携带式海水温盐深及浑浊度测量系统设计

发布时间：2020-06-01 18:13

【摘要】：随着各国对海洋的开发利用,我国也将海洋开发作为发展战略的重要部分。海洋中的各种现象和过程影响着海洋生物的生存,也影响着人类的海上活动。在现代技术不断发展的今天,对海洋水文参数测量的更深入研究,单一参数的测量仪器已经不能满足需求,多水文参数测量仪成为研究者新的选择。本文设计了一种可配置的携带式海水温盐深浑浊度测量系统,能够测量海水的温度、电导率、压力、浊度四个参数,并通过串口将数据发送到PC机。本文针对温度、电导率、压力、浊度的测量原理和使用的方法进行了介绍,设计了四种参数的测量电路、信号处理电路,同时选择了本系统的主控制器,作为系统的控制单元,用于测量结果的发送与接收等操作。为了能够满足测量系统的模块化与可配置设计,使各个测量系统能够作为单独的测量系统独立工作,每个测量系统使用独立的处理器,选择ADuCM360作为温度和压力测量的各自的模数转换和控制单元,选择TMS320F28377S作为浊度和电导率测量系统各自的ADC和控制器,使用STM32F769作为系统的主控制器。针对信号采集,设计了温度测量的采集电路、电导率测量的激励和接收电路、压力测量的恒流源激励和测量放大电路、浊度测量的LED激励电路和接收电路,此外针对系统的通信,还设计了各测量系统的电源电路、通信电路,同时还有主处理器的存储电路、实时时钟电路。软件方面,分模块设计了主控系统和测量子系统的程序,包括ADC采集程序、通信程序、命令解析与执行程序、存储程序等。使用ADC采集程序采集到传感器数据后,在各自处理器中进行计算,得到温度、电导率、压力、浊度的结果。数据采集之后,将计算结果通过RS232接口发送到主控制器,主控制器接收到数据后,根据命令选择是否将数据存储于FLASH或将数据直接上传到PC机。通过最终的调试,完成了系统的功能,达到了测量目的,满足测量要求。
【图文】：

示意图,电导率传感器,感应式,结构示意图

电极式和感应式。常见的电极式传感器根据电极的七电极。电极数目越多，电路就越复杂，，设计起来的电极材料一般为高纯度铂金，测量时将电导池完的电压信号施加在电极两端。通过测量流经电导池并与相应的电导池常数相乘得到电导率。电解质溶电化学系统，为防止极化效应，电极式测量的激励阻电容的串并组合网络[19]，如图 2.4。RxCxC0图 2.4 电导池简化示意图Cx>>C0。在使用高频激励的情况下，Cx可以忽略，电导率传感器具有高灵敏度、大测量范围、输出信、工艺复杂、成本高、容易极化、容易污染的不足

结构图,压电式压力传感器,结构图,惠斯通电桥

I3DUsK图 2.7 惠斯通电桥示意图被测电阻 Rx组成惠斯通电桥，使用直流电两端接上检流计 G，对接有检流计两端的计中没有电流，此时电桥平衡，故有 Ie=0得到 Rx=(R1R3)/R2。电流计 G 两端的电位31 2 3xo BC DC s xR RU U U U R R R R 2 1 31 2 3( )( )xo sxR R R RU UR R R R ，对应电桥平衡状态。由于受到外力的影可以根据得到的电压求得压力。力传感器有多种分类，如：硅压力传感器
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH766

【参考文献】