1、（氯离子渗透性测试专用程控电源设计）摘要本文主要介绍了氯离子渗透性测试的研究背景和方法及其专用程控电源的设计。关键词：氯离子渗透性测试；程控电源1 课题及课题相关技术的研究意义1.1 氯离子渗透性测试的研究背景及意义氯离子是引发钢筋锈蚀从而造成混凝土结构耐久性下降的最主要原因之一。钢筋混凝土和预应力混凝土构筑物常因氯化物污染而导致钢筋锈蚀, 从而耐久性下降, 给国民经济和人民的生命安全带来了巨大损失。引起结构中钢筋锈蚀 的氯化物通常来自结构外部,如海水、除冰盐等, 当渗入的氯化物含量达到混凝土重量的 0.1% 0.2% 时就能引起钢筋的锈蚀。在含氯化物环境中, 氯离子的渗透性是反映混凝土抵抗氯
2、离子侵蚀的一个重要参数。因此，氯离子渗透性测试的方法研究非常迫切。1.2 氯离子渗透性测试的测试方法 1氯离子渗透性试验方法可分为三大类: 自然扩散法、外加电场加速扩散法、压力渗透法。自然扩散法需要的时间较长, 相比之下，氯离子加速扩散法快速、简单, 是目前应用最广泛的方法。外加电场加速扩散法目前主要有以下几种：1.2.1 快速氯离子渗透试验方法（ASTMC1202 法）这一方法的原理是溶液中的离子在电场作用下渗透速度加快, 使试验时间缩短。目前大量实验结果表明，ASTMC1202 法适用于所测电量在 1000 3000 库仑的混凝土。1.2.2 CSIRO 改进法这种方法在 ASTMC120
3、2 的基础上，考虑了混凝土孔溶液的组成及离子浓度对 TCPs 值的影响，引入一个孔溶液影响 TCPw 值，对混凝土氯离子渗透性能得出更为正确的评价。1.2.3 ACMT 法ACMT 方法与 ASTMC1202 法区别在于:（1）ACMT 中用 24V 的电场，每隔5min 记录通过电流，测试时间为 9h，而 ASTMC1202 中用 60V 的电场，每隔30min 记录一次电流，测试时间为 6h；（2）ACMT 中溶液室容积为 4750ml，而ASTMC1202 中溶液室容积为 4500ml，增加的溶液体积能减少焦耳效应对试验结果的影响；（3）ACMT 中试件厚度为 30mm，而 ASTMC1
4、202 试件厚度为50mm；（4）ACMT 中需要定期对上游（负极）溶液中的氯离子浓度进行监测，而 ASTMC1202 中则不需要。1.2.4 NEL 法NEL 法采用小的电压可大大减少电极反应的不良影响，此法的创新之处是巧妙解决了 Nernst-Einstein 方程中离子迁移系数难以确定的问题，测试结果可转化为自由和表观氯离子扩散系数值，对于预测氯盐环境中混凝土结构的使用寿命十分有用。NEL 法尤其适用于评价高性能混凝土的渗透性，它计算得到的氯离子扩散系数与混凝土的孔隙率有很好的相关性。2 课题相关的理论依据2.1 氯离子渗透性测试的原理氯离子渗透性测试的原理主要是通过 RS 采集模块从实
5、验装置得到固定时间内通过混凝土的电通量，从而对混凝土进行氯离子渗透性评价。2.2 程控 DC/DC 转换器输出电压通过分压电阻与基准电压作比较，从而形成一个反馈。当输出电压减小并低于基准电压，比较器输出发生翻转并触发振荡电路开始工作。振荡电路输出一个固定时间的脉冲，用于控制 MOS 管的导通。反之则 MOS 管将被截止。其中导通由振荡器控制，而截止时间取决于负载。按这样的方法，即可控制输出电压。 DC/DC 转换器分为三类：升压型 DC/DC 转换器、降压型 DC/DC 转换器以及升降压型 DC/DC 转换器。2.3 程控电源设计(1)基于 AT89S52 程控开关稳压电源设计 2开关电源是利
6、用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，再采用 AT89552 单片机为控制核心，对普通的开关 电源控制部分进行优化设计，并通过软件编程实现了对开关电源的智能控制。经过实验测试系统具有较高的电压调整率和负载调整率, 并具有很高的效率，电源 在最大输出功率下能连续安全工作足够长的时间，还可通过对 MOS 管及相关元器件选择、电路优化设计 , 或选择 DC 一 DC 成品模块进一步提高电源性能。(2)基于 AT89S52 单片机的开关电源设计 3开关电源具有小型、轻量和高效等特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备和通信设备中。再运用并联供电，使系统
