一种混凝土氯离子含量测定仪校准装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种混凝土氯离子含量测定仪校准装置，包括：分辨力检测模块，检测测定仪的电压分辨力，当测定仪的电压分辨力符合计量标准时触发启动检测信号；校正模块，根据所述启动检测信号的触发建立氯离子选择性电极的校正曲线；测量模块，接收并存储所述校正曲线，根据所述校正曲线分别测定多份不同浓度的待测氯化钠标准溶液样品的氯离子含量值；比较模块，根据测得的含量值与所述待测氯化钠标准溶液样品的浓度值计算测定仪的相对示值误差，并利用所述测定仪的相对示值误差判断测定仪是否符合计量标准。该装置解决了现有技术中无法对混凝土氯离子含量测定仪进行校准的问题，构造简单，操作方便，有利于提高测量的有效性。
【专利说明】
一种混凝土氯离子含量测定仪校准装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于仪器仪表计量领域，尤其涉及一种混凝土氯离子含量测定仪校准 装置。
【背景技术】
[0002] 混凝土氯离子含量测定仪是测定混凝土中氯离子浓度的实验室电化学分析仪器， 用来控制及防止钢筋发生过早腐蚀，快速检测混凝土、砂石子、水泥等无机材料的水溶性氯 离子含量，结合混凝土中氯离子扩散系数，可对混凝土结构寿命、钢筋锈蚀寿命进行预测。
[0003] 现有技术中利用氯离子含量测定仪如图la和图lb所示，其中，图la为测定仪的接 口示意图，图lb为测定仪的氯离子选择性电极，使用时将氯离子选择性电极与测定仪的氯 离子选择性电极的输入接口A相连接对样品溶液进行测量。目前这种测定仪在使用时只能 从外部的工作环境来保证测定仪处于正确以及正常的使用中，但并不能保证测定仪的示值 与实际测量的样品的真实值一致，即输出与显示相符合。也就是说现有技术不能够调整测 定仪的基准，进而导致测量结果不准确。
[0004] 综上，亟需一种能够对氯离子含量测定仪进行校准的装置以解决上述问题。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题之一是需要提供一种能够对氯离子含量测定仪 进行校准的装置。
[0006] 为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种混凝土氯离子含量测定仪校 准装置，包括:分辨力检测模块，检测测定仪的电压分辨力，当测定仪的电压分辨力符合计 量标准时触发启动检测信号;校正模块，与所述分辨力检测模块相连接，根据所述启动检测 信号的触发建立氯离子选择性电极的校正曲线;测量模块，与所述校正模块相连接，接收并 存储所述校正曲线，根据所述校正曲线分别测定多份不同浓度的待测氯化钠标准溶液样 品的氯离子含量值;比较模块，与所述测量模块相连接，根据测得的含量值与所述待测氯化 钠标准溶液样品的浓度值计算测定仪的相对示值误差，并利用所述测定仪的相对示值误差 判断测定仪是否符合计量标准。
[0007]优选地，所述分辨力检测模块包括:信号发生单元，用于产生标准的电压值信号； 信号输入单元，用于将所述标准的电压值信号传输至测定仪的氯离子选择性电极的输入接 口；分辨力测量单元，多次调整、测量以及记录所述信号发生单元的电压值和/或测定仪的 示值;分辨力判断单元，根据记录的信号发生单元的电压值判断测定仪是否符合计量标准， 且当测定仪的电压分辨力符合计量标准时触发启动检测信号。
[0008]优选地，所述分辨力测量单元包括:调整子单元，根据与信号发生单元输出的电压 值信号Vi对应的测定仪的示值V/调整测定仪的示值，使示值显示为￥/ +0 . lmV或V/ - O.lmV;记录子单元，记录并存储与信号发生单元输出的电压值信号Vi对应的测定仪的示值 V/，以及与测定仪的示值V/ +0. lmVSV/ -0. lmV对应的信号发生单元输出的电压值V2;控 制子单元，控制所述调整子单元和记录子单元动作，以及根据检测的要求生成设定的电压 值，其中，所述设定的电压值能够使所述信号发生单元输出电压值信号Vi。
[0009] 优选地，所述分辨力判断单元根据电压值Vi和V2判断测定仪是否符合计量标准，当 电压值I V2-V11大于0 . lmV时，判断测定仪符合计量标准；当电压值| V2-V11小于等于0 . lmV 时，判断测定仪不符合计量标准。
