CN111413371A - 一种海水电导率传感器自校准装置及方法 - Google Patents

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康莹
田孟安
王聪
林煦淏
张晓慧
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Abstract

本发明提供一种海水电导率传感器自校准装置，其包括：恒温槽，在所述恒温槽内设置有恒温液体；海水电导率传感器位于所述恒温槽中的电导池内；标准介质容器，其位于所述恒温槽的外侧，在所述标准介质容器内设置有至少一瓶标准海水；在所述标准介质容器与所述海水电导率传感器之间设置有感温盘管。还提供了一种海水电导率传感器自校准方法。本发明具有操作简单、成本低，测量准确方便的优点。

Description

一种海水电导率传感器自校准装置及方法
技术领域
本发明属于传感器校准领域，特别是涉及一种海水电导率传感器自校准装置及方法。
背景技术
海水电导率传感器一般用于海洋电导率(盐度)测量，电导率传感器测量电极一般由激励电极和接收电极组成，激励电极产生激励信息，并在被测溶液中产生电场，再由接收电极将电场中的电信号接收并传输到放大电路，最后将电信号转换为采集系统可识别的信号输出，该信号输出经数值方程转换后，可导出被测溶液电导率值。
海水电导率传感器在两个送检周期内测量准确性会随着时间推移而产生漂移，这是由其传感器材质、封装方法和测量原理决定的，使用单位缺乏检测装置和检测手段，只能利用多台电导率传感器在海水恒温槽内开展比对实验，根据实验结果评价传感器测量准确性。由于实验过程中并未使用国家授权的标准物质或标准器，即使几台传感器测量结果接近或相同，也不能证明传感器的测量准确性符合要求；如果几台传感器测量差异较大，更不能得出电导率测量结果准确与否的结论。另外，由于海水恒温槽为模拟海洋水文环境，需要确保槽体内温场的均匀性和波动性指标，容积一般大于400L，如果使用标准物质作为恒温槽介质成本过高；即使使用标准海水作为恒温槽介质，针对电导率传感器开展校准实验，测试人员需要在5个温度校准点进行电导率测量，实验流程需要6小时以上。整个实验周期中，介质水分蒸发会导致盐度值变化，无法进行测量准确性测量。此外，由于制作海水恒温槽的钛合金槽体、钛合金降温盘管、钛合金加热器等部件成本较高，海水电导率传感器使用单位参照专业计量机构的方法开展海水电导率传感器测量准确性测试，经济和人员负担较重。
发明内容
本发明的目的是提供一种海水电导率传感器校准装置，在该装置中采用水或油介质的恒温槽(体积、成本远低于海水恒温槽)，使用5瓶不同盐度值的中国系列标准海水进行海水电导率传感器的测量准确性检测。
本发明提供了一种海水电导率传感器自校准装置，其包括：恒温槽，在所述恒温槽内设置有恒温液体；海水电导率传感器，其位于所述恒温槽中的电导池内；标准介质容器，其位于所述恒温槽的外侧，在所述标准介质容器内设置有至少一瓶标准海水；在所述标准介质容器与所述海水电导率传感器之间设置有感温盘管。
其中，所述恒温液体为水或油。
其中，在所述标准介质容器与所述感温盘管之间设置有电磁阀。
其中，所述电导池连接到隔膜泵。
其中，所述感温盘管采用钛合金制成。
本发明还提供了一种海水电导率传感器自校准方法，包括：
步骤一，通过控温组件调节恒温槽的温度，使恒温槽中的恒温液体具有设定的温度；
步骤二，将感温盘管和海水电导率传感器电导池浸没在控制好温度的恒温槽中；
步骤三，使标准介质容器内的标准海水以适当流速流经所述感温盘管；
步骤四，使标准海水进入电导池内，同时读取海水电导率传感器的电导率值，经过计算得出测量盐度值，更换其它盐度值的系列标准海水，将电导率传感器测量结果和多组标准海水盐度值进行对比得出准确性测试结果。
本发明不用购置耐海水腐蚀的海水恒温槽及高精度盐度计就能完成测量准确性测试，确保海水电导率传感器测量结果的准确和可靠。
附图说明
图1本发明的海水电导率传感器校准装置结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对发明进行解释，而不作为对其范围的具体限定。
图1所示为本发明的海水电导率传感器校准装置。所述海水电导率传感器校准装置包括恒温槽1、恒温液体2、循环连接管路3、海水电导率传感器4、感温盘管5、电磁阀6、隔膜泵7和标准介质容器8等，在所述标准介质容器中可同时设置有多个标准海水，优选为多瓶标准海水，可手动或自动选择一个(或一瓶)标准海水进入校准装置。
所述海水电导率传感器4与所述感温盘管5连接，所述电磁阀6和所述隔膜泵7设置在所述恒温槽1外侧或设置在所述恒温槽1的侧壁上或者可设置在恒温槽1的顶部，所述标准介质8与所述海水电导率传感器4相连接，通过循环连接管路3将所述恒温槽1、海水电导率传感4、感温盘管5、电磁阀6、隔膜泵7和标准介质容器8之间进行连接，本领域人员可以理解，在上述部件的连接中，不局限于使用循环连接管路3，也可以根据需要选择其他适当的连接部件，并不意味着所述循环连接管路3与上述部件之间是直接接触连接，也可以通过其他中间部件进行连接。
