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原文传递一种基于正交锁相放大技术的海水盐度测量系统及方法

专利名称：	一种基于正交锁相放大技术的海水盐度测量系统及方法
摘要：	本发明公开了一种基于正交锁相放大技术的海水盐度测量系统及方法，该系统包括恒温水槽，恒温水槽内设置电导池、螺旋盘管、搅拌器和恒温装置，电导池、搅拌器和恒温装置均与检测控制装置连接，检测控制装置还连接多通阀、蠕动泵和电脑终端，多通阀为三进一出多通阀，进路分别连接超纯水储罐、样品海水储罐和标准海水储罐，出路通过蠕动泵、螺旋盘管连接电导池的入口；电导池中设置两个电流电极和两个电压电极，电流电极为纳米级载铂的复合氧化物电极；电压电极为银/氯化银参比电极；检测控制装置内采用数字正交锁相放大技术，锁相模块由FPGA通过数字编程实现。本发明所公开的方法操作方便快捷，测试效率高，具有较高性能指标。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东省科学院海洋仪器仪表研究所
发明人：	孔祥峰;刘岩;曹煊;吴丙伟;吕婧;高楠;王茜;张述伟;孙中梁;张婧;吴宁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910690652.5
公开号：	CN110320244A
代理机构：	青岛华慧泽专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘娜
分类号：	G01N27/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	266200 山东省青岛市鳌山卫街道青岛蓝色硅谷核心区蓝色硅谷创业中心一期2号楼
主权项：	1.一种基于正交锁相放大技术的海水盐度测量系统，其特征在于，包括恒温水槽，所述恒温水槽内设置电导池、螺旋盘管、搅拌器和恒温装置，所述电导池、搅拌器和恒温装置均与检测控制装置连接，所述检测控制装置还连接多通阀、蠕动泵和电脑终端，所述多通阀为三进一出多通阀，进路分别连接超纯水储罐、样品海水储罐和标准海水储罐，出路通过蠕动泵、螺旋盘管连接电导池的入口，所述电导池的出口连接废液收集罐；所述电导池中设置两个电流电极和两个电压电极，所述电流电极为纳米级载铂的复合氧化物电极；所述电压电极为银/氯化银参比电极；所述检测控制装置内采用数字正交锁相放大技术，锁相模块由FPGA通过数字编程实现。 2.根据权利要求1所述的一种基于正交锁相放大技术的海水盐度测量系统，其特征在于，所述检测控制装置内包括FPGA锁相模块、分别与FPGA锁相模块连接的IIR数字低通滤波器、ADC和DAC，所述IIR数字低通滤波器通过主控系统连接RS485接口和高精度温度传感器，所述DAC通过激励信号电源与电导池中的电流电极连接，所述电导池中的电压电极和电流电极通过可变增益放大器、工频陷波器、抗混叠滤波器与ADC连接。 3.根据权利要求1所述的一种基于正交锁相放大技术的海水盐度测量系统，其特征在于，所述电导池为石英玻璃材质。 4.一种基于正交锁相放大技术的海水盐度测量方法，采用如权利要求2所述的基于正交锁相放大技术的海水盐度测量系统，其特征在于，包括如下操作步骤： (1)先测量环境温度，然后设置恒温水槽的温度高于环境温度1-2℃； (2)启动蠕动泵，打开多通阀的超纯水进路，向电导池中注入超纯水，然后排空电导池，反复清洗管路及电导池； (3)关闭超纯水进路，打开标准海水进路，清洗管路及电导池，排空，然后再次注入标准海水，测得电导池中标准海水的电导值； (4)排空标准海水，注入样品海水清洗，再次排空后注入，测量电导池中样品海水的电导值； (5)根据盐度标准计算公式，前后电导池常数、温度一致，求得最终盐度。 5.根据权利要求4所述的一种基于正交锁相放大技术的海水盐度测量方法，其特征在于，所述步骤(3)与步骤(4)测得电导值时使用数字正交锁相放大技术，锁相模块由FPGA通过数字编程实现，首先使用CORDIC算法分别产生正交的正弦激励信号F2和余弦参考信号F1，激励信号F2通过DDS调制信号模块驱动DAC，进而驱动激励信号电源，激励信号电源将可变频率的交流信号施加于电导池的电流电极，通过可变增益放大器、工频陷波器、抗混叠滤波器将测量的电压电极的电压信号和电流电极的电流信号通过ADC转化成数字信号传送给FPGA锁相模块，在FPGA锁相模块内部测量信号分别与激励信号F2、参考信号F1通过乘法器PSD2、PSD1做乘法，然后通过IIR数字低通滤波器滤除掉无用的高次谐波得到电导池电压电极所测电压值和流过电流电极的电流值，传送给主控系统，在主控系统内两者相除获得溶液的电导值。
所属类别：	发明专利