CN218036555U - 一种混凝土氯离子含量检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种混凝土氯离子含量检测仪，该检测仪包括检测器件及检测主机，检测主机包括主机外壳、设置在主机外壳内的数据处理器及设置在主机外壳上的显示屏和操作按键，所述显示屏和操作按键分别通过信号线与数据处理器连接；检测器件包括离子选择电极和温度传感器，所述离子选择电极通过设置在主机外壳上的离子选择电极插口与数据处理器连接，所述温度传感器通过设置在外壳上的温度传感器插口与数据处理器连接。本实用新型的检测仪，操作简单，无需人为进行温度修正，无需配备电脑即可完成氯离子浓度的快速检测。

Description

一种混凝土氯离子含量检测仪

技术领域

本实用新型属于混凝土耐久性实验检测技术领域，具体涉及一种混凝土氯离子含量检测仪。

背景技术

我国大规模的基本建设集中于沿海地区，而海水中的氯离子对混凝土结构中的钢筋有锈蚀破坏作用，从而降低建筑物的安全性和耐久性。为了结构的安全稳定，我国多项标准如JGJ/T 322《混凝土中氯离子含量检测技术规程》、GB/T 50784《混凝土结构现场检测技术标准》等都明确要求检测建筑物混凝土中氯离子含量，以保证混凝土工程耐久性。但现有技术中进行混凝土中氯离子含量检测所采用的手段通常为滴定法或电位滴定法，需要使用化学试剂，存在操作不便、不易控制、耗时耗力等诸多弊端，并且在使用离子选择电极法进行测量时，标定时间及测量时间受电极活化及老化现象的影响，使离子浓度检测精度难以控制。

实用新型内容

针对现有技术中存在的弊端，本实用新型提供一种混凝土氯离子含量检测仪，能解决现有的混凝土氯离子检测方法中存在的操作不便、不易控制、耗时耗力以及检测精度不稳定的弊端。

为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种混凝土氯离子含量检测仪，包括检测器件及检测主机，检测主机包括主机外壳、设置在主机外壳内的数据处理器及设置在主机外壳上的显示屏和操作按键，所述显示屏和操作按键分别通过信号线与数据处理器连接；检测器件包括离子选择电极和温度传感器，所述离子选择电极通过设置在主机外壳上的离子选择电极插口与数据处理器连接，所述温度传感器通过设置在外壳上的温度传感器插口与数据处理器连接。

进一步地，如上述所述的一种混凝土氯离子含量检测仪，所述操作按键包括标定按键、测量按键、清除按键和开关机按键。

进一步地，如上述所述的一种混凝土氯离子含量检测仪，所述主机外壳内还设有电源，所述电源与数据处理器和显示屏连接，用于向数据处理器和显示屏供电。

进一步地，如上述所述的一种混凝土氯离子含量检测仪，所述离子选择电极为复合型氯离子选择电极。

进一步地，如上述所述的一种混凝土氯离子含量检测仪，所述温度传感器为数字型温度传感器。

本实用新型的检测仪，选用复合型氯离子选择电极，避免了参比电极的使用，减少每次检测工作对参比电极的处理，加快了检测进程；通过外接式温度传感器，实时检测待测溶液温度信息，温度补偿程序消除温度变化对检测精度的影响，无需人为进行温度修正；数据处理器操作按钮相互独立、互补干扰；无需配备电脑即可完成氯离子浓度的快速检测，并保存数据；操作简单，携带方便。

附图说明

图1是本实用新型检测主机的结构示意图；

图2是本实用新型检测主机的内部结构图；

图3是本实用新型检测终点判断方法的流程图；

图4是现有检测仪检测结果表；

图5是本实用新型检测仪检测结果表。

图中：

1-主机外壳 2-离子选择电极插口 3-温度传感器插口 4-标定按键 5-测量按键6-清除按键 7-开关机按键 8-显示屏 9-数据处理器 10-电源 11-电源转换器

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

需要说明的是，本申请的说明书、权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1、2所示，是本实用新型提供的一种混凝土氯离子含量检测仪，其包括检测主机及检测器件。检测主机包括主机外壳1、设置在主机外壳1 内部的数据处理器9和电源10及设置在主机外壳1上的显示屏8、标定按键4、测量按键5、清除按键6和开关机按键7。显示屏8、标定按键4、测量按键5、清除按键6和开关机按键7分别通过信号线与数据处理器9 连接。电源10通过电源线分别与数据处理器9和显示屏8连接，用于向数据处理器9和显示屏供电。检测器件包括氯离子选择电极和温度传感器(图中未示出)，氯离子选择电极通过设置在主机外壳1上的氯离子选择电极插口2与数据处理器9连接，温度传感器通过设置在主机外壳1上的温度传感器插口3与数据处理器9连接。

