為您介紹一款混凝土結構中的氯離子濃度檢測設備

發(fā)布日期：2024-11-08      瀏覽次數：84

為您介紹一款混凝土結構中的氯離子濃度檢測設備



該裝置利用近紅外光譜技術，可以在短時間內輕松測量鹽害環(huán)境中混凝土結構中的氯離子濃度*。
*在傳統(tǒng)的JCI方法和JIS方法中，使用化學品的化學分析是由專門的分析實驗室進行的，但從樣品采集到獲得結果需要大約一周的時間。

[特點]
●可在現場獲得測量結果的“現場測量系統(tǒng)"
　- 可利用樣品的分光光譜在現場進行分析。
　?迷你筆記本電腦可用于從設備控制到數據處理的所有操作。
　?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據。

[應用范圍]
●鹽害環(huán)境下混凝土結構中氯離子濃度的測量

[近紅外線兼容光纖單元（標準附件）]
使用具有優(yōu)化分支比的兩分支型近紅外線兼容光纖。樣品側探頭
帶有調節(jié)器，可調節(jié)與樣品表面的距離并保護光纖端面。



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）


測量波長范圍	1350～2500nm
解決	7納米
波長精度	1納米
實時測量范圍	380nm
光譜儀	策爾尼·特納型
光譜儀亮度	F/3.2
探測器	InGaAs線性圖像傳感器（兩級電子冷卻型）
光源	高亮度鹵素燈（色溫3000K）
控制和數據處理PC	迷你筆記本電腦 操作系統(tǒng)：WindowsXP（使用2個USB端子）
纖維單元	探頭側：外徑6.3mm/光纖直徑3mm 光纖長度：2m 數值孔徑：0.2 保護套：不銹鋼軟管
設備尺寸及重量	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





許多社會基礎設施，例如在經濟高速增長時期建造的橋梁，已經達到了其定的使用壽命，很快就需要更新。
然而，考慮到日本的社會經濟狀況，有必要盡可能降低更新成本，并且強烈需要延長設施的使用壽命作為對策。
為了延長其中許多設施的使用壽命并對其進行適當維護，有必要了解當前的惡化狀況并采取適當的預防性維護措施。目前，鹽濃度的測量是通過從實際結構中取樣，將其帶到實驗室，并使用化學分析方法進行化學分析，鹽濃度是因鹽損害而劣化的混凝土結構的劣化指標。使用 JIS 方法需要花費大量的精力和時間。相比之下，很明顯，通過使用近紅外光譜測量多個特定波長范圍內的吸光度，可以在現場相對容易且快速地估計混凝土中的鹽濃度。

該系統(tǒng)是一種便攜式混凝土劣化測量裝置，旨在調查戶外混凝土結構的劣化狀態(tài)。可以通過在被檢查的結構中鉆孔并使用光纖探頭測量近紅外區(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、電源等均裝在一個外殼內。光譜測量和數據處理在筆記本電腦上進行，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)由以下設備和單元組成。
1) 鹵素光源和輔助光學系統(tǒng)
2) 測量用光纖探頭（2 個分支）
3) 近紅外光譜儀（1100 至 2500 nm）
4) 近紅外電子冷卻探測器
5) DC/AC 轉換器
6) 測量用軟件
7) 數據處理軟件
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. 利用聚光光學系統(tǒng)將光有效地引入光纖

3.2 測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. 使用波長范圍：900-2500nm

2. 總長度：2m，2個分支：約0.5m

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

4. 光導：156根φ200μm光纖

5. 數值孔徑：0.2以上

6. 光源側和光譜儀側的連接器

3.3 近紅外光譜儀

1. 光學系統(tǒng)：Czerny Turna 安裝座

2. 焦距：100mm

3. 數值孔徑：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

6. 輸出端口：可連接陣列檢測器。

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

8. 反向線色散：8.5 nm/mm（使用1200個衍射光柵/mm時）

9. 測量范圍：使用1英寸陣列時，一次可測量216 nm區(qū)域，相當于512通道陣列每個陣列0.42 nm。

10. 掃描波長范圍：1200-2400nm

11. 驅動：脈沖電機直連衍射光柵軸

3.4 近紅外電子冷卻探測器（Hamamatsu Photonics制造）

1. InGaAs 線性圖像傳感器
   1) Hamamatsu Photonics，型號 G9208-256W
   2) 靈敏度波長范圍：0.9 至 2.55 μm (-20°C)
   3) 像素數：256（有效像素數：>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. 多通道探測器頭
   1) Hamamatsu Photonics，型號 C-8062-01
   2) 尺寸：100 x 90 x 99 mm（詳情參見 Hamahot 網站）
   3) 控制溫度：-20°C ± 0.1°C（固定）

