高精度電極式海水電導鹽度計的研制.pdf

1、鹽度作為海水的重要參數(shù)之一,其分布變化是影響和制約其它水文要素分布和變化的重要因素,所以海水鹽度的測量是海洋水文觀測的重要內(nèi)容。海水鹽度的測量在水產(chǎn)養(yǎng)殖、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查、氣候氣象監(jiān)測、能源探索利用等方面都有很重要的應用。隨著海洋的研究事業(yè)蓬勃發(fā)展,對海水鹽度的精度要求和自動化測量程度要求越來越高。
　　 本文首先介紹了國內(nèi)外海水鹽度測量的發(fā)展動態(tài)、研究現(xiàn)狀及研究意義,講解了電導法測量海水鹽度的基本原理,并分析闡述了HD-4型海水鹽

2、度計的測量方案及其存在的不足。
　　 考慮到HD-4型海水鹽度計設(shè)計中存在的精度和自動化程度等問題,本文提出了一種新型設(shè)計方案。新方案主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　 (1)提高了激勵源的精度。
　　 (2)使用自回零電路設(shè)計解決激勵源的對稱性設(shè)計。
　　 (3)提高了標準支路的精度。
　　 (4)檢流計的設(shè)計更趨合理。
　　 (5)對一些影響系統(tǒng)測量指標較大的噪聲信號進行了相應的處理,提高

3、了測量的精度和準確度。
　　 本文在提出新的設(shè)計方案后,對新方案的精度等指標進行了分析。經(jīng)過分析得出系統(tǒng)可以得到很高的分辨率和精度,使用非平衡電橋的差補算法進行1位擴展,可使電導率比達到7.171*10-6的精度,滿足設(shè)計需要的3.6258*10-5精度要求。
　　 新方案的設(shè)計仍是基于SOPC技術(shù),但對舊的系統(tǒng)進行了改進。本文首先介紹了SOPC技術(shù)的概念和開發(fā)流程,然后結(jié)合本文的設(shè)計方案,對SOPC系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計進行

4、了更清晰、更具體的闡述。在該部分還介紹了控制單元(以FPGA為核心)核心板的設(shè)計。
　　 本文根據(jù)設(shè)計方案搭建了整個系統(tǒng),進行了大量的調(diào)試工作,并做了一系列的實驗。首先給出了系統(tǒng)設(shè)計的功能實驗,通過實驗證明設(shè)計非常合理。隨后又進行了性能指標實驗,通過實驗得出海水鹽度測量的準確度仍存在問題,并給出了導致該問題的原因。
　　 由于在設(shè)計中既需要進行精度分析,又需要對實驗數(shù)據(jù)進行分析,所以本文給出了設(shè)計過程當中用到的一些數(shù)據(jù)處