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原文传递一种温盐深传感器及抑制热滞效应的控制方法

专利名称：	一种温盐深传感器及抑制热滞效应的控制方法
摘要：	本发明属于温盐深传感器技术领域，具体涉及一种温盐深传感器及抑制热滞效应的控制方法。通过利用电导率传感器集成的参比温度传感器(电导率传感器探头中的热敏电阻)，与温盐深传感器端盖集成的测量温度传感器进行数据对比(铂电阻)，根据差值范围，以选择抑制热滞效应公式的方法，以获取参比温度传感器附近的实际电导率，从而对热滞效应引起的误差幅度进行校正。本发明所述方法能够显著提高水下自主移动式观测平台搭载温盐深传感器穿越温跃层时测量数据的精度，从而弥补现有相关温盐深剖面测量技术的不足和缺陷。
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：	宋文杰;贺江;姜梦玥;吕斌;胡军锋;刘鹏;高金龙;刘巧君;蒋庆林;李新娟;温京亚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910594063.7
公开号：	CN110412080A
代理机构：	青岛华慧泽专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	孟令彩
分类号：	G01N27/04(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：	1.一种温盐深传感器，其特征在于，包括：耐压舱体、设置在所述耐压舱体上的端盖、铂电阻、压力传感器和电导率传感器；所述电导率传感器包括电导率探头和热敏电阻，所述电导率探头包括用于供被测海水流过的通孔状电导池，所述热敏电阻封装在所述电导率探头的电导池中。 2.根据权利要求1所述一种温盐深传感器，其特征在于，所述温盐深传感器还包括抑制热滞效应的控制模块，所述控制模块对所述铂电阻和所述热敏电阻测量的温度数据进行对比，根据对比获得的温度差值范围，选择相应的抑制热滞效应公式，以获取所述热敏电阻附近的实际电导率，进而实现对热滞效应引起的误差幅度进行校正。 3.根据权利要求1所述一种温盐深传感器，其特征在于，所述电导率传感器还包括设置在所述端盖上的电导率柱体，所述电导率探头通过所述电导率柱体和所述端盖连接；所述铂电阻和所述压力传感器设置于所述端盖上。 4.一种抑制热滞效应的温盐深传感器控制方法，其特征在于，所述方法包括： (1)初始化设置温盐深传感器测量控制模块的参数； (2)延时等待，读取端盖上铂电阻采集的温度数据，对铂电阻采集的温度数据滤除奇异值中值滤波处理，四次项拟合公式计算，得到铂电阻温度实测值T1； (3)读取电导率探头中封装的热敏电阻采集的温度数据，对热敏电阻采集的温度数据滤除奇异值中值滤波处理，四次项拟合公式计算，得到热敏电阻温度实测值T2； (4)将温度测量数据T1与T2相减比较，根据比较结果选择抑制热滞效应公式，以对电导率探头测量的实际电导率数据进行校正，具体为：若相减结果的绝对值\|T2-T1\|≥t1，则采用的抑制热滞效应公式使用异常弛豫时间τ与灵敏度γ两个参数进行修正；若相减结果的绝对值t2≤\|T2-T1\|≤t1，则采用的抑制热滞效应公式使用异常弛豫时间τ一个参数进行修正；若相减结果的绝对值\|T2-T1\|≤t2，则不采用抑制热滞效应公式进行修正；其中，t1和t2两个阈值是根据温度传感器具体应用海域温跃层的不同变化或具体海况差异而定； (5)延时等待，开启电导率传感器探头的激励源，采集电导率传感器的电导率数据，对电导率数据滤除奇异值中值滤波处理，四次项拟合公式计算，得到电导率实测值C；接着关闭电导率传感器探头的激励源； (6)延时等待，采集压力传感器的测量数据，对压力传感器的测量数据滤除奇异值中值滤波处理，四次项拟合公式计算，得到压力实测值D。 (7)结束一次温盐深传感器测量周期。 5.