[0010] 优选地，所述信号发生单元的输出内阻不大于0.002MQ。
[0011] 优选地，所述信号发生单元的电压输出范围大于等于所述测定仪的电压输入范 围，所述信号发生单元的电压分辨力小于等于所述测定仪的电压分辨力。
[0012] 优选地，所述校正模块包括:校正测量单元，利用测定仪的氯离子选择性电极分别 测定多份至少三种不同浓度的校正用氯化钠标准溶液的样品的电压值;校正均值计算单 元，根据测得的电压值分别计算每种浓度的校正用氯化钠标准溶液的电压值的平均值;建 模单元，以校正用氯化钠标准溶液的浓度值的对数值为横坐标，以电压值的平均值为纵坐 标建立校正曲线。
[0013] 优选地，所述比较模块包括:检测均值计算单元，分别计算不同浓度的待测氯化钠 标准溶液样品的含量值的平均值;误差计算单元，根据所述含量值的平均值分别计算不同 浓度的待测氯化钠标准溶液样品的相对示值误差，并将不同浓度的待测氯化钠标准溶液样 品的相对示值误差的最大值确定为测定仪的相对示值误差;示值误差判断单元，利用所述 测定仪的相对示值误差判断测定仪是否符合计量标准。
[0014] 优选地，所述误差计算单元根据以下表达式计算不同浓度的待测氯化钠标准溶液 样品的相对示值误差Ac:
[0015]
[0016] 其中，巧为不同浓度的待测氯化钠标准溶液样品的含量值的平均值，ClQ为不同浓 度的待测氯化钠标准溶液样品的浓度值。
[0017] 优选地，还包括显示模块，与所述分辨力检测模块、测量模块及比较模块相连接， 用于显示电压分辨力的检测结果、待测氯化钠标准溶液样品的氯离子含量值的测量结果以 及测定仪是否符合计量标准的判断结果。
[0018] 与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效 果：
[0019] 本申请实施例的混凝土氯离子含量测定仪校准装置解决了现有技术中无法对混 凝土氯离子含量测定仪进行校准的问题，该装置构造简单，操作方便，有利于提高混凝土氯 离子含量测定仪的测量的有效性。
[0020] 本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐 述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或 者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说 明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0021] 附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的 一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方 案，但并不构成对本申请技术方案的限制。
[0022] 图la和图lb为混凝土氯离子含量测定仪的示意图，其中，图la为测定仪的接口示 意图，图lb为测定仪的氯离子选择性电极的示意图；
[0023] 图2为根据本申请实施例的混凝土氯离子含量测定仪校准装置的结构示意图； [0024]图3为根据本申请实施例的分辨力检测模块的结构示意图；
[0025] 图4为根据本申请实施例的校正模块的结构示意图；
[0026] 图5为根据本申请一示例所建立的校正曲线的示意图；
[0027] 图6为根据本申请实施例的比较模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型 如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实 施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技 术方案均在本实用新型的保护范围之内。
[0029] 图2为根据本申请实施例的混凝土氯离子含量测定仪校准装置的结构示意图，如 图所示，该装置包括分辨力检测模块21、校正模块22、测量模块23、比较模块24以及显示模 块25。其中，分辨力检测模块21与校正模块22相连接，校正模块22与测量模块23相连接，测 量模块23与比较模块24相连接，校正模块22、测量模块23与比较模块24均与显示模块25相 连接。下面结合图3、图4和图5详细说明该装置的各组成部分。
