CN201965112U - 高精度海水盐度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度海水盐度测量装置，将装有标准海水和被测海水的两个电导池作为“电阻元件”的测量电路与单片机连接，由单片机对测量数据进行处理，以实现海水盐度的高精度测量。标准电导池和被测电导池为结构相同的电极式电导池，置于恒温槽内，分别盛有标准海水样品和被测海水样品。正弦波发生器分别连接标准电导池和被测电导池的外侧电极，电导池的内侧电极分别连接有电压信号采集器，电压信号采集器通过A／D转换器连接单片机，单片机连接上位机和显示屏。所述海水盐度测量装置测量准确度优于0.002，稳定性好，操作简便，具有广阔的应用前景。

Description

高精度海水盐度测量装置

技术领域

本实用新型涉及海洋要素的测量装置，特别涉及一种应用双电导池的高精度海水盐度测量装置。

背景技术

海水盐度是基本的海洋水文要素，海水混合、大洋环流、水声传播及海洋生物的繁衍生长等海洋中许多现象的发生和变化都与海水盐度的分布和变化相关。海水盐度是海洋调查、海洋观测和海洋污染监测的重要测量项目之一。

现有海水盐度测量仪器主要有感应式和电极式两种，大都采用电桥平衡的方法进行测量。图1显示现有技术的海水盐度测量仪器的基本测量原理。如图1所示，信号源5产生电激励信号经过平衡电桥1的四个桥臂，四个桥臂分别为盛有标准海水的标准电导池2、盛有被测海水的被测电导池4、可调电阻R₁、已知电阻R₂，标准电导池2和被测电导池4分别设置测量电极。测量时调节可变电容C进行相位补偿，使标准电导池2和被测电导池4的相位一致，然后调节可变电阻R₁ ,使平衡电桥1平衡，即检流计3中的电流为零。此时，标准电导池2与被测电导池4的测量电极间海水电压的比值等于可调电阻R₁与已知电阻R₂ 的电阻比，即为海水电导率比。然后再利用PSS-78盐标计算出被测海水盐度值。现有技术的海水盐度测量仪器采用电桥平衡方法，测量方法繁锁，而且，在低盐时相位难以补偿，测量准确度不高，最高只能达到0.005，用作检测计量仪器受到限制。

发明内容

针对现有技术的海水盐度测量仪器所存在的问题，本实用新型推出无需电桥平衡方法的海水盐度测量装置，其目的在于将装有标准海水和

被测海水的两个电导池作为“电阻元件”的测量电路与单片机连接，由单片机对测量数据进行处理，以实现海水盐度的高精度测量。

本实用新型所涉及的高精度海水盐度测量装置包括标准电导池、被测电导池、正弦波发生器、电压信号采集器、单片机、恒温槽、上位机等。正弦波发生器分别连接标准电导池和被测电导池的外侧电极，标准电导池和被测电导池的内侧电极分别连接电压信号采集器，电压信号采集器通过A／D转换器连接单片机，单片机连接上位机和显示屏。

标准电导池和被测电导池为结构相同的电极式电导池，由优质玻璃制作，呈长方体形状，内装铂金电极。标准电导池和被测电导池置于恒温槽内，分别盛有标准海水样品和被测海水样品。

标准电导池和被测电导池内各自设置4个电极，2个外侧电极和2个内侧电极，4个电极平行设置并浸在电导池内的海水中，2个内侧电极设置在2个外侧电极之间，4个电极的一端由绝缘材料固定连接。

正弦波发生器输出精密正弦电压信号，通过与其连接的电导池的一个外侧电极输送到电导池海水内。电导池另一个外侧电极连接接地的精密电阻，精密电阻通过反馈线连接正弦波发生器，使精密电阻两端电压保持不变，并使电导池两内侧电极之间的电压信号稳定。

电导池两内侧电极之间的电压由电压信号采集器采集，并通过A／D转换器传递给单片机。根据电导池两内侧电极之间的电压由公式（1）和（2）计算出两内侧电极之间的等效电阻。

    即 

        （1）

    即 

         （2）

R₃ —被测电导池外侧电极连接的精密电阻

V_R3 —精密电阻R₃两端电压  

V_N1 —被测电导池两内侧电极之间的电压

R_X1  —被测电导池两内侧电极之间的等效电阻

R₄—标准电导池外侧电极连接的精密电阻

V_R4 —精密电阻R₄两端电压

V_N2 —标准电导池两内侧电极之间的电压

R_X2 —标准电导池两内侧电极之间的等效电阻

计算出的两电导池的等效电阻之比即为电导池内所盛标准海水和被测海水的电导率之比

，见公式（3）。

     即 

   （3）

然后再利用PSS-78盐标计算出被测海水盐度值，并传输给显示屏和上位机进行显示与存储。

本实用新型涉及的高精度盐度测量装置测量准确度高，测量准确度优于0.002，稳定性好，操作简便，自动化程度高，可以作为盐度量值体系中的测量标准装置，也可广泛应用于海洋台站、调查船、海上平台以及实验室内的海水盐度测量，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为现有技术的海水盐度测量仪器的基本测量原理图；

