为您介绍一款混凝土结构中的氯离子浓度检测设备

发布日期：2024-11-08      浏览次数：37

为您介绍一款混凝土结构中的氯离子浓度检测设备



该装置利用近红外光谱技术，可以在短时间内轻松测量盐害环境中混凝土结构中的氯离子浓度*。
*在传统的JCI方法和JIS方法中，使用化学品的化学分析是由专门的分析实验室进行的，但从样品采集到获得结果需要大约一周的时间。

[特点]
●可在现场获得测量结果的“现场测量系统"
　- 可利用样品的分光光谱在现场进行分析。
　・迷你笔记本电脑可用于从设备控制到数据处理的所有操作。
　・即使在没有电源（AC100V）的地方，也可以使用专用的便携式电源。
●使用明亮的光谱仪。高分辨率使您能够获得分离良好的数据。

[应用范围]
●盐害环境下混凝土结构中氯离子浓度的测量

[近红外线兼容光纤单元（标准附件）]
使用具有优化分支比的两分支型近红外线兼容光纤。样品侧探头
带有调节器，可调节与样品表面的距离并保护光纤端面。



主要规格　SCl 系统 *这些规格如有更改，恕不另行通知。 （截至2009年4月）


测量波长范围	1350～2500nm
解决	7纳米
波长精度	1纳米
实时测量范围	380nm
光谱仪	策尔尼·特纳型
光谱仪亮度	F/3.2
探测器	InGaAs线性图像传感器（两级电子冷却型）
光源	高亮度卤素灯（色温3000K）
控制和数据处理PC	迷你笔记本电脑 操作系统：WindowsXP（使用2个USB端子）
纤维单元	探头侧：外径6.3mm/光纤直径3mm 光纤长度：2m 数值孔径：0.2 保护套：不锈钢软管
设备尺寸及重量	约 450（高）x 160（宽）x 360（深）（不包括突出部分），约 14 千克
电源/功耗	AC100V 50/60Hz，200W（包括迷你笔记本电脑：最大）

 




规格

1.概述





许多社会基础设施，例如在经济高速增长时期建造的桥梁，已经达到了其定的使用寿命，很快就需要更新。
然而，考虑到日本的社会经济状况，有必要尽可能降低更新成本，并且强烈需要延长设施的使用寿命作为对策。
为了延长其中许多设施的使用寿命并对其进行适当维护，有必要了解当前的恶化状况并采取适当的预防性维护措施。目前，盐浓度的测量是通过从实际结构中取样，将其带到实验室，并使用化学分析方法进行化学分析，盐浓度是因盐损害而劣化的混凝土结构的劣化指标。使用 JIS 方法需要花费大量的精力和时间。相比之下，很明显，通过使用近红外光谱测量多个特定波长范围内的吸光度，可以在现场相对容易且快速地估计混凝土中的盐浓度。

该系统是一种便携式混凝土劣化测量装置，旨在调查户外混凝土结构的劣化状态。可以通过在被检查的结构中钻孔并使用光纤探头测量近红外区域的光谱来研究混凝土劣化的程度。它采用电池供电，可自由携带，光源、光谱仪、电源等均装在一个外壳内。光谱测量和数据处理在笔记本电脑上进行，通过主成分分析可以获得盐度浓度等信息。

2.系统配置
本系统由以下设备和单元组成。
1) 卤素光源和辅助光学系统
2) 测量用光纤探头（2 个分支）
3) 近红外光谱仪（1100 至 2500 nm）
4) 近红外电子冷却探测器
5) DC/AC 转换器
6) 测量用软件
7) 数据处理软件
8) 控制电脑
9) 电池
10) 光谱仪/电池盒

3.各部分规格及功能（见框图）
3.1 卤素光源单元
提供从可见光区到近红外区稳定的连续光。聚焦光学系统有效地将来自光源的光引入光纤探头。

1. 12V，100W

2. 亮度：1250流明

3. 色温：3200K

4. 利用聚光光学系统将光有效地引入光纤

3.2 测量用二分支光纤探头（见附图）
用作用卤素光照射样品的探头和将样品反射光引入光谱仪的探头。

1. 使用波长范围：900-2500nm

2. 总长度：2m，2个分支：约0.5m

3. 探头测量部分配有约20厘米的不锈钢盖（为了保护光纤，盖前端突出约3毫米）

4. 光导：156根φ200μm光纤

5. 数值孔径：0.2以上

6. 光源侧和光谱仪侧的连接器

3.3 近红外光谱仪

1. 光学系统：Czerny Turna 安装座

2. 焦距：100mm

3. 数值孔径：F/

4. 衍射光栅：1200线/mm

5. 入口狭缝：使用千分尺从 10μm 到 3mm 可调

6. 输出端口：可连接阵列检测器。

7. 分辨率：○○，入口狭缝宽度10μm（使用1200线/mm的衍射光栅时）

8. 反向线色散：8.5 nm/mm（使用1200个衍射光栅/mm时）

9. 测量范围：使用1英寸阵列时，一次可测量216 nm区域，相当于512通道阵列每个阵列0.42 nm。

10. 扫描波长范围：1200-2400nm

11. 驱动：脉冲电机直连衍射光栅轴

3.4 近红外电子冷却探测器（Hamamatsu Photonics制造）

1. InGaAs 线性图像传感器
   1) Hamamatsu Photonics，型号 G9208-256W
   2) 灵敏度波长范围：0.9 至 2.55 μm (-20°C)
   3) 像素数：256（有效像素数：>244）
   4) 像素尺寸： 50μm（水平）x 250μm（垂直）
   5）像素间距：50μm
   6) 有效光接收面积: 12.8 (H) x 0.25 mm (V)
   7) 暗电流 (25°C): Typ 500 pA, Max 2000 pA