7、实现了稳定电压输出的同时电路运行高效节能 以 AT89S52 单片机为核心，以电压调压芯片 LM2596作为主控单元，主控制器通过控制程控电阻模块实现并联供电系统输出电流的自动调节分配。同时芯片连接电流传感电路与过流保护电路，对输出电流实时检测，并反馈给主控器，实现过流保护。该电源实用性强，功能强大，可用于不同的电子产品中。(3)基于 SG3525 的大功率开关电源的研制 4基于 SG3525 为控制核心的大功率开关电源，主电路采用半桥式逆变电路，应用反馈手段和脉冲调制技术实现电压的稳定输出，试验表明, 该电源具有良好的性能。(4)基于 SG3525 的新型高压开关电源的研制 5应用 SG35
8、25PWM 控制器、采用单端反激式变换器, 设计制作了一种高压开关电源, 并对该电源的设计进行了详细分析,对所采用的模块进行了详细介绍。实际应用表明, 此高压开关电源具有稳定性好、 体积小、 响应速度快等优点。能广泛应用于要求高电压、低电流的小型电源系统中。(5)高精度连续可调高压开关电源的设计 6电源采用基于 SG3525 的恒频脉宽调制技术，通过单片机控制可控增益放大器实现输出电压的连续调整，该电源具有高电压输出精度高、连续可调、功耗小等特点。实验结果表明，当该电源输出电压由 1 kV25 kV 可调输出时，输出电压误差最大为 1.6%。(6)基于 TL494 开关电源的设计 7开关电源主
9、回路将输入的 15VAC 电压整流滤波所得的直流电压通过升压斩波电路, 变换为 2530V DC 输出。主控制器为 PIC16F877A 单片机。整个系统由整流滤波电路、DC-DC 变换器、控制电路、按键显示等模块组成。主控制器和 TL494 以闭环形式控制 DC-DC 变换电路, 实现输出电压稳定可调。该电源还 具有过流保护、自恢复、软启动和短路报警功能。(7)基于单片机控制的程控开关电源研究 8提出一种新的单片机控制直流开关稳压电源工作方式，利用单片机完成PWM 波的产生，使用 AD 转换芯片,不断循环检测电源输出电压,根据电源输出电压与 设定值相比较的差,直接控制调解单片机输出 PWM
10、波占空比，从而控制电源功率 开关的导通关断时间，最终实现电源输出电压的稳压。输出电压的调节则采用通 过改变 PWM 脉冲宽度的方式实现。在这种工作方式基础上设计的开关电源与上述 的两种解决方案相比具有方法简单、使用器件少及可靠性高等特点。(8)一种基于新型无桥 Boost PFC 的通信电源 AC/DC 变换器设计 9针对电力系统传统通信电源设备功率因数低，电源谐波高的不足，提出一种新型的无桥 Boost PFC 电路结构。通过对电路拓扑结构的工作原理分析，应用平均电流控制策略，建立了相应的仿真模型。仿真结果表明，与传统的Boost PFC 相比，无桥 Boost PFC 电路能够很好地提高功
11、率因数，抑制电流谐波，且输入电流能很好地跟踪输入电压。最后设计了一台 500 W 的实验样机，实验结果验证了所提出电路的正确性和可行性。3 课题主要研究的内容和关键技术3.1 主要研究内容设计氯离子渗透性测试专用程控电源。其技术指标如下：1.220AC 50HZ 输出电压：DC 36-45V 程控可调，步进 1V, 精度：0.5V，最大输出电流 1000mA；2.电流测量：精度 0.5mA。3.2 关键技术本次设计的关键主要是使电源可控，而且输出电压准确并稳定。4 小结氯离子渗透性测试的方法正在以想象不到的速度发展着，被建筑行业广泛使用。当然，测试结果必然存在误差，但终会越来越精确。参考文献1
12、王晓冬,张鹏,赵铁军.混凝土氯离子渗透性试验方法综述J.工程设计与建设,2005.10.2朱士虎,王立巍,何培忠.基于 AT89S52 程控开关稳压电源设计J.电子技术应用设计. 3赵亚范,刘佳琪,王坤.基于 AT89S52 单片机的开关电源设计J.电子测量技术,2012.10.4邓国栋,闫英敏,杨凤彪.基于 SG3525 的大功率开关电源的研制M.电器开关,2008.1.5冷雄春,刘百芬,赵晓霞.基于 SG3525 的新型高压开关电源的研制J.华东交通大学学报,2007.2. 6储开斌,宋长加,陈树越.高精度连续可调高压开关电源的设计M.产生高压电的装置,2012.3.7白炳良,周慰君.基于 TL494 开关电源的设计M.大学物理实验,2009.6. 8芦守平,姜瀚文,徐千.基于单片机控制的程控开关电源研究M.电子技术应用,2011.4.9陈勇,代文平,周俊.一种基于新型无桥 Boost PFC 的通信电源 AC/DC 变换器设计M.电力系统保护与控制,2013.6.