图2为本实用新型的高精度海水盐度测量装置结构示意图。

图中标记说明：

1、平衡电桥           2、标准电导池

3、检流计             4、被测电导池

5、信号源             6、显示屏

7、上位机             8、单片机

9、A／D转换器        10、标准电导池

11、被测电导池        12、恒温槽

13、正弦波发生器      L₁、电压信号采集器

L₂、电压信号采集器     C、可变电容

R₁、可变电阻           R₂、已知电阻

R₃、精密电阻           R₄、精密电阻

V_R3、精密电阻R₃两端电压

V_R4、精密电阻R₄两端电压

V_N1、被测电导池11两内侧电极之间海水的电压

V_N2、标准电导池10两内侧电极之间海水的电压。

具体实施方式

现结合附图进一步说明本实用新型的技术方案，图2显示本实用新型的基本结构，如图所示，本实用新型所涉及的高精度海水盐度测量装置包括标准电导池10、被测电导池11、正弦波发生器13、电压信号采集器、单片机8、恒温槽12和上位机7等。正弦波发生器13分别连接标准电导池10和被测电导池11内的一个外侧电极，标准电导池10和被测电导池11的内侧电极分别连接有电压信号采集器。标准电导池10的内侧电极连接电压信号采集器L₂，被测电导池11的内侧电极连接电压信号采集器L₁，电压信号采集器L₁和L₂通过A／D转换器9连接单片机8，单片机8连接上位机7和显示屏6。

标准电导池10和被测电导池11为结构相同的电极式电导池，由优质玻璃制作，呈长方体形状，内装铂金电极。标准电导池10和被测电导池11置于恒温槽12内，分别盛有标准海水样品和被测海水样品。

每个电导池装有4个电极，2个外侧电极和2个内侧电极，4个电极平行设置并浸在电导池内的海水中，2个内侧电极设置在2个外侧电极之间，4个电极的一端由绝缘材料固定连接。

正弦波发生器13输出精密正弦电压信号，分别通过标准电导池10和被测电导池11的一个外侧电极输送到两个电导池的海水中。标准电导池10的另一个外侧电极连接接地的精密电阻R₄，被测电导池11的另一个外侧电极连接接地的精密电阻R₃，精密电阻R₃和精密电阻R₄分别通过反馈线连接正弦波发生器13，使精密电阻两端电压保持不变，并使两电导池内侧电极之间的电压信号稳定。

Claims (5)

1.一种高精度海水盐度测量装置，包括标准电导池、被测电导池、正弦波发生器，其特征在于，还包括电压信号采集器、单片机、恒温槽、上位机，标准电导池（10）和被测电导池（11）为结构相同的电极式电导池，电导池内各自设置4个电极， 2个外侧电极和2个内侧电极，正弦波发生器（13）分别连接标准电导池（10）和被测电导池（11）的外侧电极，标准电导池（10）和被测电导池（11）的内侧电极分别连接有电压信号采集器，电压信号采集器通过A／D转换器（9）连接单片机（8），单片机（8）连接上位机（7）和显示屏（6）。

2.根据权利要求1所述的高精度海水盐度测量装置，其特征在于，标准电导池（10）和被测电导池（11）置于恒温槽（12）内，分别盛有标准海水样品和被测海水样品。

3.根据权利要求1所述的高精度海水盐度测量装置，其特征在于，标准电导池（10）和被测电导池（11）内的4个电极平行设置并浸在电导池内的海水中，2个内侧电极设置在2个外侧电极之间，4个电极的一端由绝缘材料固定连接。

4.根据权利要求3所述的高精度海水盐度测量装置，其特征在于，标准电导池（10）的内侧电极连接电压信号采集器(L₂），被测电导池（11）的内侧电极连接电压信号采集器（L₁）。

5.根据权利要求1所述的高精度海水盐度测量装置，其特征在于，标准电导池（10）的外侧电极连接精密电阻（R₄），被测电导池（11）的外侧电极连接精密电阻（R₃），精密电阻（R₃）和精密电阻（R₄）分别通过反馈线连接正弦波发生器，使精密电阻两端电压保持不变。

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