CN102818749B - 无线数传在线海水密度盐度计 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种无线数传在线海水密度盐度计，其中，包括机壳及位于其内的硬件电路，所述硬件电路包括应变传感器及与之相连的无线数传模块，所述应变传感器的应变梁上安装有伸出机壳的吊钩，所述应变传感器测量吊钩上被悬挂物的拉力并将其通过无线数传模块发出。本发明测量方法和精度有了很大提高，可以应用到若干科技领域，由于其测量原理明确，精度大幅提高，在某种情况下，可以作为计量标准；另外，由于能无线数传，大幅度提高监测自动化，大大降低了生产成本，极大地提高工作效率。

Description

无线数传在线海水密度盐度计

技术领域

本发明涉及一种盐度计，特别地涉及一种无线数传在线海水密度盐度计。

背景技术

全球海水中含有11种主要化学物质，最多的前三位是钠、氯、镁，海水含盐量的定量量度称为海水的盐度、是海水中最重要的理化特性之一，而且也与沿岸迳流量、降水及海面蒸发密切相关，同时盐度的分布及变化对其它水文要素分布和变化相互影响制约，所以海水密度盐度是研究海洋、利用海洋重要观测内容。

目前测定海水盐度的方法主要有氯度测定法、电导法、比重计法等，其中，氯度测定法，操作十分复杂，测一个样品花费几天的时间，且技术要求高，需专门实验室及相应的玻璃器皿，而且还不能用于生产现场，因而不适用于海洋调查；电导法因有通电现象会产生电极化现象，读数会产生漂移，工作时间越长可能会产生的现象越严重，而且电导仪价格昂贵，每台万元以上；比重计法误差较大，一般约为两个盐度单位，不适合精密测量。

因而研制一种成本低，测量精度高、操作简单的盐度计则成为本发明所面临的课题。

发明内容

本发明针对现有海水盐度计测量精度低且成本高的问题，提出一种无线数传在线海水密度盐度计，其具体技术方案如下：

一种无线数传在线海水密度盐度计，其中，包括机壳及位于其内的硬件电路，所述硬件电路包括处理模块、应变传感器及与之相连的无线数传模块，所述应变传感器的应变梁上安装有伸出机壳的吊钩，所述应变传感器测量吊钩上被悬挂物的拉力或通过处理模块处理，所述处理模块用以将接收的拉力通过公式S=|(PX-P0)|k1*k2输出海水盐度，其中，S为被测海水的盐度，PX为探头体积所占的海水重量，P0为探头体积所占的净水的重量，k1是海水密度盐度修正值，k2是单位转换比例常数。

进一步地，所述吊钩位于所述应变梁的下方。

进一步地，还包括一设置在机壳内与所述无线数传模块相连的温度传感器，该温度传感器的测头使用时浸入到待测溶液中。

进一步地，还包括一探头，该探头通过垂线挂在所述吊钩上，所述探头为椭球形或锥形或柱形，其采用不锈钢或水晶玻璃或聚四氟乙烯制成，所述垂线采用塑料、尼龙线或钢丝线制成。

进一步地，还包括一柱形护套，护套侧面上对称开有两列通孔。

进一步地，所述盐度计上设有显示屏及按钮。

进一步地，所述机壳成圆柱形，该机壳的上端部具有缩脖结构。

与现有技术相比，本发明的优点与积极效果如下：

本发明盐度计测量准确，精度大幅度提高，可达0.01％、0.001％…，稳定性好，操作简便，自动化程度高。测量过程简单，只需按动几个键，即可进入测量，并在线显示结果，另外，由于采用无线数传，大幅度提高监测自动化，大大降低了生产成本，极大地提高工作效率。该盐度计可广泛应用于海洋台站，具有广阔的开发应用前景。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为实施例一结构示意图之一；

图2为实施例一结构示意图之二；

图3为实施例一内部部分结构示意图；

图4为实施例一硬件结构框图；

图5为实施例一在线测量安装结构示意图；

各图中：1、机壳；2、显示屏；3、按键；4、吊钩；5、应变传感器；6、探头；11、缩脖结构。

具体实施方式

本发明的原理如下：物质单位体积的质量，即密度ρ＝M/V，其中质量M可通过精密测量该物质的重量转换为质量，而对于物质的体积V，通常要测量一个物体的体积，如是正方形即长*宽*高，取其长度一般为100mm时，若精度为0.1mm时，其体积为100.1*100.1*100.1=1003003立方毫米，当然也可能为1000000立方毫米，其测量相对精度为二者之差除以1000000为0.003即0.3％的精度，显然体积误差太大，若所测对象是无规则时，其误差会更大，因而此种测量方法得出的体积精度不高，本发明因此提出用测量重量替代测量体积的理论。通常，测量重量如300g，精度达到1mg是很容易的，如300.001g，其相对精度为0.00033％；而当测量形状规则或不规则固体密度时，衡量其体积大小，根据阿基米德定律，放入蒸馏水中，看其排开水溶液的重量/此时水温密度，即可高精度获知该物体的体积，其精度量级与测重量级相似。

