七電極電導(dǎo)率傳感器及CTD測量系統(tǒng)技術(shù)研究.pdf

1、海水鹽度是海洋水文測量的要素之一,測量海水鹽度對海洋科學(xué)研究、海洋開發(fā)利用和軍事國防都具有重要意義。海水電導(dǎo)率測量是進(jìn)行鹽度測量的重要手段,使用電導(dǎo)率傳感器測量鹽度,具有精確度高、速度快、計(jì)算海水密度可靠以及便于現(xiàn)場測量等優(yōu)點(diǎn),這種方法已成為海水鹽度測量的主要手段。七電極電導(dǎo)率傳感器是一種用于海洋調(diào)查監(jiān)測的高技術(shù)傳感器,也是國際海洋高技術(shù)產(chǎn)品市場的主要競爭產(chǎn)品。在國家“十一五”863海洋環(huán)境立體監(jiān)測技術(shù)科研項(xiàng)目的支持下,七電極電導(dǎo)率傳感

2、器的研制,跟蹤了國際上電導(dǎo)率傳感器的發(fā)展前沿,有力推動了我國電導(dǎo)率傳感器測量技術(shù)向多品種、多功能、多方向發(fā)展。該傳感器結(jié)合高精度溫度傳感器和壓力傳感器,配置高速數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理軟件,設(shè)計(jì)成為CTD(Conductivity Temperature Depth,電導(dǎo)率、溫度、深度)測量系統(tǒng)。CTD測量系統(tǒng)是海洋水文觀測中溫度和鹽度要素的主要測量儀器,主要分為自容式和電纜直讀式兩種,分別應(yīng)用在固定平臺上進(jìn)行系留定點(diǎn)測量如海洋臺站、潛標(biāo)、浮

3、標(biāo)、海床基等,以及移動觀測平臺上進(jìn)行動態(tài)剖面測量如AGRO浮標(biāo)、AUV、水下滑翔器等。
　　論文首先介紹了溫度、鹽度、深度與電導(dǎo)率之間的相互關(guān)系,分析了兩電極、三電極、四電極以及七電極電導(dǎo)率傳感器的測量原理、適用范圍、優(yōu)勢和不足,提出了七電極電導(dǎo)率傳感器的技術(shù)指標(biāo)和性能優(yōu)勢,進(jìn)行了七電極電導(dǎo)率傳感器設(shè)計(jì)和CTD測量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),包括:七電極電導(dǎo)率傳感器的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)、傳感器導(dǎo)流管和電極材料的選擇、傳感器導(dǎo)流管加工工藝、鉑膜電極電

4、鍍焊接工藝以及傳感器整體封裝工藝;CTD測量系統(tǒng)中溫度傳感器設(shè)計(jì)和壓力傳感器選型;CTD測量系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì),包括傳感器信號轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì):選用PIC單片機(jī)作為主控芯片、采用高精度24位Σ-ΔA/D轉(zhuǎn)換器 AD7714芯片實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換、采用串口通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、采用SD卡作為數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)等;實(shí)施了CTD測量系統(tǒng)的傳感器定標(biāo)、實(shí)驗(yàn)室測試和海上試驗(yàn),與國外同類儀器進(jìn)行對比測試,最后對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析說明。
　　通