a5=2.7081，?ai?35；适用范围为2?；i?0；由于海水的绝对盐度(SA)――海水中溶质的质量与；1.2.2盐度测量技术的发展及比较；盐度测定，就方法而言，有化学方法和物理方法两大类；化学方法又简称硝酸银滴定法；物理方法可分为比重法、折射法和电导法三种[1]；1.比重法测量是海洋学中广泛采用的，即一个大气压；2.折射率法是通过测量水质的折射率来确定
a5=2.7081，?ai?35；适用范围为2?S?42。
由于海水的绝对盐度(SA)――海水中溶质的质量与海水质量之比值，是无法直接测量的，它与测定的盐度S显然有差异，因此也称S为实用盐度(PSU)。实用盐度不再使用符号“‰”，因而实用盐度是旧盐度的1000倍。
盐度测量技术的发展及比较
盐度测定，就方法而言，有化学方法和物理方法两大类。 1.2.2.1
化学方法又简称硝酸银滴定法。其原理是，在离子比例恒定的前提下，采用硝酸银溶液滴定，通过麦克伽莱表查出氯度，然后根据氯度和盐度的线性关系，来确定水样盐度。此法是克纽森等人在1901年提出的，在当时，不论从操作上，还是就其滴定结果的精确度来说，都是令人满意的[1]。 1.2.2.2
物理方法可分为比重法、折射法和电导法三种[1]。
1.比重法测量是海洋学中广泛采用的，即一个大气压下，单位体积海水的重量与同温度同体积蒸馏水的重量之比。由于海水比重和海水密度密切相关，而海水密度又取决于温度和盐度，所以比重计的实质是，从比重求密度，再根据密度、温度推求盐度。
2.折射率法是通过测量水质的折射率来确定盐度。
以上几种测量盐度的方法存在误差较大、精度不高、操作复杂、不利于仪器配套等问题，尽管还在某种场合下使用，但逐渐被电导测量所代替。
3.电导法是利用不同盐度具有不同导电特性来确定海水盐度。
1978年的实用盐标解除了氯度和盐度的关系，直接建立了盐度和电导率比的关系。由于海水电导率是盐度、温度和压力的函数，因此，通过电导法测量盐度必须给予温度和压力对电导率的影响进行补偿，采用电路自动补偿的这种盐度计为感应式盐度计。采用恒温控制设备，免除电路自动补偿的盐度计为电极式盐度计。
感应式盐度计以电磁感应为原理，它可在现场和实验室测量，因而得到广泛的应用，在实验室测量中精度可达 0.003。该仪器对现场测量来说是比较好的，特别对于有机污染含量较多、不需要高精度测量的近海来说，更是如此。然而，由于感应式盐度计需要的样品量很大，灵敏度不如电极式盐度计高，并需要进行温度补偿，操作麻烦，这就导致感应式盐度计又转向电极式盐度计的发展。
最先利用电导测盐的仪器是电极式盐度计，由于电极式盐度计测量电极直接接触海水，容易出现极化和受海水的腐蚀、污染，使性能减退，这就严重限制了在现场的应用，所以主要用在实验室内做高精度测量。加拿大盖德莱因
(Guildline)仪器公司采用四极结构的电极式盐度计(8400型)，解决了电极易受污染等问题，于是电极式盐度计得以再次风行。目前广泛使用的STD，CTD等剖面仪均是电极式结构的。
盐度值的影响因素
温度对盐度测量的影响
温度影响水溶液的电导率，因此温度与盐度有着紧密的关系[1]。对于某一固定的水溶液其电导率几乎随温度线性地增加，但是，不同溶液、不同的电导率、不同温度下其温度系数是不同的，依据实验，在任意温度t的条件下测定电导比Rt，由Rt可计算此时溶液的盐度，Rt计算公式如下：
r(s,t,0)r(35,t,0)
其中r(s,t,0)是仪器在t℃下，测量得到的电导率值；r(35,t,0)由下面的经验公式计算：
r(35,t,0)?0.3t?28.988
在任意温度t下，计算盐度的公式为
?S是温度变化引起的盐度修正值，式(1-8)中系数a的值与式(1-4)中相同。 ?S系数b分别为：b0=0.0005，b1=-0.0056，b2=-0.0066，b3=-0.0375，
