為您介紹一款混凝土結構中的氯離子濃度檢測設備

發布日期：2024-11-08      瀏覽次數：843

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境中混凝土結構中的氯離子濃度*。
*在傳統的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"
　- 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
帶有調節器，可調節與樣品表面的距離并保護光纖端面。



主要規格　SCl 系統 *這些規格如有更改，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：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。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.系統配置
本系統由以下設備和單元組成。
1) 鹵素光源和輔助光學系統
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.各部分規格及功能（見框圖）
3.1 鹵素光源單元
提供從可見光區到近紅外區穩定的連續光。聚焦光學系統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：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）創建鹽度濃度剖面。

3.7用于控制和數據處理的
節能筆記本電腦

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。

 

1.測量程序
操作確認：整個系統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。
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