[0030] 分辨力检测模块21，用于检测测定仪的电压分辨力。测定仪具有足够的电压分辨 力是测定仪能够正确检测定混凝土中的氯离子含量的前提条件，因此在本申请的实施例 中，设置分辨力检测模块21来检测测定仪的电压分辨力。在行业标准中要求，混凝土氯离子 含量测定仪的电位分辨力不大于〇. lmV。
[0031] 图3为根据本申请实施例的分辨力检测模块的结构示意图，如图所示，分辨力检测 模块21进一步由信号发生单元31、信号输入单元32、分辨力测量单元33以及分辨力判断单 元34组成。
[0032]信号发生单元31，主要用于产生标准的电压值信号。为了保证检测有效，信号发生 单元31的电压输出范围应大于等于所述测定仪的电压输入范围，保证信号发生单元31的输 出内阻不大于0.002MQ，这样可以实现对测定仪的量程范围进行全面的测量。
[0033] 信号输入单元32,与信号发生单元31相连接，主要用于将信号发生单元31产生的 标准的电压值信号传输至测定仪的氯离子选择性电极的输入接口（如图1所示的接口 A)。利 用信号发生单元31所产生的标准电压值信号模拟利用氯离子选择性电极测量待测溶液时 的产生的电压信号，电压值信号通过氯离子选择性电极的输入接口被测定仪接收。
[0034] 分辨力测量单元33,主要用于多次调整、测量以及记录信号发生单元21的电压值 和/或测定仪的示值。如图3所示，分辨力测量单元33进一步包括调整子单元331、记录子单 元332以及控制子单元333。
[0035]分辨力测量单元33调整信号发生单元21和测定仪的过程如下，首先由信号发生单 元21输出电压值Vi，此时测定仪的示值V/，然后根据测定仪的示值％'调整信号发生单元21 的输出电压值，使得测定仪的示值显示为V/ +0. lmVSV/-0. lmV，并记录此时的信号发生单 元21输出的电压值V2。
[0036]调整子单元331与信号发生单元31相连接，用于根据与信号发生单元31输出的电 压值信号￥:对应的测定仪的示值调整测定仪的示值，使示值显示SV^+O.lmV或V/-0. lmV。同时用于将接收到的控制子单元333的设定的电压值发送给信号发生单元31。记录 子单元332与信号发生单元31及分辨力判断单元34相连接，用于记录并存储与信号发生单 元31输出的电压值信号Vi对应的测定仪的示值V/，以及与测定仪的示值V/ +0. lmVSV/ -O.lmV对应的信号发生单元31输出的电压值V2。控制子单元333用于控制调整子单元331和 记录子单元332的动作，以及根据检测的要求生成设定的电压值，其中，该设定的电压值能 够使信号发生单元31输出电压值信号％。需要注意的是，信号发生单元31输出电压值信号％ 必须位于测定仪的测量范围内。例如将￥:取为OmV
[0037] 记测定仪的电压分辨力为AV，则根据表达式(1)计算AV的值：
[0038] AV= |V2-Vi (1)
[0039] 如果AV的计算结果小于O.lmV，则将根据表达式(2)计算得到的结果作为测定仪 的电压分辨力的值：
[0040] AV = 0.2-|V2-Vi (2)
[0041] 分辨力判断单元34,主要用于根据记录的信号发生单元的电压值判断测定仪是否 符合计量标准。具体为，当电压值IV2-V11大于0. lmV时，判断测定仪符合计量标准。当电压值 | V2-V: |小于等于0. lmV时，判断测定仪不符合计量标准。根据上述的调整过程可知，| V2-V: 表示的是测定仪的示值变化O.lmV时，实际输入测定仪的电位值的变化量。为保证有效测 量测定仪的电压分辨力，需保证信号发生单元31的电压分辨力小于等于测定仪的电压分辨 力。当测定仪的电压分辨力符合计量标准时分辨力判断单元34将触发启动检测信号。
[0042]校正模块22,接收分辨力判断单元34发出的启动检测信号，根据启动检测信号的 触发建立氯离子选择性电极的校正曲线。如图4所示，校正模块22进一步包括校正测量单元 41、校正均值计算单元42以及建模单元43。