其中，氯离子选择电极，用于测量待测混凝土氯离子含量，优选复合型氯离子选择电极，避免了参比电极的使用，可减少每次检测工作对参比电极的处理，简化了结构，缩短响应时间，一根电极即可测量电极电位。另外，氯离子选择电极可通过固定在主机外壳1上的BNC接头与数据处理器连接，减少信号干扰,达到最佳信号响应效果。

温度传感器，用于实时采集待测溶液的温度信息，优选采用数字型温度传感器，可直接将获取的温度信息传输给数据处理器，数据处理器通过已知程序实现温度的自动补偿，避免了温度对检测精度带来的影响。另外，温度传感器可通过固定在主机外壳1上的PJ插座与数据处理器连接，便于拆装。

显示屏8，用于显示检测浓度信息，优选液晶显示屏，体积小，耗电量低。

电源10，为可充电锂电池，输出电压通过电压转换器11转换为不同的电压对数据处理器中的芯片和显示屏供电。

标定按键4、测量按键5、清除按键6和开关机按键7，各按键相互独立，互不干扰，通过按键完成相应的功能。

数据处理器9，用于完成标准溶液浓度的标定、待测溶液浓度的检测及检测数据的存储。数据处理器9的芯片采用现有的芯片。

另外，根据离子选择电极法原理可知离子选择电极是依靠膜电势测定溶液中离子的活度，而膜电势值需要一定的时间才能稳定，一般将电极从接触溶液开始至达到稳定电势值(±1毫伏)的时间称为响应时间。但由理论计算可知，对于一价离子，1毫伏的测量误差会产生±4％的浓度相对误差，随着离子价态增加，误差也成倍增加，所以依据响应时间对应的电极电势值来确定检测终点会使测量产生较大误差；另外，电极在置入待测液的短时间内，可能会出现短暂的稳定即假性稳定状态，未达到真正的响应时间，若将此时的电势值视为检测终点值，会严重影响测量精度，而目前的检测方法并未考虑这一现象。

本实用新型为了改善上述现状，提供了一种检测终点判断方法，首先限定检测时间的下限和上限，这样，一方面可避免电极的假性稳定状态对测量结果的影响，使电极在待测溶液中充分稳定，另一方面可避免检测时间过久；其次根据均值做差的方法判断电极电势值是否稳定(±0.2毫伏)，将测量误差控制在1％左右。

如图3所示，具体的检测终点判断方法包括如下步骤：

步骤一，为避免电极出现假性稳定的情况，当检测时间t≤M，不进行离子浓度数据的采集，使电极在待测溶液中充分稳定；M为设定测量初始时间，M为0.5-3分钟，优选1分钟；

步骤二，当检测时间t＞M，开始间隔相同时间连续采集离子浓度数据，离子浓度数据分别为c₁、c₂、c₃、c₄…c_n；间隔时间为80-150毫秒，优选 100毫秒；

步骤三，将获取的数据按采集顺序每x个视为一组，数据处理器计算各组均值，分别记为b₁、b₂、b₃、b₄…b_n；其中，x为每组个数为，x为80-120，优选100；b为每组均值。

步骤四，若|b_n–b_n-1|＜a，则b_n为初始确定值；其中，a设定值，a为 0.0001-0.0009，优选0.0002。

步骤五，若此时采集时间t＜N，则b_n为测量结果，测量结束；N为设定测量结束时间，N为3-7分钟，优选5分钟。

步骤六，若在采集时间t＜N内，|b_n–b_n-1|＞a，为避免检测时间过长，当t＝N，停止采集，数据处理器计算采集后x个数据的均值，记为b_t，b_t为测量结果，测量结束。