根据权利要求4所述一种抑制热滞效应的温盐深传感器控制方法，其特征在于，步骤(2)中，对铂电阻采集的温度数据滤除奇异值中值滤波处理是指将铂电阻连续测量的m个原始温度数据的模数转换电压值，去除最大值与最小值，剩余m-2个温度数据的模数转换电压值求取算数平均值vT，其中，m≥3；四次项拟合公式计算，得到铂电阻温度实测值T1的公式为：式中，a0、a1、a2、a3、a4是铂电阻按照国标GBT 23246-2009标定试验获取的标准系数。 6.根据权利要求4所述一种抑制热滞效应的温盐深传感器控制方法，其特征在于，步骤(3)中，对热敏电阻采集的温度数据滤除奇异值中值滤波处理是指将铂电阻连续测量的o个原始温度数据的模数转换电压值，去除最大值与最小值，剩余o-2个温度数据的模数转换电压值求取算数平均值vW；其中，o≥3；四次项拟合公式计算，得到热敏电阻温度实测值T2的公式为：式中，b0、b1、b2、b3、b4是热敏电阻按照国标GBT23246-2009标定试验获取的标准系数。 7.根据权利要求4所述一种抑制热滞效应的温盐深传感器控制方法，其特征在于，步骤(4)中，当\|T2-T1\|≥t1时，电导率传感器测得的实际电导率值计算公式为： CT(n)＝-bCT(n-1)+γa[T(n)-T(n-1)]；当t2≤\|T2-T1\|≤t1时，电导率传感器测得的实际电导率值计算公式为： CT(n)＝-bCT(n-1)+a[T(n)-T(n-1)] 其中，CT(n)是当前测量周期电导率传感器测得的实际电导率值、CT(n-1)是前一次测量周期电导率传感器测得的实际电导率值、T(n)是当前测量周期电导率探头中集成的热敏电阻测得的实际温度值、T(n-1)是前一次测量周期电导率探头中集成的热敏电阻测得的实际温度值；γ是电导率对温度的灵敏度；n为采样计数，a，b均为系数，通过以下公式计算： a＝4fnαβ-1(1+4fnβ-1)-1； b＝1-2aα-1； α为以1℃梯度的初始加权流体温度误差，fn为奈奎斯特频率，τ为水表面温度的异常弛豫时间，β为τ的倒数；系数a，b由温度误差α和异常弛豫时间τ值确定。 8.根据权利要求4所述一种抑制热滞效应的温盐深传感器控制方法，其特征在于，步骤(5)中，对电导率数据滤除奇异值中值滤波处理，是指电导率传感器连续测量p个原始电导率数据的模数转换电压值，去除最大值与最小值，剩余p-2个电导率数据的模数转换电压值求取算数平均值vC；p≥3；四次项拟合公式计算，得到电导率实测值C的公式为：式中，c0、c1、c2、c3、c4是电导率传感器探头按照国标GBT 23246-2009标定试验获取的标准系数。 9.根据权利要求4所述一种抑制热滞效应的温盐深传感器控制方法，其特征在于，步骤(6)中，对压力传感器的测量数据滤除奇异值中值滤波处理是指压力传感器连续测量q个原始压力数据的模数转换电压值，去除最大值与最小值，剩余q-2个压力数据的模数转换电压值求取算数平均值vD；q≥3；四次项拟合公式计算，得到压力实测值D：式中，d0、d1、d2、d3、d4是压力传感器按照国标GBT 23246-2009标定试验获取的标准系数。 10.根据要求4所述一种抑制热滞效应的温盐深传感器控制方法，其特征在于，在步骤(6)和步骤(7)之间，还包括以下步骤：步骤(6)结束后，查询是否有上位机串口通讯的设置指令，若没有上位机通讯指令，则直接进入步骤(7)结束一次温盐深传感器测量周期；若接收到上位机通讯指令，则对通讯协议指令的ASCII码进行具体分析：若接收到第一指令，则关闭电导率传感器探头激励源；若接收到第二指令，则开启电导率传感器探头激励源；若接收到第三指令，则温盐深传感器的数据输出模式为模数转换原始电压值与测量值共同输出输出模式；若接收到第四指令，则温盐深传感器的测量数据为正常输出模式；若接收到第五指令，则温盐深传感器的测量数据输出增加序列号。若接收到第六指令，则设置温盐深传感器热滞效应修正，测量时间间隔等参数；对通讯协议指令的ASCII码进行具体分析后，进入步骤(7)结束一次温盐深传感器测量周期。
所属类别：	发明专利