[0043]校正测量单元41，通过利用测定仪的氯离子选择性电极采集用于校正的数据，分 别测定多份至少三种不同浓度的校正用氯化钠标准溶液的样品的电压值。校正均值计算单 元42,与校正测量单元41相连接，根据测得的电压值分别计算每种浓度的校正用氯化钠标 准溶液的电压值的平均值。建模单元43,与校正均值计算单元42相连接，以校正用氯化钠标 准溶液的浓度值的对数值为横坐标，以电压值的平均值为纵坐标建立校正曲线。
[0044]举例而言，配制三种不同浓度的校正用氯化钠标准溶液样品，浓度分别为lmol/L， 10m〇l/L以及100m〇l/L，且每种浓度的样品制备三份。利用测定仪的氯离子选择性电极分别 测定每份样品的电压值。对于同一种浓度，求取三份样品的电压值的平均值，并以该电压值 的平均值作为与该浓度对应的电位值。对校正用氯化钠标准溶液的浓度值取Log值，浓度 值、对数值(Log值)以及与浓度对应的电位值的对应关系如表1所示：
[0045]表1校正用氯化钠标准溶液的浓度值与电位值的对应关系 「00461
[0047]根据表1进行曲线拟合，建立的校正曲线如图5所示，拟合得到一条直线，直线的方 程为 y = -54.6x+213.17。
[0048]接下来，测量模块23接收建模单元43建立的该校正曲线模型，根据校正曲线分别 测定多份不同浓度的待测氯化钠标准溶液样品的氯离子含量值。具体为，利用测定仪的氯 离子选择性电极测量待测氯化钠标准溶液样品，将测量得到的电位值代入模型，计算出对 应的氯离子含量的对数值，再进一步获取氯离子的含量值。
[0049]比较模块24,接收测量模块23采集到的数据，根据测得的含量值与待测氯化钠标 准溶液样品的浓度值计算测定仪的相对示值误差，并利用相对示值误差判断测定仪是否符 合计量标准。如图6所示，比较模块24进一步包括检测均值计算单元61、误差计算单元62与 示值误差判断单元63。
[0050] 检测均值计算单元61接收测量模块23发送的数据，分别计算不同浓度的待测氯化 钠标准溶液样品的含量值的平均值如表达式(3)所示：
[0051]
[0052]式中，Cl为利用测定仪对待测氯化钠标准溶液样品进行测量得到的浓度示值，单 位为mol/L〇
[0053]误差计算单元62,根据计算得到的含量值的平均值分别计算不同浓度的待测氯化 钠标准溶液样品的相对示值误差A c，如表达式(4)所示：
[0054]
[0055] 式中，否为不同浓度的待测氯化钠标准溶液样品的含量值的平均值，ClQ为不同浓 度的待测氯化钠标准溶液样品的浓度值。
[0056]接下来，误差计算单元62将不同浓度的待测氯化钠标准溶液样品的相对示值误差 的最大值确定为测定仪的相对示值误差。
[0057]最后，由示值误差判断单元63根据行业标准中的要求，判断测定仪的相对示值误 差是否符合计量标准。在行业标准中规定，测定仪的相对示值误差不大于5%。
[0058]显示模块25,用于显示各模块的测量和监测结果，包括电压分辨力的检测结果、待 测氯化钠标准溶液样品的氯离子含量值的测量结果以及测定仪是否符合计量标准的判断 结果。
[0059]本申请实施例的混凝土氯离子含量测定仪校准装置解决了现有技术中无法对混 凝土氯离子含量测定仪进行校准的问题，该装置构造简单，操作方便，有利于提高混凝土氯 离子含量测定仪的测量的有效性。
[0060]虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用 新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技 术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节 上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定 的范围为准。
【主权项】
