CN2591577Y - 自动校准温度盐度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型推出了一种新型结构的自动校准温度盐度传感器，其特点是采用设置零点基准电阻和满度基准电阻的校准电路，通过自动校准技术来消除温度漂移和时间漂移，以增加传感器测量的准确性和长期稳定性。自动校准温度盐度传感器圆柱形壳体内有温度传感器、盐度传感器、单片机和测量与自动校准电路。自动校准电路包括了含有零点基准电阻和满度基准电阻的自动校准电阻网络、选择开关、激励源、放大变换器，零点基准电阻RL和满度基准电阻RH与温度传感器和盐度传感器都由同一交流信号源激励。本实用新型所述的自动校准温度盐度传感器，不仅可以消除放大、变换电路的漂移，还可消除电源电压的漂移，A/D变换的漂移等相关电路漂移对测量的影响，具有较高的测量准确性和长期稳定性，可以广泛应用到海洋自动化监测系统中，具有广阔的发展前景。
Description
技术领域
本实用新型是一种具有自动校准功能的测量海水中温度和盐度的仪器，适用于海洋、河口的长期现场自动化测量，属于测量仪器技术领域。
技术背景
海水中的温度和盐度是基本的海洋水文要素，在海洋科学研究、海洋开发和海洋环境保护中具有重要作用，是海洋调查和海洋污染监测的主要观测项目。
现有的现场测量海水温度、盐度的传感器主要由温度传感器、盐度传感器和测量电路组成，温度传感器和盐度传感器分别获得温度信号和盐度信号，经过测量电路的放大、变换和处理，得出温度测量值和盐度测量值。
盐度测量采用电磁感应原理，通过测量海水电导率和温度计算出盐度。电磁感应式盐度传感器是由一对高导磁率的磁环和绕组线圈构成，所输出的信号很弱。输出信号要达到微机处理所需电平，中间需要数百倍的放大和变换，测量电路会产生温度漂移和时间漂移。
温度传感器所采用的感温元件多采用热敏电阻或铂电阻，所输出的温度信号也需测量电路的放大和变换，也会使测量产生温度漂移和时间漂移。测量电路的温度漂移和时间漂移制约着传感器测量的准确性和长期稳定性。
现有技术中消除传感器温度漂移和时间漂移的方法是进行反复试验和经常定标，其操作过程非常麻烦。
消除温度漂移的方法，是将精选元器件制作的整机电路在环境试验设备中反复进行升降温度的试验，以检查整机电路的温度漂移。在试验中，逐级考核整机电路，更换温度系数大的器件，将整机电路的温度系数即输出电压与温度的关系进行回归计算，得到整机电路温度系数公式，再由计算机在测量时进行修正。这种消除温度漂移的方法很麻烦，每台传感器都需要单独试验数天，不适应仪器批量生产和产业化的要求。
消除时间漂移只能依靠经常定标来实现，这对用户来讲，特别是海洋台站和海上浮标的用户是不易做到的。
因此对于现有的海水温度盐度传感器，要提高长期稳定性，适应海洋环境长期海上监测的需要，必须消除传感器的温度漂移和时间漂移。
发明内容
本实用新型推出一种新型结构的温度盐度传感器，其特点是采用设置零点基准电阻和满度基准电阻的校准电路，通过自动校准技术来消除温度漂移和时间漂移，以增加温度盐度传感器测量的准确性和长期稳定性。
本实用新型所述的自动校准温度盐度传感器外形呈圆柱状，不锈钢圆柱壳体内设置温度传感器、盐度传感器、单片机、测量与自动校准电路。测量与自动校准电路把测量电路和自动校准电路融为一体，包括了含有零点基准电阻和满度基准电阻的自动校准电阻网络、选择开关、激励源、放大变换器等。
自动校准电阻网络中，零点基准电阻和满度基准电阻选用温度系数极小、稳定性优良的精密线绕电阻，温度系数＜10×10-6/℃，年稳定性＜0.01％。零点基准电阻和满度基准电阻与温度传感器和盐度传感器都由同一交流信号源激励，并与选择开关连接，选择开关与放大变换器和单片机连接。
单片机控制选择开关，轮流对基准电阻和传感器采样，用同一个电路对其进行放大、变换，输出零点基准电压VL、满度基准电压VH、盐度信号VS、温度信号Vt，依次送到单片机进行数据处理。
