2.系統(tǒng)配置
本系統(tǒng)由以下設(shè)備和單元組成。
1) 鹵素光源和輔助光學(xué)系統(tǒng)
2) 測(cè)量用光纖探頭（2 個(gè)分支）
3) 近紅外光譜儀（1100 至 2500 nm）
4) 近紅外電子冷卻探測(cè)器
5) DC/AC 轉(zhuǎn)換器
6) 測(cè)量用軟件
7) 數(shù)據(jù)處理軟件
8) 控制電腦
9) 電池
10) 光譜儀/電池盒

3.各部分規(guī)格及功能（見框圖）
3.1 鹵素光源單元
提供從可見光區(qū)到近紅外區(qū)穩(wěn)定的連續(xù)光。聚焦光學(xué)系統(tǒng)有效地將來自光源的光引入光纖探頭。

1. 12V，100W

2. 亮度：1250流明

3. 色溫：3200K

4. 利用聚光光學(xué)系統(tǒng)將光有效地引入光纖

3.2 測(cè)量用二分支光纖探頭（見附圖）
用作用鹵素光照射樣品的探頭和將樣品反射光引入光譜儀的探頭。

1. 使用波長(zhǎng)范圍：900-2500nm

2. 總長(zhǎng)度：2m，2個(gè)分支：約0.5m

3. 探頭測(cè)量部分配有約20厘米的不銹鋼蓋（為了保護(hù)光纖，蓋前端突出約3毫米）

4. 光導(dǎo)：156根φ200μm光纖

5. 數(shù)值孔徑：0.2以上

6. 光源側(cè)和光譜儀側(cè)的連接器

3.3 近紅外光譜儀

1. 光學(xué)系統(tǒng)：Czerny Turna 安裝座

2. 焦距：100mm

3. 數(shù)值孔徑：F/

4. 衍射光柵：1200線/mm

5. 入口狹縫：使用千分尺從 10μm 到 3mm 可調(diào)

6. 輸出端口：可連接陣列檢測(cè)器。

7. 分辨率：○○，入口狹縫寬度10μm（使用1200線/mm的衍射光柵時(shí)）

8. 反向線色散：8.5 nm/mm（使用1200個(gè)衍射光柵/mm時(shí)）

9. 測(cè)量范圍：使用1英寸陣列時(shí)，一次可測(cè)量216 nm區(qū)域，相當(dāng)于512通道陣列每個(gè)陣列0.42 nm。

10. 掃描波長(zhǎng)范圍：1200-2400nm

11. 驅(qū)動(dòng)：脈沖電機(jī)直連衍射光柵軸

3.4 近紅外電子冷卻探測(cè)器（Hamamatsu Photonics制造）

1. InGaAs 線性圖像傳感器
   1) Hamamatsu Photonics，型號(hào) G9208-256W
   2) 靈敏度波長(zhǎng)范圍：0.9 至 2.55 μm (-20°C)
   3) 像素?cái)?shù)：256（有效像素?cái)?shù)：>244）
   4) 像素尺寸： 50μm（水平）x 250μm（垂直）
   5）像素間距：50μm
   6) 有效光接收面積: 12.8 (H) x 0.25 mm (V)
   7) 暗電流 (25°C): Typ 500 pA, Max 2000 pA

2. 多通道探測(cè)器頭
   1) Hamamatsu Photonics，型號(hào) C-8062-01
   2) 尺寸：100 x 90 x 99 mm（詳情參見 Hamahot 網(wǎng)站）
   3) 控制溫度：-20°C ± 0.1°C（固定）

3. 多通道探測(cè)器頭控制器
   1) Hamamatsu Photonics，型號(hào) C7557-01
   2) 接口：-01 支持 USB
   3) 數(shù)據(jù)測(cè)量控制（曝光時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸、外部同步信號(hào)輸入、放大器增益設(shè)置、冷卻控制等） )
   4) 電源：AC100-240V ±10%
   5) 功耗：最大33W 6 )外形尺寸
   )W(
   :?暗校正?測(cè)量開始/結(jié)束?測(cè)量數(shù)據(jù)類型設(shè)置
   

3.5 測(cè)量軟件
1) 驅(qū)動(dòng)光譜儀測(cè)量所需的波長(zhǎng)范圍
2) 控制陣列檢測(cè)器并將信號(hào)讀入 PC
3) 顯示
1,350 至 1,550 nm 的光譜以檢查，2150 至 2,350 nm 的光譜以檢查氯離子。

3.6 數(shù)據(jù)處理軟件
1) 對(duì)已知鹽度濃度的測(cè)量光譜進(jìn)行多變量分析并創(chuàng)建校準(zhǔn)曲線。
2) 根據(jù)未知濃度的測(cè)量光譜計(jì)算鹽度濃度。
3) 沿水平軸（例如深度方向）創(chuàng)建鹽度濃度剖面。

3.7用于控制和數(shù)據(jù)處理的
節(jié)能筆記本電腦

3.8 DC/AC轉(zhuǎn)換器
使用12V直流電池作為電源，為光源、光譜儀驅(qū)動(dòng)、探測(cè)器和PC驅(qū)動(dòng)獲得交流電源。

3.9 電池
1) 鋰離子電池
2) 23V
2) 15Ah
3) 4.2kg

3.10 存儲(chǔ)箱
存放光譜儀、光源、電池等的箱體。

 