作为进一步的优选实施方式，所述海水电导率传感器校准装置的恒温槽1内容置有恒温液体2，所述恒温槽1包括控温部件，以对所述恒温液体2进行加热，使其保持恒定温度，所述恒温液体2优选为水或油等液体介质；所述海水电导率传感器4设置于电导池内，所述电导池设置于所述恒温槽1内，在所述电导池与所述感温盘管5之间设置有第一连接管路，优选所述电导池的第一端通过第一连接管路与感温盘管5的第一端相连接；在所述电导池与所述隔膜泵7之间设置有第二连接管路，优选所述电导池的第二端通过第二连接管路连接到隔膜泵7，所述隔膜泵7通过第三连接管路连接到恒温槽1。所述感温盘管5与所述电磁阀6之间设置有第四连接管路，优选所述感温盘管5的第二端通过第四连接管路连接到电磁阀6；在所述电磁阀6与所述标准介质容器8之间设置有第五连接管路，优选所述电磁阀6通过第五连接管路9连接到标准介质容器8。
所述第一至第五连接管路构成循环连接管路3的一部分，所述感温盘管5优选采用钛合金制成，所述第一至第五连接管路优选采用耐腐蚀软管。
采用本发明的海水电导率传感器校准装置进行校准时，采用以下的步骤进行：
首先，通过控温组件调节恒温槽1的温度，使恒温槽1中的恒温液体具有设定的温度；之后，将感温盘管5和海水电导率传感器4浸没在控制好温度的恒温槽1中。
校准时，打开电磁阀6和隔膜泵7，使标准介质容器8内的标准海水以适当流速流经所述感温盘管5，所述感温盘管5与所述恒温液体2充分接触，实现快速热平衡，使得标准海水温度与恒温槽1内的恒温液体2温度基本相同；具体而言，标准介质容器8内的标准海水通过第五连接管路进入到电磁阀6，通过电磁阀6的开启使得标准海水流入第四连接管路；标准海水从第四连接管路进入到感温盘管5中，在所述感温盘管5与所述恒温液体2充分接触，使得标准海水温度与恒温槽1内的恒温液体2温度基本相同；优选作为进一步的可选择的实施方式，可设置光学检测装置，检测所述标准海水在所述感温盘管5中的流经位置，从而可控制电磁阀6或隔膜泵7的开关，以使标准海水停留在感温盘管5中预定时间，以获得更准确的温度，当感温盘管5内的标准海水具有预定温度后，可控制标准海水继续进行流动。
然后使标准海水进入电导池内，同时开始读取海水电导率传感器4的电导率值，经过计算得出测量盐度值，第一组校准实验完成；具体而言，所述标准海水从感温盘管5流出后经第一连接管路进入到电导池中，从电导池流出的标准海水依次通过第二连接管路、隔膜泵7和第三连接管路。
进一步的，更换其它盐度值的中国系列标准海水，依照上述流程继续测量，直至完成5组不同盐度值中国系列标准海水的测量，将电导率传感器测量结果和5组标准海水盐度值进行对比得出准确性测试结果，再通过传感器的计算模型进行数据拟合计算，修正其测量误差和线性漂移。
本发明的海水电导率传感器校准管路可使用5瓶(220mL/瓶)标准海水进行传感器的测量准确性测试。恒温槽仅需提供准确的温度环境，可采用任意介质，测试成本低，不依赖高精度盐度计等其他昂贵设备，测试成本低，无需专业计量技术人员。传统的比对方法需使用400L标准海水或仿照专业计量机构购置海水恒温槽、高精度盐度计等专业设备开展测量准确性测试。本发明的标准海水在封闭空间流动不存在污染和蒸发问题，测量准确性高、耗时短。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种海水电导率传感器自校准装置，其包括：恒温槽，在所述恒温槽内设置有恒温液体；海水电导率传感器，其位于所述恒温槽中的电导池内；标准介质容器，其位于所述恒温槽的外侧，在所述标准介质容器内设置有至少一瓶标准海水；其特征在于：在所述标准介质容器与所述海水电导率传感器之间设置有感温盘管。
2.如权利要求1所述的海水电导率传感器自校准装置，其特征在于：所述恒温液体为水或油。
3.如权利要求1所述的海水电导率传感器自校准装置，其特征在于：在所述标准介质容器与所述感温盘管之间设置有电磁阀。
4.如权利要求1所述的海水电导率传感器自校准装置，其特征在于：所述电导池连接到隔膜泵。
5.如权利要求1所述的海水电导率传感器自校准装置，其特征在于：所述感温盘管采用钛合金制成。
6.一种海水电导率传感器自校准方法，其采用如权利要求1至5任一项的海水电导率传感器自校准装置，其特征在于：
步骤一，通过控温组件调节恒温槽的温度，使恒温槽中的恒温液体具有设定的温度；
步骤二，将感温盘管和海水电导率传感器电导池需浸没在控制好温度的恒温槽中；
步骤三，使标准介质容器内的标准海水以适当流速流经所述感温盘管；
步骤四，使标准海水进入电导池内，同时读取海水电导率传感器的电导率值，经过计算得出测量盐度值，更换其它盐度值的系列标准海水，将电导率传感器测量结果和多组标准海水盐度值进行对比得出准确性测试结果。
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