包覆处理对银-氯化银电极对极差噪声的影响.pdf

总第259期
舰船电子工程
Vol 36 No
2016年第1期
Ship Electronic Engineering
包覆处理对银-氯化银电极对极差噪声的影响
豆剑宋玉苏申振
海车工程大学理学院式汉430033)
摘要实海测试中发现海水流动对银-氯化银电场探测电极的性能影响很大。为此选择以硅藻土为基材·对-氯化
银电极进行包覆处理,通过连续检测银氯化银电极对在静止、低流速和高流速等情况下的极差噪声的变化。通过讨域噪声
振动幅值与频域噪声在不同频段噪声变化,研究包覆处的效果,结果表明:海水流动会显著增加银紙化银电极的极差噪
声,且流速越快噪声增幅越大。所设计的包覆层能够有效地抑制水流对电极对极差噪声的影响
关键词电场探测;银-氯化银电极;噪声;海水流动;硅藻土包覆
中图分类号
DOI:10.3969/.issn.1572-9730.2016.01.042
Influence of Cladding Process on Self-noise of Ag/Agcl Electrode
DOU Jian SONG Yusu STTEN Zhen
aculty of Scienee, Naval University of Engineering, Wuhan 430
Abstract Water flow has great influence on Ag/Ag] electrode in practical test. So the diatomaceus earth is chusen as
mean coating material to test the self-noise of Ag/Mgcl electrode in different surroundings, such as static and different
flow of sea water. The amplitude of time domain noise and frequency domain noise in different frequencies are used to analyze
the effet of cladding process The results show that the water flow of sea water significantly increases he self nise, and the
increase of ngisc is positive ro the water speed. The cladding layer can prevent the influence of water flow on self noise
Key Words eleetric field detection, Ag/Agci electrode, noise, water flow, coating diatomaceous earth
Class Number TB3
降低水流流动对电极对检测的影响。据此选择了
1引言
固态电解质作为包稷材料基材:因为它们既能够形
银-氯化银电极由于其很好的稳定性、敏感性成固体壳层,抵挡海水流动,又不影响海水中多种
被用于探测海洋电场。海洋环境对髙频电场具有微粒,特别是离子的通透性,保证电信号的顺利传
天然的屏障作用,能探测到的信号都是低频极低频递,尽量不影响电极对外界电信号的探测性能。设
的微弱信号,这对银氯化银电极提出较高的要计适当的T艺,保证这种包覆电极的稳定,对电信
求口。在实海测试中发现,海水流动会造成检测号的影响尽量小,这无疑值得尝试
信号的波动,影响测试结果。因此,研究水流对银
查阅大量文献-后,选择了砫藻土作为电解
氯化银电极的影响并找到解决问题的方案具有相质包覆基材,因为它们骨架结枃稳定,孔隙率高、吸
当重要的作用和意义。国外开展了这方面的研究,水性强,特别是作为自然界的产物,此类材料在海
国内在这方面的研究在文献中也有零星提及,洋环境中长期共存性质稳定,非常适合作为包覆材
但研究丁作还处于初级阶段。
料。再此基础上,设计适当的固态成型工艺,形成
国外的一些研究文献显示,在电极表面进行适带包覆层的探测电极。设计了系统的性能评估方
当包覆,通过固体状的牢固的包覆层,承受水流的法,采用对比的方式,平行测试氯化银电极包覆前、
冲击,降低流动对内部电极界面的扰动,从而有效后,水流流动下电极对电位和电极对极差噪声的影
收稿日期:2015年7月10日,修回日期:2015年8月24T
作者简介:豆剑,男,土研究生,研究方向:银-氯化银电场探测电极⊥艺与优化
数据
156
豆剑等:包覆处理对银-氯化银电极对极差噪声的影响
总第259期
响,以此研究包覆层对电极抗击水流流动的效果。流速、大流速情况下电极对极差噪声随时间的变化
实验系统
图。图3是在测试过程中按照0s~458静止、45s
118s小流速、118~165s大流速的顺序,检测得
实验硬件系统由实验水槽、搅拌装置、电极对,到的极差噪声时域图。
测试系统(带通前置放大器、数据采集系统)组成。
实验海水电导率为18.3ms/cm。带通前置放大器
是基于德州仪器生产的能实现精密性能的双通道
运算放大器,频带范围为0.05Hz~12Hz,固定放
大倍数10000检测信号的精度≤100nV。AD转
换采用日置 HOKI MR8875-30存储记录仪,分辨
率为16bits,量程为5mV~10V,采样频率最高可
达200ks/s。搅拌装置采用DW-1无极恒速搅拌器
搅拌。转速稳定可调,能够很好的保证水槽中海水
流动速度
图3水流流动对裸电极影响时域图
图1为实验装置简易示意图。
从图3中看到,在三种不同环境下,电极对电
测试
位振幅呈现递增趋势。分别为0.44mV、19.5mV
搅拌装置
50mV,流速变化影响非常明显。噪声时域谱表明:
水流流动大幅度增加了电极对电位的振动幅度,而
且水流流速越大影响力度越大
OUT
为了更细微地分析水流流动的影响,将时域图
银一氯化银电校对
转化为噪声功率谱(PSD)图,从不同频率范围观测
图1实验系统组成图
电极对自噪声变化。处理结果如图4~图6所示。
E-13
3实验结果
E-14
3.1测试系统自噪声测量
ニ1E-15
由于电场信号微弱,对检测仪器精度要求高,
为此首先检测仪器的自噪声。将差分输人端短路,
1E-1
直接检测系统自噪声,结果如图2所示。
1E-14T
N1E-16
图4裸电极静止状态的PSD图
E-11
IE-20
IE-13
E-14
F/HZ
图2测试系统自噪声功率谱
E-16
从图中看到,系统对12Hz以上信号进行了很
好的滤除。在0.05Hz~12Hz内自噪声都小于
E-19
0.1
0.03uV/Hz,与银-氯化银电极对在静止海水中是
1/Hz
同一数量级。满足银氯化银电极自噪声的测试要
图5裸电极低速水流的PSD图
求
从频域图中看到:低频白噪声水平W,PSD转
3.2海水流动影响探测电极
折频率fc,PSD高频斜率