用于測(cè)量混凝土劣化的兩分支光纖


*測(cè)量側(cè)的光纖電纜在光源側(cè)和光譜儀側(cè)均處于混合狀態(tài)。

 

1.測(cè)量程序
操作確認(rèn)：整個(gè)系統(tǒng)的操作在實(shí)驗(yàn)室中使用過濾器和含 OH 的玻璃進(jìn)行確認(rèn)，而不是在現(xiàn)場(chǎng)，然后將測(cè)量設(shè)備運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量程序如下。
現(xiàn)場(chǎng)工作大約有四人參與，包括一名鉆孔工人和一名測(cè)量光譜的工人，輪流進(jìn)行測(cè)量。
① 決定要檢查的部位
② 打開所有設(shè)備的電源（發(fā)生器、測(cè)量裝置、PC 等）
③ 測(cè)量白板和要檢查的部位的光譜
④ 鉆一個(gè)深度為 L1 的孔mm ⑤
測(cè)量 L1 mm 部分的光譜 20 至 30 分鐘 重復(fù)兩次。
⑥ 鉆孔至L2mm 的深度
⑦ 測(cè)量L2mm 部分的光譜20 至30 次。
⑧鉆孔深度為L(zhǎng)3mm
。 ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．．
⑨ 鉆孔并測(cè)量深度Lnmm 20 至30 次。
⑩結(jié)束

2.基于上述過程，測(cè)量程序具有以下流程。
在分析和測(cè)量程序中選擇“測(cè)量"
1) 輸入測(cè)量條件（曝光時(shí)間、積分次數(shù)、冷卻溫度、波長(zhǎng)軸校準(zhǔn)、設(shè)置中心波長(zhǎng) λ1、λ2...λ10、在深度 L 處設(shè)置） 輸入積分?jǐn)?shù)量測(cè)量次數(shù)：1 至 99)
2) 輸入文件名“abc"
3) 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)白板在中心波長(zhǎng) λ1 和中心波長(zhǎng) λ2 處的光譜，同時(shí)顯示強(qiáng)度光譜。確認(rèn)無誤后進(jìn)行下一步。
4) 測(cè)量中心波長(zhǎng)λ1處表面部分(L0mm)的光譜。顯示強(qiáng)度譜，確認(rèn)后進(jìn)行下一步?？芍刈?br data-filtered="filtered"/>5) 測(cè)量中心波長(zhǎng) λ2 處表面部分的光譜。顯示強(qiáng)度譜，確認(rèn)后進(jìn)行下一步。可重做
6) 鉆孔深度 L1 mm 后，測(cè)量 001 位置的中心波長(zhǎng) λ1 光譜。對(duì)于光譜，實(shí)時(shí)重復(fù)顯示“光強(qiáng)度光譜"和“反射（吸光度）光譜：log（λ1L1001/白板λ1）"。一旦獲得所需的光譜，“保存"它。
7) 中心波長(zhǎng)自動(dòng)移動(dòng)至λ2（衍射光柵旋轉(zhuǎn)）并進(jìn)行相同的測(cè)量。光譜同時(shí)顯示“光強(qiáng)度光譜"和“反射（吸光度）光譜：log（λ2L1001/白板λ2）"。檢查頻譜并繼續(xù)。
8) 當(dāng)出現(xiàn)“請(qǐng)更改探頭位置"信息時(shí)，移動(dòng)探頭的測(cè)量位置并輸入“確定"。
9) 在深度 L1 位置 002 處執(zhí)行與 001 相同的測(cè)量。該圖中，上段表示光譜強(qiáng)度，下段表示吸光度光譜，橫軸表示中心波長(zhǎng)λ1、λ2處的光譜。因此，如果 λ1 和 λ2 相距較遠(yuǎn)，則中間會(huì)存在一個(gè)沒有光譜的區(qū)域。
10）如果測(cè)量粗骨料部分（通過2.21和2.35μm的峰值判斷），是否改變位置重新測(cè)量。這里我們要考慮是否判斷粗骨料?！F(xiàn)場(chǎng)無法判斷該材料是否為粗骨料。
11)鉆孔至L2mm的深度后，測(cè)量中心波長(zhǎng)λ1和λ2處的光譜。
12
)鉆孔 鉆孔至Lnmm的深度后，
完成中心波長(zhǎng)λ1和λ2處的光譜測(cè)量13)。

此階段文件名為“abc"，標(biāo)準(zhǔn)白板，分別為深度L1至Ln處的λ1和λ2的中心波長(zhǎng)，測(cè)量位置001至m，總計(jì)(1+m?n) x 2光強(qiáng)度測(cè)量光譜和2mn反射（這意味著吸光度）光譜。

3.之后，啟動(dòng)分析程序并開始分析頻譜。數(shù)據(jù)將以 Excel 格式保存，以便進(jìn)行各種分析。
1) 創(chuàng)建校準(zhǔn)曲線
2) 拒絕數(shù)據(jù)的確定
3) 同一深度數(shù)據(jù)的平均光譜
4) 鹽度濃度的計(jì)算和輸出

零件名稱