2. 多通道探测器头
   1) Hamamatsu Photonics，型号 C-8062-01
   2) 尺寸：100 x 90 x 99 mm（详情参见 Hamahot 网站）
   3) 控制温度：-20°C ± 0.1°C（固定）

3. 多通道探测器头控制器
   1) Hamamatsu Photonics，型号 C7557-01
   2) 接口：-01 支持 USB
   3) 数据测量控制（曝光时间、数据传输、外部同步信号输入、放大器增益设置、冷却控制等） )
   4) 电源：AC100-240V ±10%
   5) 功耗：最大33W 6 )外形尺寸
   )W(
   :・暗校正・测量开始/结束・测量数据类型设置
   

3.5 测量软件
1) 驱动光谱仪测量所需的波长范围
2) 控制阵列检测器并将信号读入 PC
3) 显示
1,350 至 1,550 nm 的光谱以检查，2150 至 2,350 nm 的光谱以检查氯离子。

3.6 数据处理软件
1) 对已知盐度浓度的测量光谱进行多变量分析并创建校准曲线。
2) 根据未知浓度的测量光谱计算盐度浓度。
3) 沿水平轴（例如深度方向）创建盐度浓度剖面。

3.7用于控制和数据处理的
节能笔记本电脑

3.8 DC/AC转换器
使用12V直流电池作为电源，为光源、光谱仪驱动、探测器和PC驱动获得交流电源。

3.9 电池
1) 锂离子电池
2) 23V
2) 15Ah
3) 4.2kg

3.10 存储箱
存放光谱仪、光源、电池等的箱体。

 




用于测量混凝土劣化的两分支光纤


*测量侧的光纤电缆在光源侧和光谱仪侧均处于混合状态。

 

1.测量程序
操作确认：整个系统的操作在实验室中使用过滤器和含 OH 的玻璃进行确认，而不是在现场，然后将测量设备运输到现场。现场测量程序如下。
现场工作大约有四人参与，包括一名钻孔工人和一名测量光谱的工人，轮流进行测量。
① 决定要检查的部位
② 打开所有设备的电源（发生器、测量装置、PC 等）
③ 测量白板和要检查的部位的光谱
④ 钻一个深度为 L1 的孔mm ⑤
测量 L1 mm 部分的光谱 20 至 30 分钟 重复两次。
⑥ 钻孔至L2mm 的深度
⑦ 测量L2mm 部分的光谱20 至30 次。
⑧钻孔深度为L3mm
。 ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．． ．．
⑨ 钻孔并测量深度Lnmm 20 至30 次。
⑩结束

2.基于上述过程，测量程序具有以下流程。
在分析和测量程序中选择“测量"
1) 输入测量条件（曝光时间、积分次数、冷却温度、波长轴校准、设置中心波长 λ1、λ2...λ10、在深度 L 处设置） 输入积分数量测量次数：1 至 99)
2) 输入文件名“abc"
3) 测量标准白板在中心波长 λ1 和中心波长 λ2 处的光谱，同时显示强度光谱。确认无误后进行下一步。
4) 测量中心波长λ1处表面部分(L0mm)的光谱。显示强度谱，确认后进行下一步。可重做
5) 测量中心波长 λ2 处表面部分的光谱。显示强度谱，确认后进行下一步。可重做
6) 钻孔深度 L1 mm 后，测量 001 位置的中心波长 λ1 光谱。对于光谱，实时重复显示“光强度光谱"和“反射（吸光度）光谱：log（λ1L1001/白板λ1）"。一旦获得所需的光谱，“保存"它。
7) 中心波长自动移动至λ2（衍射光栅旋转）并进行相同的测量。光谱同时显示“光强度光谱"和“反射（吸光度）光谱：log（λ2L1001/白板λ2）"。检查频谱并继续。
8) 当出现“请更改探头位置"信息时，移动探头的测量位置并输入“确定"。
9) 在深度 L1 位置 002 处执行与 001 相同的测量。该图中，上段表示光谱强度，下段表示吸光度光谱，横轴表示中心波长λ1、λ2处的光谱。因此，如果 λ1 和 λ2 相距较远，则中间会存在一个没有光谱的区域。
10）如果测量粗骨料部分（通过2.21和2.35μm的峰值判断），是否改变位置重新测量。这里我们要考虑是否判断粗骨料。→现场无法判断该材料是否为粗骨料。
11)钻孔至L2mm的深度后，测量中心波长λ1和λ2处的光谱。
12
)钻孔 钻孔至Lnmm的深度后，
完成中心波长λ1和λ2处的光谱测量13)。

此阶段文件名为“abc"，标准白板，分别为深度L1至Ln处的λ1和λ2的中心波长，测量位置001至m，总计(1+m・n) x 2光强度测量光谱和2mn反射（这意味着吸光度）光谱。

3.之后，启动分析程序并开始分析频谱。数据将以 Excel 格式保存，以便进行各种分析。
1) 创建校准曲线
2) 拒绝数据的确定
3) 同一深度数据的平均光谱
4) 盐度浓度的计算和输出

零件名称