电极式实验室海水电导盐度计的研制(1)

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1、电极式实验室海水电导盐度计摘要海水盐度是海洋水文中重要要素之一，精确测量海水熊度，对海洋科学研究和国计民生都有重要作用。电导率测量盐度的方法具有精度高、速度快、便于现场测量等优点，尤其1978年实用盐标制定后，成为海水盐度测量的主要手段。本文介绍一种非恒温式高精度海水盐度测量技术，它以平衡电桥的方式测量海水的相对电导率，测量结果具有±O．003等效赫度值的准确度，分辨率为10-5等效靛度值，精密度优于±0．001等效盐度值，盐度测量范围为2～42。本文介绍了国内外盐度测量技术的发展状况，全面分析、阐述了盐度计的工作原理，特别分析了关键技术和技术难点

2、，并详细介绍了赫度计的整体方案、硬件电路和软件功能的设计，最后介绍了盐度计的试验情况。赫度计以SOPC技术为基础，通过数字化方式设计测量电路：电桥的激励源由数字化方式产生，激励源的波形、幅值和频率等可出数字量控制；平衡电桥标准支路由3个数模转换器组合实现，测量时以逐次逼近的方式调整电桥的平衡度；检测电桥平衡度的高灵敏度数字检流计同样以数字化方式设计，它的增益由程序控制，将电桥的输出电压数字化，以软件判断电桥平衡度。水路控制、水浴测温、电磁搅拌等与电桥相关的部分同样由数字量控制。通过QuartusII软件开发盐度计的硬件逻辑。使用SOpCBuilde

3、r软件生成NiosII软核，将CPU、运算器、存储器、定时器等成熟的IP核应用到盐度计设计中，同时使用硬件描述语言VHDL将底层驱动逻辑设计为用户1P核，如激励源IP核、高灵敏度数字捡流计IP核、模拟测温IP核、同历时钟IP核、数字测温IP核、键盘m核、液晶显示m核等。各种IP核的使用，减轻软件方面的负担，而且软硬部分协同设计加快了开发的速度。将FPGA芯片、SDRAM和Flash芯片设计为核心板，方便硬件电路的升级。在电路系统中还应用了模数、数模转换技术、电源管理和隔离技术、可编程增益放大技术、通讯技术等。软件程序主要包括操作系统移植、键盘程序、

4、显示程序、测量程序、通讯程序等部分，完成仪器状态的监控、工作模式选择、系统功能设置、故障检测、参数标定、数据维护、网络通信、文件管理等功能。赫度计采用18个键操作，以及液晶汉化显示和多级菜单显示结构，操作简单、方便，人机界面友好。关键词：盐度、电导率、平衡电桥、SOPC技术、操作系统ELECTRODETYPELABORATORYCoNDUCTANCESALINoMETERAbstractSeawater'ssalinityisallimportantfactorofoceanichydrology,theaccuratemeasureofsalin

5、ityplays锄importantroleinoceanographyresearchandthenationaleconomyandthepeople’Slivelihood．Aftertheestablishmentofpracticalsalinityscale1978，theelectricalconductivitymethodbecomesthemaintechnologyforthesalinitymeasurement，becausethismethodhasmanyadvantages，suchashi【ghaccuracy、q

6、uickspeedandeasyforfieldmeasurement．Thisdissertationintroducesaaccuratemeasurementtechnologyinnonthermostatcondition，itusesbalancebridgetomeasurerelativeconductivity,theaccuracyis：tO．003(thesalinityvalue)，thesensitivityis10-5(thesalinityvalue)，theprecisionisbeaerthani-O．001(th

7、esalinityvalue)，andtherangeofmeasurementis2—42．T}lisdissertationintroducesthedevelopmentalsituationondomesticandinternationalsalinitymeasuretechnology,fullyanalyzesandelaboratestheprincipleofsalinometer,especiallyintroducesthekeytechnologyandthedifficultyinsalinometer．Thisdiss

8、ertationintroducesthewholescheme、thehardwareelectrocircuitdes