1. 一种混凝土氯离子含量测定仪校准装置，其特征在于，包括： 分辨力检测模块，检测测定仪的电压分辨力，当测定仪的电压分辨力符合计量标准时 触发启动检测信号； 校正模块，与所述分辨力检测模块相连接，根据所述启动检测信号的触发建立氯离子 选择性电极的校正曲线； 测量模块，与所述校正模块相连接，接收并存储所述校正曲线，根据所述校正曲线分别 测定多份不同浓度的待测氯化钠标准溶液样品的氯离子含量值； 比较模块，与所述测量模块相连接，根据测得的含量值与所述待测氯化钠标准溶液样 品的浓度值计算测定仪的相对示值误差，并利用所述测定仪的相对示值误差判断测定仪是 否符合计量标准。2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分辨力检测模块包括： 信号发生单元，用于产生标准的电压值信号； 信号输入单元，用于将所述标准的电压值信号传输至测定仪的氯离子选择性电极的输 入接口； 分辨力测量单元，多次调整、测量以及记录所述信号发生单元的电压值和/或测定仪的 示值； 分辨力判断单元，根据记录的信号发生单元的电压值判断测定仪是否符合计量标准， 且当测定仪的电压分辨力符合计量标准时触发启动检测信号。3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分辨力测量单元包括： 调整子单元，根据与信号发生单元输出的电压值信号h对应的测定仪的示值V/调整测 定仪的示值，使示值显示为V/ +0. lmV或V/ -0. lmV; 记录子单元，记录并存储与信号发生单元输出的电压值信号Vi对应的测定仪的示值 V/，以及与测定仪的示值V/ +0. lmVSV/ -0. lmV对应的信号发生单元输出的电压值V2; 控制子单元，控制所述调整子单元和记录子单元动作，以及根据检测的要求生成设定 的电压值，其中，所述设定的电压值能够使所述信号发生单元输出电压值信号Vu4. 根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述分辨力判断单元根据电压值VdPV#lJ 断测定仪是否符合计量标准， 当电压值IV2-V11大于0. lmV时，判断测定仪符合计量标准； 当电压值IV2-V11小于等于0. lmV时，判断测定仪不符合计量标准。5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述信号发生单元的输出内阻不大于 0.002MQ 〇6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信号发生单元的电压输出范围大于等 于所述测定仪的电压输入范围，所述信号发生单元的电压分辨力小于等于所述测定仪的电 压分辨力。7. 根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述校正模块包括： 校正测量单元，利用测定仪的氯离子选择性电极分别测定多份至少三种不同浓度的校 正用氯化钠标准溶液的样品的电压值； 校正均值计算单元，根据测得的电压值分别计算每种浓度的校正用氯化钠标准溶液的 电压值的平均值； 建模单元，以校正用氯化钠标准溶液的浓度值的对数值为横坐标，以电压值的平均值 为纵坐标建立校正曲线。8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述比较模块包括： 检测均值计算单元，分别计算不同浓度的待测氯化钠标准溶液样品的含量值的平均 值； 误差计算单元，根据所述含量值的平均值分别计算不同浓度的待测氯化钠标准溶液样 品的相对示值误差，并将不同浓度的待测氯化钠标准溶液样品的相对示值误差的最大值确 定为测定仪的相对示值误差； 示值误差判断单元，利用所述测定仪的相对示值误差判断测定仪是否符合计量标准。9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述误差计算单元根据以下表达式计算不 同浓麼的待涮氲仆钠标准滚液样品的相对示值误差A c:其中，为不同浓度的待测氯化钠标准溶液样品的含量值的平均值，clQ为不同浓度的待 测氯化钠标准溶液样品的浓度值。10. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括显示模块，与所述分辨力检测模 块、测量模块及比较模块相连接，用于显示电压分辨力的检测结果、待测氯化钠标准溶液样 品的氯离子含量值的测量结果以及测定仪是否符合计量标准的判断结果。
【文档编号】G01N27/26GK205720084SQ201620418894
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】刘静, 刘璐, 耿雷, 杨忠刚, 祝玲玲, 龚雁
【申请人】交通运输部公路科学研究所