由此，本实用新型的判断方法可以改善由于氯离子选择电极活化及老化造成的检测稳定性差，检测精度低的现象。

本实用新型的整个测量过程如下：

1.检测前期准备

电极活化：将氯离子选择电极放入0.001mol/L的标准氯化钠溶液中浸泡0.5-1.5小时，优选1小时，进行电极活化，以保证测量的准确性。

混凝土中氯离子含量待测溶液配置：配置方式依照JGJ/T 322《混凝土中氯离子含量检测技术规程》中所述来进行待测溶液的配置。

2.曲线标定

首次使用氯离子含量检测仪需先进行标准溶液浓度标定，标定采用两点标定法，标定溶液选用0.1mol/L和0.001mol/L的标准氯化钠溶液，具体标定流程如下：

第一点标定：按标定按键，显示屏出现曲线标定，将氯离子选择电极置入0.1mol/L的标准氯化钠溶液中，需要注意的是，氯离子选择电极的离子敏感膜和液接界必须完全浸入溶液中。按标定按键，开始标定第一点，标定结束时间依照本实用新型的检测终点判断方法来确定，标定结束后，显示屏会显示标定结果。然后取出氯离子选择电极，用蒸馏水反复清洗干净。

第二点标定：将氯离子选择电极置入0.001mol/L的标准氯化钠溶液，按标定按键，开始标定第二点，同样标定结束时间依照本实用新型的检测终点判断方法来确定，标定结束后，显示屏会显示标定结果，按标定按键，返回主菜单，然后取出氯离子选择电极，用蒸馏水反复清洗干净，曲线标定完成。

3.混凝土氯离子浓度测量

将氯离子选择电极置入待测溶液中，按测量按键，屏幕出现浓度测量，再按测量按键，开始测量，测量结束时间依照本实用新型提供的检测终点判断方法来确定，测量结束后待测溶液氯离子浓度结果显示在显示屏上。具体的过程是，将氯离子选择电极和温度传感器置入待测溶液中，测得待测溶液中离子活度值和温度值，并将离子活度值和温度值送入数据处理器中，数据处理器进行温度补偿后，计算出离子浓度数值，并将该离子浓度数值显示在显示屏上。

4.结果

通过上述检测仪检测1mmol/L_～100mmol/L氯离子溶液的实验结果来看，本实用新型的检测仪可准确检测出混凝土中氯离子含量，检测精度可达1％。同时本实用新型检测仪与现有检测仪进行了对比实验，对比检测结果，如图4、5所示：

由图对比可知，现有检测仪的检测误差在短时间内会出现减小的趋势，随着测量时间的增加，误差会逐渐增大，这是由于在进行电极标定时，现有检测方法忽略了离子选择电极在工作早期短暂稳定这一现象，易将该时刻的输出值误认为标定终值，此时电极电势值并未趋于稳定，而标定是保证离子选择电极测量精度的重要手段，标定带来的误差必然会影响测量结果的精度，所以在测量过程中检测精度会出现先减小后变大的趋势。本实用新型检测仪通过设置检测时间的下限与上限，一方面避免了检测前期短暂稳定的干扰，另一方面可以避免检测时间过长，同时将电极电势值稳定的判断值缩小为0.2毫伏，保证了测量误差控制在1％左右，改善了一般检测设备的测量误差。

以上所述仅为本实用新型的较佳具体实施方式，但是本实用新型的保护范围并不局限于此。本领域技术人员根据本实用新型所揭露的技术方案及其实用新型构思，进行等同替换或改变，所获得的技术方案都应涵盖在本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种混凝土氯离子含量检测仪，包括检测器件及检测主机，其特征是：检测主机包括主机外壳(1)、设置在主机外壳(1)内的数据处理器(9)及设置在主机外壳(1)上的显示屏(8)和操作按键，所述显示屏(8)和操作按键分别通过信号线与数据处理器(9)连接；检测器件包括离子选择电极和温度传感器，所述离子选择电极通过设置在主机外壳(1)上的离子选择电极插口(2)与数据处理器(9)连接，所述温度传感器通过设置在主机外壳(1)上的温度传感器插口(3)与数据处理器(9)连接。

2.如权利要求1所述的一种混凝土氯离子含量检测仪，其特征是：所述操作按键包括标定按键(4)、测量按键(5)、清除按键(6)和开关机按键(7)。

3.如权利要求2所述的一种混凝土氯离子含量检测仪，其特征是：所述主机外壳(1)内还设有电源(10)，所述电源(10)与数据处理器(9)和显示屏(8)连接，用于向数据处理器(9)和显示屏(8)供电。

4.如权利要求3所述的一种混凝土氯离子含量检测仪，其特征是：所述离子选择电极为复合型氯离子选择电极。

5.如权利要求4所述的一种混凝土氯离子含量检测仪，其特征是：所述温度传感器为数字型温度传感器。

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