一种无机结合料中水泥掺量的检测方法及设备与流程

1.本发明涉及水泥掺量检测技术领域，尤其涉及一种无机结合料中水泥掺量的检测方法及设备。


背景技术：

2.无机结合料中的水泥剂量是决定无机结合料质量优劣的重要因素，能够直接影响工程的质量，在水泥基层施工时，一般需要通过edta滴定法对无机结合料中的水泥剂量进行检测，避免为工程建设质量埋下隐患。
3.相关技术中，滴定试验过程一般由检测人员手动完成试验检测的全过程，包括控制滴液过程、观测反应颜色变化、判定滴定终点以及数据读取记录等步骤，整套流程智慧化水平低，检测结果差异大、手动控制滴定过程准确度差，肉眼读取数据过程也存在个体差异，这些均会影响试验结果甚至会导致试验失败，试验过程、试验结果和数据处理均依赖于检测人员的水平，难以保证试验的精准度。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：提供一种无机结合料中水泥掺量的检测方法及设备，能够实现从颜色识别、滴定流速流量控制到数据收集处理全过程的自动化，降低人工操作量，减小人为操作带来的试验误差。
6.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种无机结合料中水泥掺量的检测方法，包括：
7.s1：中控模块控制滴定模块以滴定速度v1匀速向待测溶液中滴入标准溶液，进行第一阶段滴定，且颜色采集模块实时获取待测溶液颜色，并分析出待测溶液颜色对应吸光度；
8.s2：对比模块将对应吸光度与第一预设吸光度值进行比照，若未超过第一预设吸光度值，则说明溶液颜色未到达指定状态，返回s1继续滴定，若等于第一预设吸光度值，则说明溶液颜色到达指定状态，进入s3；
9.s3：所述中控模块记录待测溶液颜色第一次发生变化所需时间δt1，并继续控制所述滴定模块减速向待测溶液中滴入标准溶液，进行第二阶段滴定；
10.s4：所述对比模块将对应吸光度与第二预设吸光度值进行比照，若未超过第二预设吸光度值，则说明溶液颜色未到达指定状态，返回s3继续滴定，若等于第二预设吸光度值，则说明溶液颜色到达指定状态，进入s5；
11.s5：所述中控模块记录待测溶液颜色第二次发生变化所需时间δt2，并继续控制所述滴定模块以滴定速度v2匀速向待测溶液中滴入标准溶液，进行第三阶段滴定；
12.s6：所述对比模块将对应吸光度与第三预设吸光度值进行比照，若未超过第三预
设吸光度值，则说明溶液颜色未到达指定状态，返回s5继续滴定，若等于第三预设吸光度值，所述中控模块控制滴定模块停止滴定作业，结束滴定进程，并记录待测溶液颜色第三次发生变化所需时间δt3；
13.s7：数据处理模块将滴定过程中不同阶段颜色变化所需时间对相应的滴定速度曲线的积分，得到标准溶液滴定的总消耗量。
14.进一步的，所述步骤s3中，所述中控模块控制所述滴定模块匀减速向待测溶液中滴入标准溶液。
15.进一步的，所述不同阶段颜色变化所需时间对相应的滴定速度曲线的积分具体为：其中，s为标准溶液滴定的总消耗量。
16.进一步的，在步骤s1之前，颜色采集模块获取并分析到溶液颜色的吸光度，对比模块将对应吸光度与初始吸光度预设值进行比照，控制试验的开始。
17.进一步的，所述步骤s7结束前，所述中控模块保存并导出当前反应的滴定相关参数并传输至所述数据处理模块。
18.本技术还提供一种无机结合料中水泥掺量的检测设备，应用于上述无机结合料中水泥掺量的检测方法，包括：
19.中控模块，用于控制滴定模块、颜色采集模块、对比模块和数据处理模块；
20.滴定模块，包括滴定管、反应瓶和控制单元，所述中控模块控制所述控制单元使得所述滴定管中的标准溶液以设定速率滴入反应瓶中的待测溶液中；
21.颜色采集模块，所述中控模块控制所述颜色采集模块实时获取待测溶液颜色，分析出待测溶液颜色对应吸光度并将数据传输至所述对比模块中；
22.对比模块，用于将对应吸光度与预设吸光度值进行比照，并向所述中控模块输出结果；
23.数据处理模块，用于对滴定过程中不同阶段颜色变化所需时间对相应的滴定速度曲线的积分处理，得到标准溶液滴定的总消耗量。
24.进一步的，所述控制单元包括继电器和电磁阀，设置在所述滴定管的末端，所述中控模块对所述继电器发送指令，改变所述电磁阀流量，以控制滴定速度。
