本文關(guān)鍵詞：高精度電極式海水電導(dǎo)鹽度計(jì)設(shè)計(jì)與開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海水鹽度是海水中含鹽量的標(biāo)度,是海洋水文的重要要素之一。海水鹽度對(duì)海洋環(huán)境研究、水產(chǎn)養(yǎng)殖、鹽化工業(yè)、能源探索等方面都具有十分重要的影響。隨著海洋事業(yè)的迅速發(fā)展,對(duì)海水鹽度的測(cè)量精度要求越來越高。對(duì)于海水鹽度的測(cè)量方法主要包括：化學(xué)法、光學(xué)法、比重法、電導(dǎo)法、微波遙感法、基于光纖技術(shù)的測(cè)量法等。其中,電導(dǎo)法是一種較為快速、準(zhǔn)確且適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的方法。其基本原理是通過測(cè)量海水的電導(dǎo)率,計(jì)算得到海水的鹽度。本論文采用電導(dǎo)法,設(shè)計(jì)了一種基于電橋原理的高精度、全數(shù)字式鹽度測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由高精度數(shù)字式電橋、數(shù)字式可編程激勵(lì)源、高靈敏度數(shù)字檢流計(jì)三部分組成。高精度數(shù)字式電橋的兩個(gè)上橋臂是由裝有待測(cè)海水的電導(dǎo)池和裝有標(biāo)準(zhǔn)海水的電導(dǎo)池組成,下橋臂是由可調(diào)精密電阻組成。為避免電導(dǎo)池中的海水在激勵(lì)源直流分量的作用下產(chǎn)生極化,采用數(shù)字式可編程激勵(lì)源產(chǎn)生頻率為1kHz交變的對(duì)稱梯形波作為電橋的激勵(lì)電源。采用高靈敏度數(shù)字檢流計(jì)檢測(cè)電橋的輸出電壓�？刂破鞲鶕�(jù)檢流計(jì)的輸出判斷電橋的平衡狀態(tài),并調(diào)整下橋臂的精密電阻,直至電橋達(dá)到平衡。根據(jù)平衡時(shí)精密電阻的阻值,計(jì)算出待測(cè)電導(dǎo)池與標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)池的電導(dǎo)率比值,進(jìn)而計(jì)算出待測(cè)海水的鹽度。實(shí)現(xiàn)海水鹽度高精度測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)包括：提高電橋激勵(lì)波形的對(duì)稱性、提高數(shù)字電橋可調(diào)精密電阻的分辨率、提高數(shù)字式檢流計(jì)的靈敏度和測(cè)量精度。為實(shí)現(xiàn)以上關(guān)鍵技術(shù),鹽度計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案基于SOPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主控制器為Altera公司CycloneⅡ系列的EP2C35芯片。利用FPGA控制DA芯片產(chǎn)生幅值、頻率、波形可控的數(shù)字式激勵(lì)源,并通過高頻變壓器進(jìn)行隔離,提高激勵(lì)波形的對(duì)稱性。測(cè)量電橋下橋臂的精密電阻用一款高精度的DA芯片實(shí)現(xiàn),通過FPGA控制實(shí)現(xiàn)高精度、數(shù)字、全自動(dòng)調(diào)節(jié)電橋。為了提高檢流計(jì)的靈敏度和精度,采用低噪聲放大電路對(duì)電橋輸出電壓進(jìn)行放大,選用高精度的AD芯片,并利用同步采樣精確控制采樣點(diǎn)等方法。實(shí)驗(yàn)證明,該測(cè)量方案具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、測(cè)量速度快的優(yōu)點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：鹽度測(cè)量 電導(dǎo)率 數(shù)字電橋 SOPC技術(shù) 同步采樣
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH766.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 鹽度的定義及發(fā)展10-11
• 1.2.2 海水鹽度的主要測(cè)量方法11-13
• 1.2.3 電導(dǎo)法海水鹽度測(cè)量技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)15-17
• 2 電導(dǎo)法海水鹽度測(cè)量原理17-24
• 2.1 海水鹽度測(cè)量相關(guān)概念17-18
• 2.1.1 實(shí)用鹽度17-18
• 2.1.2 電導(dǎo)率18
• 2.2 海水的電導(dǎo)率特性18-19
• 2.3 平衡電橋法19-22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 3 鹽度計(jì)方案設(shè)計(jì)24-39
• 3.1 總體方案設(shè)計(jì)24-25
• 3.1.1 總體方案介紹24-25
• 3.1.2 技術(shù)指標(biāo)25
• 3.2 數(shù)字式可編程激勵(lì)源設(shè)計(jì)25-27
• 3.2.1 設(shè)計(jì)分析25-26
• 3.2.2 器件選型26-27
• 3.2.3 硬件電路設(shè)計(jì)27
• 3.3 高精度數(shù)字式測(cè)量電橋的設(shè)計(jì)27-29
• 3.3.1 設(shè)計(jì)分析27-28
• 3.3.2 器件選型28-29
• 3.4 高靈敏度數(shù)字式檢流計(jì)設(shè)計(jì)29-34
• 3.4.1 設(shè)計(jì)分析29
• 3.4.2 器件選型29-30
• 3.4.3 硬件電路設(shè)計(jì)30-31
• 3.4.4 噪聲處理31-34
• 3.5 電源模塊設(shè)計(jì)34-36
• 3.6 測(cè)量流程36-37
• 3.7 本章小結(jié)37-39
• 4 基于SOPC的方案設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)39-57
• 4.1 SOPC技術(shù)39-42
• 4.1.1 SOPC技術(shù)介紹39-40
• 4.1.2 FPGA器件介紹40
• 4.1.3 SOPC設(shè)計(jì)開發(fā)工具介紹40-42
• 4.2 硬件邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-50
• 4.2.1 NiosⅡ內(nèi)核設(shè)計(jì)43-44
• 4.2.2 激勵(lì)源模塊核設(shè)計(jì)44-46
• 4.2.3 測(cè)量電橋模塊核設(shè)計(jì)46-47
• 4.2.4 檢流計(jì)模塊核設(shè)計(jì)47-50
• 4.3 軟件設(shè)計(jì)50-55
• 4.3.1 軟件主程序設(shè)計(jì)50-51
• 4.3.2 測(cè)量子程序設(shè)計(jì)51-54
• 4.3.3 串口子程序設(shè)計(jì)54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-57
• 5 鹽度計(jì)系統(tǒng)調(diào)試57-62
• 5.1 測(cè)試系統(tǒng)介紹57-58
• 5.2 電路功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)58-60
• 5.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)60-62
• 6 總結(jié)與展望62-63
• 6.1 總結(jié)62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 致謝65-66
• 個(gè)人簡歷66-67
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文67

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