基于上述理论，本发明提出一种无线数传在线海水密度盐度计并按照上述理论对其进行标定，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一，本实施例提出一种下吊式盐度计，主要用于野外现场盐度测量，如图1-3所示，包括机壳1及位于其内的硬件电路，所述机壳1为方形，上表面具有显示屏2，按钮3，按钮可设定电源、校验及运算按钮，当然机壳1也可如图5所示设置成圆柱形，圆柱形上端部具有缩脖结构11，便于移动、提升；所述硬件电路参考图4，包括电源、处理模块、温度传感器、应变传感器及与两传感器相连的无线数传模块，所述应变传感器测量吊钩上被悬挂物的拉力或通过处理模块处理后经过无线数传模块发出，或先经无线数传模块发出再通过处理模块处理后输出盐度值，所述处理模块用以将接收的拉力通过公式计算出盐度并输出。

所述应变传感器5的应变梁上安装有伸出机壳的吊钩4，吊钩4上可悬挂探头6或被测固体，其中探头6或被测固体通过垂线挂在吊钩4上。探头6可制成标准探头，按重量、体积、形状、大小、材质等分为不同的型号，所述探头形状可制成椭球形或锥形或柱形，材质可采用不锈钢或水晶玻璃或聚四氟乙烯制成。所述垂线采用轻质软线制成，如塑料、尼龙线或钢丝线等。为了测量精确，还包括一设置在机壳内与所述无线数传模块相连的温度传感器，该温度传感器的测头使用时浸入到待测海水中。

当测量海水的盐度时，选取设定的探头，探头的选取根据被测液体的盐度及现场情况而定，然后将探头悬挂在吊钩上并浸没入待测液体中，并将温度传感器的测头浸入到待测液体中，此时，应变传感器将测得拉力通过无线数传模块发送到远程客户端，客户端通过公式S＝|(PX-P0)|k1*k2，其中，S为被测海水的盐度，PX为探头体积所占的海水重量，P0为探头体积所占的净水的重量，k1是海水密度盐度修正值，k2是单位转换比例常数。这样，远程终端计算机可计算出每时每刻的盐度“真值”，还可采集或画出相对应的变化曲线图。

当然处理模块也可内置于盐度计的机壳内，这样可将数据处理完后再通过无线数传模块发出，其过程不再详述。

当现场测海水密度盐度时，为保证测量精度，还包括一柱形护套，护套侧面上对称开有两列通孔，具体使用时，两列通孔之间的连线要垂直于海水流动的方向，这样既保证了海水的真实采样又避免了干扰。

本发明之所以精度高，一方面测量过程是通过测重量来转换为最终的盐度，另一方面，对仪器的标定过程也通过测重量实现，如公式中的K1为海水中盐的密度与海水中盐的密度与净水的密度的差的比值，其中海水的密度在标定过程中可通过上述仪器测定，但处理模块主要是将接收的拉力通过公式K={W/(A-B)-C}*D计算出密度并输出，其中，K为所测海水的密度；W为探头排开的海水的重量；A为探头在室温下的体积；B为体积温度修正值；C为密度修正恒定值；D为单位转换值比例常数。

另外，净水的密度也可通过上述方法标定。本发明提出利用己知净水不同温度的(如0-100℃)水密度值，用以标定其他物质体积和盐度，可大大提高测量值的精度。0-100℃的水的密度如下表一所示：

表一：0-100℃的水的密度

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域有类似要求的液体、气体的控制，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种无线数传在线海水密度盐度计，其特征在于：包括机壳及位于其内的硬件电路，所述硬件电路包括处理模块、应变传感器及与之相连的无线数传模块，包括一设置在机壳内与所述无线数传模块相连的温度传感器，该温度传感器的测头使用时浸入到待测溶液中，所述应变传感器的应变梁上安装有伸出机壳的吊钩，所述吊钩上悬挂探头，所述应变传感器测量吊钩上被悬挂物的拉力通过处理模块处理，所述处理模块用以将接收的拉力通过公式K={W/(A-B)-C}*D 计算出密度并输出，其中，K为所测海水的密度，W为探头排开的海水的重量，A为探头在室温下的体积，B为体积温度修正值，C为密度修正恒定值，D为单位转换值比例常数；通过公式S=|(PX-P0)|k1*k2输出海水盐度，其中，S为被测海水的盐度，PX 为探头体积所占的海水重量，P0为探头体积所占的净水的重量，k1是海水中盐的密度与海水中盐的密度与净水的密度的差的比值，k2是单位转换比例常数。

2.根据权利要求1所述的无线数传在线海水密度盐度计，其特征在于：所述吊钩位于所述应变梁的下方。

3.根据权利要求2所述的无线数传在线海水密度盐度计，其特征在于：所述探头通过垂线挂在所述吊钩上，所述探头为椭球形或锥形或柱形，其采用不锈钢或水晶玻璃或聚四氟乙烯制成，所述垂线采用塑料或钢丝线制成。

4.根据权利要求3所述的无线数传在线海水密度盐度计，其特征在于：还包括一柱形护套，护套侧面上对称开有两列通孔。

5.根据权利要求4所述的无线数传在线海水密度盐度计，其特征在于：所述盐度计上设有显示屏及按钮。

6.根据权利要求1所述的无线数传在线海水密度盐度计，其特征在于：所述机壳成圆柱形，该机壳的上端部具有缩脖结构。