SBE3温度传感器时间常数测量和测试方法的研究

针对在海洋观测领域得到广泛认可的海鸟SBE3高精度温度传感器进行时间常数测量和测试方法的研究。研发设计了时间常数测量装置来对SBE3温度传感器的动态特性进行测试。开展了1 m/s运动速度下的时间常数测量,不同运动速度和时间常数关系的研究,并且对不同温差梯度和时间常数的关系也进行了实验研究。通过对大量的实验数据进行分析,测试结果显示,SBE3温度传感器在运动速度为1 m/s时时间常数为64.8 ms,与海鸟公司标称值65 ms相比,绝对偏差0.2 ms,相对偏差0.3%。不同运动速度下的时间常数关系与国际公开文献上的研究结论一致。

MSCTI快速温度、电导率测量仪的时间常数测量及定标方法研究

美国PME(Precision Measurement Engineering,Inc.)公司的MSCTI(Micro Scale Conductivity-Temperature Instrument)快速温度、电导率测量仪是测量微小尺度温度、电导率变化的仪器。目前国内外很多用户都是采用该仪器测量温盐跃层界面变化情况及湍流等现象。对于快速响应的温度传感器国内目前没有相应的测试检测装置。对PME公司的MSCTI温度传感器的时间常数测量及针对该测量仪的两种定标方法进行比较分析。实验结果表明经过四次拟合定标方法得出的温度测量值与温度标准值的测量误差较小,而采用PME公司推荐的两点拟合方法得出的电导率值测量误差较小。文章对该测量仪做了较为细致的分析,为科学使用该测量仪进行了探索,为今后使用该测量仪的海洋科学工作者提供一定的技术参考。

MSCTI快速温度和电导率测量仪的定标方法研究

美国PME(Precision Measurement Engineering,Inc.)公司的MSCTI(MicroScale Conductivity-Temperature Instrument)快速温度、电导率测量仪是测量微小尺度温度、电导率变化的仪器。其温度传感器的响应时间为7ms,目前国内外很多用户都是采用该仪器测量温盐跃层界面变化情况及湍流等现象。由于该仪器刚进入国内,对该仪器的定标及合理使用等,目前在国内缺乏相关的技术文献。针对该测量仪的两种定标方法进行比较分析,实验结果表明经过4次拟合定标方法得出的温度测量值与温度标准值的测量误差较小,而采用PME公司推荐的两点拟合方法得出的电导率值测量误差较小。文章对该测量仪做了较为细致的分析,为科学使用该测量仪进行了摸索,为以后用到该测量仪的海洋科学工作者提供一定的技术参考。

新型感应式电导率传感器技术研究

海水盐度是海洋水文测量的要素之一,测量海水盐度对海洋科学研究、海洋开发利用和军事国防都具有重要意义。海水电导率测量是进行盐度测量的重要手段,使用电导率传感器测量盐度,具有精确度高、速度快、计算海水密度可靠以及便于现场测量等优点,这种方法已成为海水盐度测量的主要手段。感应式电导率传感器是海洋调查和水文观测必不可少的仪器。文中论述了新型感应式电导率传感器的工作原理、设计方法和制作工艺,给出了传感器的测试方法以及目前达到的水平,最后对试验结果进行了分析说明,提出了需要进一步研究的问题。通过实验室测试,验证了上述设计,传感器工作正常、测量精度高、具有较高的可移植性,符合现场应用使用要求。

基于液滴分析技术检测水中的溶解氧及盐度

为使液滴分析技术定性识别液体时能定量给出主要的水质指标,将光纤溶解氧传感器引入液滴分析技术,利用荧光淬灭原理检测溶解氧含量;同时,利用盐度与液滴指纹图的关系建立拟合方程,检测盐度.将溶解氧探头放入盛水的烧杯中与液滴结构中进行对比实验,两者最大相差0.37%,说明在液滴结构中检测溶解氧具有可行性;对不同盐度的溶液进行实验,结果表明随着盐度的增加光纤电压值增大,建立了盐度的拟合方程;通过检验发现式(2)效果较好,最大误差为5.5%.

温度对液滴指纹图水质识别的影响分析

研究水本身温度和环境温度的变化对液滴指纹图产生的影响,可为液滴分析仪仪器化设计提供参考。在环境温度保持在27℃左右时,对注射器中水的温度由57℃降至31.3℃期间,连续采集了16组液滴指纹图,比较各组液滴指纹图,光纤信号和电容信号的最大变化分别为0.17%和1.23%,与系统误差相当,说明水本身温度对液滴指纹图几乎无影响;以纯水在不同温度下的折射率、表面张力和介电常数值,计算了环境温度对纯水液滴测量信号的影响大小,计算结果表明:环境温度由18℃升至30℃时,光纤信号和电容信号的变化分别为0.64%和3%,对电容信号的影响较大。

基于支持FINS驱动的PLC在传感器时间常数测量系统中的应用研究

传感器时间常数测量系统软件作为测量信息管理系统,要求同时具备对测量系统的现场过程控制功能。系统中采用了支持FINS驱动的PLC实现了信息管理系统功能扩展,详细介绍了FINS驱动的优势,并采用上位机RS232串口直连PLC的通信方式实现了信息管理系统对现场过程的控制,改变了传统现场过程控制使用组态软件的限制。

电控多瓶采水器系统的优化设计

采水器是进行海水现场取样必不可少的仪器,电控多瓶采水器可以根据用户需要在预先设定的深度自动执行采水,具有智能化、灵活性和高可靠性的特点。该采水器控制系统采用单片机最小系统结构,外设电路简单而新颖。采用VB6.0编写人机交互界面,向控制系统发送指令和发送预设深度数值等。文中论述了电控多瓶采水器的系统组成、硬件电路优化设计、下位机及上位机软件工作流程,并介绍了采水器的测试方法和海上现场试验情况。

基于快速数字锁相的溶解氧检测优化设计

溶解氧浓度检测在水产养殖和环境监测中具有重要的意义。本文提出了一种基于快速数字锁相的溶解氧检测优化设计,利用快速数字锁相算法与过采样技术,实现了荧光信号和调制信号的快速相位解调,并得到二者相位差,根据Stern-Volmer方程求出溶解氧浓度值。本文分析了调制频率对测量结果的影响,选择合适的调制频率用于测量,并利用最小二乘法对测量结果进行拟合,拟合后的确定系数R-square为0.99925。实验数据表明,测量结果相对误差(RE)小于±1.5%,相对标准差(RSD)小于4%,稳定时间小于50 s。本文提出的优化设计不仅具有较高的测量精度,还简化了硬件设计,降低了成本。

SBE18 pH传感器动态特性研究

为测量SBE18 p H传感器的动态响应,提出了传感器动态模型参数求取方法,比较了不同模型的适应性,选定二阶系统模型作为传感器动态模型。流速和p H梯度变化方向是影响传感器动态特性的两个重要因素,求取了不同流速和p H梯度变化方向下传感器动态模型参数,并分析了这两个因素对动态模型参数的影响规律。

采用液滴分析技术定量检测水中溶解氧的研究

在原有光纤-电容传感器的基础上,引入了光纤溶解氧(DO)传感器,在保持液滴分析仪原有结构的情况下,可同时获得水质的定性和定量信息。基于液滴分析技术(DAT)对水中30种不同浓度的DO含量进行了检测。实验结果表明,基于DTA,采用光纤DO传感器检测液体的DO含量是有效的。在考虑温度影响时,二次多项式拟合模型效果最佳,系统的灵敏度可达0.1mg/L,最大相对误差为2.38%。