高精度電極式海水電導(dǎo)鹽度計(jì)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(cè)量是海洋水文觀測(cè)的重要內(nèi)容。海水鹽度的測(cè)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(cè)、能源探索利用等方面都有很重要的應(yīng)用。隨著海洋的研究事業(yè)蓬勃發(fā)展,對(duì)海水鹽度的精度要求和自動(dòng)化測(cè)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(cè)量的發(fā)展動(dòng)態(tài)、研究現(xiàn)狀及研究意義,講解了電導(dǎo)法測(cè)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(jì)的測(cè)量方案及其存在的不足。
　　 考慮到HD-4型海水鹽度計(jì)設(shè)計(jì)中存在的精度和自動(dòng)化程度等問題,本文提出了一種新型設(shè)計(jì)方案。新方案主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
　　 (1)提高了激勵(lì)源的精度。
　　 (2)使用自回零電路設(shè)計(jì)解決激勵(lì)源的對(duì)稱性設(shè)計(jì)。
　　 (3)提高了標(biāo)準(zhǔn)支路的精度。
　　 (4)檢流計(jì)的設(shè)計(jì)更趨合理。
　　 (5)對(duì)一些影響系統(tǒng)測(cè)量指標(biāo)較大的噪聲信號(hào)進(jìn)行了相應(yīng)的處理,提高

3、了測(cè)量的精度和準(zhǔn)確度。
　　 本文在提出新的設(shè)計(jì)方案后,對(duì)新方案的精度等指標(biāo)進(jìn)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(bǔ)算法進(jìn)行1位擴(kuò)展,可使電導(dǎo)率比達(dá)到7.171*10-6的精度,滿足設(shè)計(jì)需要的3.6258*10-5精度要求。
　　 新方案的設(shè)計(jì)仍是基于SOPC技術(shù),但對(duì)舊的系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。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(jì)方案,對(duì)SOPC系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)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(jì)。
　　 本文根據(jù)設(shè)計(jì)方案搭建了整個(gè)系統(tǒng),進(jìn)行了大量的調(diào)試工作,并做了一系列的實(shí)驗(yàn)。首先給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)證明設(shè)計(jì)非常合理。隨后又進(jìn)行了性能指標(biāo)實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)得出海水鹽度測(cè)量的準(zhǔn)確度仍存在問題,并給出了導(dǎo)致該問題的原因。
　　 由于在設(shè)計(jì)中既需要進(jìn)行精度分析,又需要對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,所以本文給出了設(shè)計(jì)過程當(dāng)中用到的一些數(shù)據(jù)處