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紅外光譜技術(shù)在混凝土檢測上的運(yùn)用

時間:2024/3/30閱讀:755
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紅外光譜技術(shù)在混凝土檢測上的運(yùn)用


許多社會基礎(chǔ)設(shè)施,例如在經(jīng)濟(jì)高速增長時期建造的橋梁,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)烈需要延長設(shè)施的使用壽命作為對策。
為了延長其中許多設(shè)施的使用壽命并對其進(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,并根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)使用化學(xué)品進(jìn)行化學(xué)分析來進(jìn)行的,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)。 JIS方法,需要大量的精力和時間。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(nèi)的吸光度,可以在現(xiàn)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(diào)查戶外混凝土結(jié)構(gòu)的劣化狀態(tài)??梢酝ㄟ^在被檢查的結(jié)構(gòu)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(nèi)。光譜測量和數(shù)據(jù)處理在筆記本電腦上進(jìn)行,主成分分析可讓您獲得鹽度濃度等信息。

image.png

[特點(diǎn)]
●可在現(xiàn)場獲得測量結(jié)果的“現(xiàn)場測量系統(tǒng)"
 - 可利用樣品的分光光譜在現(xiàn)場進(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。

混凝土檢測設(shè)備SCl系統(tǒng)

系統(tǒng)配置
本系統(tǒng)由以下裝置和單元組成。
1) 鹵素光源和輔助光學(xué)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(zhuǎn)換器
6) 測量用軟件
7) 數(shù)據(jù)處理軟件
8) 控制電腦
9) 電池
10) 光譜儀/電池存儲箱

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(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(dāng)于512通道陣列每個陣列0.42 nm。

  10. 掃描波長范圍:1200-2400nm

  11. 驅(qū)動:脈沖電機(jī)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(shù):256(有效像素數(shù):>244)
    4) 像素尺寸: 50μm (H) x 250μm (V)
    5) 像素間距:50μm
    6) 有效受光面積:12.8 (H) x 0.25mm (V)
    7) 暗電流(25℃):Typ500pA、Max2000pA

  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(wǎng)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(shù)據(jù)測量控制(曝光時間、數(shù)據(jù)傳輸、外部同步信號輸入、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) 外部尺寸: 92 (W) x 150 (H) x 225.8 mm (D)
    7) 重量: 約 2.9 kg
    8) 包含軟件:
    ·曝光時間設(shè)置
    ·放大器增益設(shè)置
    ·積分?jǐn)?shù)設(shè)置
    ·冷卻控制(ON/OFF)
    ·暗校正
    ·測量開始/結(jié)束
    ·測量數(shù)據(jù)類型設(shè)置

3.5 測量軟件
1) 驅(qū)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(shù)據(jù)處理軟件
1) 對已知鹽度濃度的測量光譜進(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(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、探測器和PC驅(qū)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。

 混凝土檢測設(shè)備儲存箱


用于測量混凝土劣化的兩分支光纖

用于測量混凝土劣化的兩分支光纖

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