抛弃式海水电导率测量电路设计.pdf

2010年
仪木与传寂器
第11期
Instrument Technique and Sensor
抛弃式海水电导率测量电路设计
范寒柏,彭安,王少仙
(华北电力大学电气工程学院,河北保定071003
摘要:介绍了一套基于单片机的海水电导率测量系统,是国内正在研究的抛弃式盐温深测量系统中的一部分。在硬
件的设计实现过程中,采用了温度补偿、低温漂整流等技术来克服海水温度变化40℃对传感器和电路的影响。经实验迁
明,该系统测量海水电导率的精度达到±0.08mS/cm
关键词:温度补偿;磁芯溫度系数;高精密整流电路
中图分类号:TH89文献标识码:A文章编号:1002-1841(2010)11-0091-03
Design of Expendable Seawater Conductivity Measurement Circuit
FAN Han-hai PENG An WANG Shao-xian
College of Electric Engineering, North China Electric Power University, Baoding 071003, China
Abstract: A set of microcontroller-based seawater conductivity measurement system was introduced, which was a part of the
expendable conductivity, tempera ure depth profile measurement equipment in the domestic research at present. In the hardware de-
sign, negative feedback op amp and low temperature drift rectifier filtering techniques were used to overcome the impact on sensors
and PCB, because of 40 degrees temperature changes in seawater. The experiment proves that the accuracy for the seawater conduc-
tivity measurement system reaches +0.08 m/cm
Key words: temperature compensation; core temperature coefficient; precision rectifier circuit
0引言
稳定交
负反接
抛弃式盐温深(以下简称XCTD)测量装置能够快速获取
流信号
收电路
海水
不同深度海堿的温度和电导率剖面数据,这些数据对于海洋科
学研究、国防建设等有重要的价值-]。研制的电导率测量系
放大电路
统是XCTD测量系统的一部分。探头测量范围是0-800m,因
传感器
此,海水温度变化对探头内传感器和电路的影响不能忽视,要
MSP430
达到系统精度指标就要求设计补偿电路和低温漂的测量电路,
ADC
精密流
国内对这方面的研究正在进行中。对电导率测量的一些关键
数据擒出
技术进行了研究,选择了灵敏度很高的非晶材料磁芯,推导
了磁芯温度系数;运用负反馈的方法,解决了温度对电磁感应
图1电导率測量系统框图
式传感器的影响;同时设计了一套适合较高频率的、无失真低加有激励信号,则在海水回路中感应出电流。该电流又在次级
温漂高精密慜流电路。
线圈っ上感应出电动势2。电动势V2的大小依赖于海水回
1系统结构
路的电流大小,即依赖于海水电导率的大小。因此只要测出V
海水电导率测量系统如图1所示。系统采用了超低功耗的值,通过定标就能测出海水电导率值。
16位单片机MSP430F169(以下简称169)作为主控制器,它负
责交流信号的输出、电导率数据的采集,以及数据的存储和输
出。放大电路主要由高档仪器运算放大器INA121组成;选用
的ADC芯片为AD791,特点是低功耗、小体积、高达24位的无
AC
误码性能;另外搭建了一个低温漂的高精密整流电路。
M23
2感应式传感器电路的改进
2.1基本原理
阳2磁芯温度补偿电路
双环形磁芯传感器的原理电路图如图2所示,虚线框中为
对虚线框中的磁芯传感器的等效电路图,根据回路定律写
基本的双环形磁芯传感器原理示意图。海水构成耦合磁芯线
3个回路方程
圈ム与的单匝回路,其等效电阻为Rw。由于L初级线圈
v,=jal1,+jo√L22
收稿日期:2010-03-08收修改稿日期:2010-08-17
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