25.进一步的，所述反应瓶底部设有磁力搅拌器，所述中控模块控制所述磁力搅拌器的旋转速度随着滴定反应的进行调节，促进标准溶液和待测溶液充分混合。
26.本发明的有益效果为：本发明利用颜色采集模块实时获取滴定反应中颜色的变化，并通过颜色吸光度与预设吸光度值进行比对，达到精确定量的控制效果，通过中控模块对滴定速度进行自动化控制，并对试验过程中数据实时记录，再通过数据处理模块自动精确化处理，实现了从试验操作到数据处理的自动化，大大降低了人为操作带来的试验误差，保证了滴定试验的准确性和可靠度。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，
还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例中无机结合料中水泥掺量的检测方法工作流程示意图；
29.图2为本发明实施例中无机结合料中水泥掺量的滴定速度与吸光度颜色之间的对应关系图；
30.图3为本发明实施例中无机结合料中水泥掺量的检测设备的结构示意图；
31.图4为本发明实施例中机结合料中水泥掺量的检测设备的连接关系示意图。
32.附图标记：10、中控模块；20、颜色采集模块；30、滴定模块。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
36.如图1至2所示的无机结合料中水泥掺量的检测方法，包括：
37.s1：中控模块控制滴定模块以滴定速度v1匀速向待测溶液中滴入标准溶液，进行第一阶段滴定，且颜色采集模块实时获取待测溶液颜色，并分析出待测溶液颜色对应吸光度；
38.s2：对比模块将对应吸光度与第一预设吸光度值进行比照，若未超过第一预设吸光度值，则说明溶液颜色未到达指定状态，返回s1继续滴定，若等于第一预设吸光度值，则说明溶液颜色到达指定状态，进入s3；
39.s3：中控模块记录待测溶液颜色第一次发生变化所需时间δt1，并继续控制滴定模块减速向待测溶液中滴入标准溶液，进行第二阶段滴定；
40.s4：对比模块将对应吸光度与第二预设吸光度值进行比照，若未超过第二预设吸光度值，则说明溶液颜色未到达指定状态，返回s3继续滴定，若等于第二预设吸光度值，则说明溶液颜色到达指定状态，进入s5；
41.s5：中控模块记录待测溶液颜色第二次发生变化所需时间δt2，并继续控制滴定模块以滴定速度v2匀速向待测溶液中滴入标准溶液，进行第三阶段滴定；
42.s6：对比模块将对应吸光度与第三预设吸光度值进行比照，若未超过第三预设吸光度值，则说明溶液颜色未到达指定状态，返回s5继续滴定，若等于第三预设吸光度值，中控模块控制滴定模块停止滴定作业，结束滴定进程，并记录待测溶液颜色第三次发生变化所需时间δt3；
43.s7：数据处理模块将滴定过程中不同阶段颜色变化所需时间对相应的滴定速度曲线的积分，得到标准溶液滴定的总消耗量。
44.利用颜色采集模块实时获取滴定反应中颜色的变化，并通过颜色吸光度与预设吸光度值进行比对，达到精确定量的控制效果，通过中控模块对滴定速度进行自动化控制，并对试验过程中数据实时记录，再通过数据处理模块自动精确化处理，实现了从试验操作到数据处理的自动化，大大降低了人为操作带来的试验误差，保证了滴定试验的准确性和可靠度。
45.需要说明的是，针对无机结合料中水泥掺量的滴定试验一般是向待测溶液中滴入edta二钠标准溶液，颜色变化为：由玫瑰红色变为紫色、由紫色变为浅蓝色、由浅蓝色变为纯蓝色这三个过程，那么，在上述检测方法中，应将紫色、浅蓝色、纯蓝色设置为吸光度预设值，即第一吸光度预设值对应待测溶液颜色为紫色，第二吸光度预设值对应待测溶液颜色为浅蓝色，第三吸光度预设值对应待测溶液颜色为纯蓝色，使得对比模块能够区分出颜色变化。
46.为了便于控制试验的开始，可以设置玫瑰红色的吸光度为初始吸光度预设值，当颜色采集模块获取并分析到溶液颜色的吸光度，对比模块分析出对应吸光度在初始吸光度预设值之内，即能够给中控模块发出指令，控制滴定试验过程的开始。
47.由于紫外分光光度计的热辐射光源可用于可见光区域光度的测量，一般利用紫外分光光度计进行液体颜色识别；为准确灵敏地识别颜色变化过程，分光光度计测量波长为380nm。
48.单次吸取10ml无机结合料试验过程中不同特征颜色变化阶段溶液，即液体呈玫瑰红色、紫色、浅蓝色及纯蓝色时溶液。在380nm波长下采用10mm比色皿测量溶液波长，以蒸馏水作为参照物。平行试验5次，得出本实施例相关联的颜色吸光度值如表1所示：
