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Fluorescent Probe-Based Fiber Optic Sensor for Real-Time Monitoring of Chloride Ions in Coastal Concrete Structures

荧光 氯化物 光纤传感器 光纤 离子 材料科学 纤维 实时计算 遥感 计算机科学 光学 化学 地质学 复合材料 电信 物理 冶金 有机化学
作者
Zhen Lin,Quanfeng Ouyang,Chuanrui Guo,Yi‐Qing Ni
出处
期刊:Sensors [MDPI AG]
卷期号:24 (12): 3700-3700 被引量:1
标识
DOI:10.3390/s24123700
摘要

Coastal concrete structures, such as cross-sea bridges and tunnels, are susceptible to the penetration of chloride ions, which can lead to the deterioration of the passive film on the rebar surface, consequently accelerating the corrosion process. Conventional methods for monitoring chloride ions typically require in situ drilling for sample collection, thereby compromising efficiency and accuracy. Additionally, real-time monitoring and early warning cannot be achieved. To address these challenges, this work introduces a fluorescent-probe-based fiber optic sensor for monitoring chloride levels in concrete structures. Quinine sulfate was chosen as the fluorescent material due to its exceptional sensitivity to chloride ions and its stability in concrete environments. The proposed sensor was manufactured using sol–gel and 3D-printing techniques. Tests were conducted using concrete simulation fluid and cement mortar specimens. The results demonstrate that the sensitivity of the proposed sensor is greater than 0.01 M, and its accuracy in penetration depth measurement is better than 3 mm. The findings confirm that the designed fiber optic sensor based on quinine sulfate enables real-time monitoring of chloride ions in concrete structures, offering high sensitivity (0.1% in concentration and 2.7 mm in terms of penetration depth), unique selectivity (as it is immune to other ions whose concentrations are 10 times higher than those of Cl−), and a compact size (10 × 20 mm). These attributes render it promising for practical engineering applications.
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