温盐深多参数传感技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文温盐深多参数传感技术研究硕士研究生：刘秀洁指导教师：李绪友教授学科、专业：控制科学与工程论文主审人：李光春研究员哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文温盐深多参数传感技术研究硕士研究生：刘秀洁指导教师：李绪友教授学位级别：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.

2、EngStudyonMulti-parameterSensingTechnologyofTemperature,SalinityandDepthCandidate:LiuXiujieSupervisor:Prof.LiXuyouAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:ControlScienceandEngineeringDateofSubmission:January,2018DateofOralExamination:March,2018University:H

3、arbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作

4、的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日温盐深多参数传感技术研究摘要

5、海水温度、盐度、深度是海洋基本水文信息的三个重要参数，海水温盐深检测是海洋信息检测的关键技术，温盐深传感器是实现海水温度、盐度、深度检测的核心器件。为快速检测海洋剖面的温度和盐度在深度方向分布情况，以往的温盐深剖面仪需要以一定的速度进行释放，释放速度过快会引起检测压力的重力叠加，拖回速度过快会引起检测压力的负压叠加，这两种叠加效果都会导致深度检测误差的增大。研制基于新结构、新材料、新工艺的温盐深传感器，适用于温盐深剖面仪、温盐深仪对快速深度检测的需求，是摆在研究者面前的技术难题。本文基于厚膜铂电阻具有性能稳定、线性好、精度高的优点，设

6、计了一种能够获取较大长宽比和节省空间的“双绞线”型厚膜铂电阻敏感芯体；基于四电极结构的电导率传感器与二电极结构相比可以有效避免电极极化的优点，设计了一种结构简单、中心对称的开放式四电极电导率敏感芯体；基于电容式压力传感器具有较好的温度特性、较高的检测精度、功耗低等特点，设计了一种新型的基于厚膜工艺制造的双面变极距电容式压力传感器敏感芯体。从材料选择和结构设计等方面解决传统温盐深传感器存在的结构复杂、体积大、自重大的问题，并通过敏感芯体的组装结构和封装形式的改进，适应于海洋深度快速移动测量的需要。首先，研究了海水温度、盐度、深度的检测机

7、理，分析了温盐深传感器的设计原则。对温盐深敏感单元进行总体结构设计，用SolidWorks软件绘制了三维模型，并用ANSYS软件对传感器进行应力场、温度场等多场有限元模拟仿真。研究了厚膜丝网印刷工艺、高温烧结工艺等，设计丝网印刷模板，进行温盐深敏感单元的制造。然后，搭建测试系统，创建实验平台，对制造好的温盐深传感器进行了标定实验和性能测试。利用恒温水箱、信号调理电路、数据采集装置、计算机等搭建温度传感器测试系统完成温度环境下传感器的性能测试；配制氯化钾标准溶液，用恒温槽控制温度，创建电导率测试系统完成测试；用活塞式压力计等搭建压力测试

8、系统并测试。继而，设计了温盐深数据采集系统，完成了基于STM32的数据采集与数据通信硬件软件设计，实现了与上位机之间的数据传输。在硬件的电路设计中，包括温度、压力、电导率敏感信号转换电路、STM32主控电路模块、电源控制