49.表1溶液不同颜色吸光度
[0050][0051]
参照上表，以380nm波长，蒸馏水作为参照物可得出无机结合料不同颜色的吸光度，多次试验后可知不同颜色的吸光度存在一个吸光度范围，为了减小试验误差，保证溶液颜色变化判断的准确性，玫瑰红色作为初始颜色，采用吸光度的最小值作为初始吸光度预设值，紫色和浅蓝色作为过程颜色，采用吸光度的平均值作为第一吸光度预设值和第二吸光度预设值，纯蓝色作为终止颜色，采用吸光度的最大值作为第三吸光度预设值；在本实施例中，设置初始吸光度预设值、第一吸光度预设值、第二吸光度预设值和第三吸光度预设值分别为0.210、0.162、0.11、0.092，在实际设定时，可根据不同操作人员的实际试验和判断进行设定。
[0052]
在步骤s7结束前，中控模块保存并导出当前反应的滴定相关参数并传输至数据处理模块，滴定相关参数包括各反应阶段的滴定速度、吸光度变化时间点以及各阶段反应所需时间，参数传输值数据处理模块后，数据处理模块根据上述滴定相关参数得出滴定速度
与吸光度变化时间或者滴定反应时间的曲线模型，数据处理模块能够根据此曲线模型，将滴定过程中不同阶段颜色变化所需时间对相应的滴定速度曲线的积分，得到标准溶液滴定的总消耗量。
[0053]
当然，为了保证计算得出滴定量控制的准确性，可以在实际检测过程中额外设置如液位传感器的结构，能够直接读出滴定模块中实际消耗的标准溶液含量，在与数据处理模块计算后的数据对比后，观察是否处于合理的数据差异波动范围，保证滴定标准溶液消耗量计算的准确性。
[0054]
在本实施例中，设置步骤s3中的中控模块控制滴定模块匀减速向待测溶液中滴入标准溶液，从而保证滴定速率转变过程的稳定性，那么此时则能够对应到此时不同阶段颜色变化所需时间对相应的滴定速度曲线的积分具体为：其中，s为标准溶液滴定的总消耗量，在待测溶液为玫瑰红色、紫色、浅蓝色、纯蓝色的时间点分别为t0、t1、t2、t3，即δt1、δt2、δt3分别为待测溶液由玫瑰红色变成紫色、紫色变成浅蓝色、浅蓝色变成纯蓝色所需的时间。
[0055]
如图3至图4所示，本技术还提供一种无机结合料中水泥掺量的检测设备，应用于上述无机结合料中水泥掺量的检测方法，包括：
[0056]
中控模块，用于控制滴定模块、颜色采集模块、对比模块和数据处理模块；
[0057]
滴定模块，包括滴定管、反应瓶和控制单元，中控模块驱动控制单元使得滴定管中的标准溶液以设定速率滴入反应瓶中的待测溶液中；
[0058]
颜色采集模块，中控模块控制颜色采集模块实时获取待测溶液颜色，分析出待测溶液颜色对应吸光度并将数据传输至对比模块中；
[0059]
对比模块，用于将对应吸光度与预设吸光度值进行比照，并向中控模块输出结果；
[0060]
数据处理模块，用于对滴定过程中不同阶段颜色变化所需时间对相应的滴定速度曲线的积分处理，得到标准溶液滴定的总消耗量。
[0061]
在该检测设备中，中控模块、对比模块和数据处理模块均通过微型计算机来实现，包括操作指令的发出、数据的判断、收集和处理等等，操作人员仅需控制微型计算机即能够完成整个检测过程，避免了人为操作带来的试验误差。
[0062]
此处需要说明的是，滴定管相对于反应瓶的位置可调节设置，使得滴定管的末端出液口处于反应瓶上方的中间位置，保证标准溶液能够进入反应瓶中；颜色采集模块应当正对于反应瓶设置，中部无遮挡物，保证颜色采集模块能够在滴定反应过程中第一时间获取待测溶液颜色，减小时间误差。
[0063]
其中，控制单元包括继电器和电磁阀，设置在滴定管的末端，中控模块对继电器发送指令，改变电磁阀流量，以控制滴定速度，当需要匀速的滴定速度时，则控制电磁阀流量保持设定流量不变，当滴定速度在改变时，则控制电磁阀流量改变，实现滴定速度的改变。
[0064]
反应瓶底部设有磁力搅拌器，所述中控模块控制所述磁力搅拌器的旋转速度随着滴定反应的进行调节，促进标准溶液和待测溶液充分混合，防止标准溶液与待测溶液反应不充分，从而保证试验数据的准确性。
[0065]
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有
各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。