根据每次测量的VL和VH与定标时的VL0和VH0的关系，确定一个漂移的修正公式，将每次测量时的Vs和Vt值根据公式进行修正计算，完成自动校准的数据处理，以消除漂移。
本实用新型所涉及的利用自动校准技术消除漂移的方法，极大地减少仪器试验的工作量，提高了工作效率，降低了生产成本，满足批量生产的要求，使海水温度和盐度测量传感器走上产业化发展的轨道。
本实用新型所述的自动校准温度盐度传感器，不仅可以消除放大、变换电路的漂移，还可消除电源电压的漂移，A/D变换的漂移等相关电路漂移对测量的影响，具有较高的测量准确性和长期稳定性，可以广泛应用到海洋自动化监测系统中，具有广阔的发展前景。
附图说明
图1为自动校准温度盐度传感器外型结构图。图中，1-电缆，2-不锈钢壳体，3-温度传感器，4-盐度传感器。
图2为现有技术的温度盐度传感器电路结构示意图。图中，3-温度传感器，4-盐度传感器，5-温度信号源，6-盐度信号源，7-放大器，8-放大器和变换器，9-单片机。
图3为自动校准温度盐度传感器电路结构示意图。图中，3-温度传感器，4-盐度传感器，9-单片机，10-公共放大变换器，11-选择开关，12-公用信号激励源，13-分压电阻R，14-满度自校电阻RH，15-零点自校电阻RL。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型的具体实施方式予以描述。
如图3自动校准温度盐度传感器电路结构图所示，自动校准温度网络包括有零点基准电阻RL和满度基准电阻RH，零点基准电阻RL和满度基准电阻RH与温度传感器3和盐度传感器4都由同一交流信号源12激励。零点基准电阻RL一端与满度基准电阻RH一端相接并与选择开关11连接，零点基准电阻RL的另一端接地；满度基准电阻RH的另一端与分压电阻R的一端相接并与选择开关11连接；分压电阻R的另一端，即自动校准温度网络的一端与温度传感器3和盐度传感器4的一端共接于激励源12输出端。
温度传感器3的另一端和盐度传感器4的另一端分别连接选择开关11。选择开关11连接放大变换器10和单片机9，放大变换器10又与单片机9相连。
Claims (4)
1、一种自动校准温度盐度传感器，圆柱形壳体内有温度传感器、盐度传感器、单片机和测量电路，其特征在于测量电路和自动校准电路融为一体而构成的测量与自动校准电路包括了自动校准电阻网络、选择开关(11)、激励源(12)、放大变换器(10)，自动校准电阻网络含有零点基准电阻、满度基准电阻和分压电阻(13)，零点基准电阻RL(15)和满度基准电阻RH(14)与温度传感器(3)和盐度传感器(4)都由同一交流信号源(12)激励，温度传感器、盐度传感器和自动校准电阻网络的零点基准电阻RL(15)，满度基准电阻RH(14)和分压电阻R(13)都分别连接选择开关(11)。
2、按照权利要求1所述的自动校准温度盐度传感器，其特征在于零点基准电阻RL(15)的一端与满度基准电阻RH的一端相接并与选择开关(11)连接，零点基准电阻RL(15)的另一端接地，满度基准电阻RH(14)的另一端与分压电阻R的一端相接，分压电阻R(13)的另一端，即自动校准电阻网络的一端与温度传感器(3)和盐度传感器(4)的一端共接于激励源(12)输出端。
3、按照权利要求1所述的自动校准温度盐度传感器，其特征在于自动校准电阻网络中，零点基准电阻RL(15)和满度基准电阻RH(14)选用温度系数极小、稳定性优良的精密线绕电阻，温度系数＜10×10-6/℃，年稳定性＜0.01％。
4、按照权利要求1所述的自动校准温度盐度传感器，其特征在于温度传感器(3)的另一端和盐度传感器(4)的另一端分别连接选择开关(11)，选择开关连接放大变换器(10)和单片机(9)，放大变换器(10)又与单片机(9)相连。
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2002
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