3. 多通道探測器頭控制器
   1) Hamamatsu Photonics，型號 C7557-01
   2) 接口：-01 支持 USB
   3) 數據測量控制（曝光時間、數據傳輸、外部同步信號輸入、放大器增益設置、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?測量開始/結束?測量數據類型設置
   

3.5 測量軟件
1) 驅動光譜儀測量所需的波長范圍
2) 控制陣列檢測器并將信號讀入 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 數據處理軟件
1) 對已知鹽度濃度的測量光譜進行多變量分析并創(chuàng)建校準曲線。
2) 根據未知濃度的測量光譜計算鹽度濃度。
3) 沿水平軸（例如深度方向）創(chuàng)建鹽度濃度剖面。

3.7用于控制和數據處理的
節(jié)能筆記本電腦

3.8 DC/AC轉換器
使用12V直流電池作為電源，為光源、光譜儀驅動、探測器和PC驅動獲得交流電源。

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

3.10 存儲箱
存放光譜儀、光源、電池等的箱體。

 




用于測量混凝土劣化的兩分支光纖


*測量側的光纖電纜在光源側和光譜儀側均處于混合狀態(tài)。

 

1.測量程序
操作確認：整個系統(tǒng)的操作在實驗室中使用過濾器和含 OH 的玻璃進行確認，而不是在現場，然后將測量設備運輸到現場。現場測量程序如下。
現場工作大約有四人參與，包括一名鉆孔工人和一名測量光譜的工人，輪流進行測量。
① 決定要檢查的部位
② 打開所有設備的電源（發(fā)生器、測量裝置、PC 等）
③ 測量白板和要檢查的部位的光譜
④ 鉆一個深度為 L1 的孔mm ⑤
測量 L1 mm 部分的光譜 20 至 30 分鐘 重復兩次。
⑥ 鉆孔至L2mm 的深度
⑦ 測量L2mm 部分的光譜20 至30 次。
⑧鉆孔深度為L3mm
。 ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．．
⑨ 鉆孔并測量深度Lnmm 20 至30 次。
⑩結束

2.基于上述過程，測量程序具有以下流程。
在分析和測量程序中選擇“測量"
1) 輸入測量條件（曝光時間、積分次數、冷卻溫度、波長軸校準、設置中心波長 λ1、λ2...λ10、在深度 L 處設置） 輸入積分數量測量次數：1 至 99)
2) 輸入文件名“abc"
3) 測量標準白板在中心波長 λ1 和中心波長 λ2 處的光譜，同時顯示強度光譜。確認無誤后進行下一步。
4) 測量中心波長λ1處表面部分(L0mm)的光譜。顯示強度譜，確認后進行下一步。可重做
5) 測量中心波長 λ2 處表面部分的光譜。顯示強度譜，確認后進行下一步。可重做
6) 鉆孔深度 L1 mm 后，測量 001 位置的中心波長 λ1 光譜。對于光譜，實時重復顯示“光強度光譜"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) 中心波長自動移動至λ2（衍射光柵旋轉）并進行相同的測量。光譜同時顯示“光強度光譜"和“反射（吸光度）光譜：log（λ2L1001/白板λ2）"。檢查頻譜并繼續(xù)。
8) 當出現“請更改探頭位置"信息時，移動探頭的測量位置并輸入“確定"。
9) 在深度 L1 位置 002 處執(zhí)行與 001 相同的測量。該圖中，上段表示光譜強度，下段表示吸光度光譜，橫軸表示中心波長λ1、λ2處的光譜。因此，如果 λ1 和 λ2 相距較遠，則中間會存在一個沒有光譜的區(qū)域。
10）如果測量粗骨料部分（通過2.21和2.35μm的峰值判斷），是否改變位置重新測量。這里我們要考慮是否判斷粗骨料。→現場無法判斷該材料是否為粗骨料。
11)鉆孔至L2mm的深度后，測量中心波長λ1和λ2處的光譜。
12
)鉆孔 鉆孔至Lnmm的深度后，
完成中心波長λ1和λ2處的光譜測量13)。

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

3.之后，啟動分析程序并開始分析頻譜。數據將以 Excel 格式保存，以便進行各種分析。
1) 創(chuàng)建校準曲線
2) 拒絕數據的確定
3) 同一深度數據的平均光譜
4) 鹽度濃度的計算和輸出

零件名稱