b4=0.0636，b5=-0.0144，?bi=0.0000，K=0.0162。
由式(1-5)、(1-6)、(1-7)、(1-8)和(1-9)我们可以得出结论：用电测法测量某温度下水溶液的盐度时，需要知道的参数有：温度t和此时溶液的电导率与标准海水电导率的值，公式的适用范围是：温度-2℃～35℃，盐度2～42‰。 1.2.3.2
压力对盐度测量的影响
压力的不同使水溶液的浓度、粘度不同，致使电导率发生变化[3]，但是压力对电导率的影响十分复杂，它与溶液的温度、压力、电导率都有关系，尤其是在压力为10至20个大气压，水深为100至200米的深海精确测量海水电导率时，则要考虑压力的影响，乘以适当的压力系数，海洋工作者根据各自测量的数据拟合了经验公式。
压力对海水电导的影响表现在压力能改变海水密度，从而改变单位体积海水中离子浓度；同时压力也影响着海水中的一些化学平衡，使平衡向一定方向
移动，从而改变海水的离子组成。这些都将影响海水绝对电导率的变化。海水电导率的压力系数虽然很小，但由于海深可达万米，总的压力效应是很可观的。对于深海水的现场测定资料，若不考虑压力因素校正将会有很大误差。1965年布雷德少(Bradshaw)等人测定了海水电导的压力系数，测定结果优于±0.01‰盐度值，并给出了一个与观测值误差在±0.005‰盐度值以内的内插公式。由于他们提出的公式过于复杂，因而后来就有人提出了一些简化的公式。
费多罗夫（Федоров）提出了一个形式十分简化的计算公式，电导率的压力系数：
?0.269?10(15?t)?0.510?10(15?t)]
式中P为压强，单位为分巴；t为摄氏度温度值。此时在压强为2000分巴，S‰=31至39的范围内，对计算盐度带来的误差约为0.01至0.03‰S。本课题设计将应用此拟合公式进行电导率压力系数的计算。
电导率仪工作原理
电导率仪将电导池产生的电导信号转变并放大为电信号，通过表头或显示器指示出来。将电导池信号转变为电信号可通过多种方法，总体可分为三类：交流分压原理、电流测量原理和交流电桥原理[4][5]。 1.2.4.1
交流分压原理
图1-1交流分压原理示意图
交流分压电导率仪原理[4]如图1-1所示，当交流电压作用于电导池时，电导池可视为一纯电阻，由原理图可得如下关系式：
式中Rx为溶液电阻；Rm为分压电阻；E为测量信号；Em为测量信号在分压电阻上的分压值。
当E、Rm和J一定时，Em随着溶液电导率的变化而变化。通过测量Em的大小，就可得到溶液电导率的大小。 1.2.4.2
电流测量原理
图1-2 电流测量原理示意图
电流测量电导率仪原理[4]如图1.2所示，由原理图可得下式：
式中Ix为流经电导池的电流；E为加在电导池两端的电压；Rx为溶液的电阻；G为溶液的电导；V0为运算放大器输出电压；Rf为反馈电阻。
上式说明，把一定幅度的电压加在电导池两端，流过溶液的电流大小取决于溶液的电导率大小。电流的测量可通过输出电压得到，通过变换可得下式：
因此，当外加电压E、电极常数及放大倍数一定时，溶液的电导率与运算放大器输出电压V0成正比。只要测量V0的大小，就可以反映出被测溶液的电导率的大小。
交流电桥原理
交流电桥电导率仪原理[4]如图1-3所示，图中Rx为电导池电阻，Rs为标准交流电阻，ADB为线性比例臂。当电桥平衡时，有以下关系式成立：
因此，当电桥平衡时，通过测量比例臂的比值，就可得到溶液的电导值。
图1-3 交流电桥原理示意图
课题的设计目标
本课题欲设计一种检测快捷准确、运行稳定、结构简易并具备数字接口的海洋水环境盐度、温度和压力参数传感探测器，并通过某些数据运算求得深度等数据信息，再通过RS-232串行通讯接口将数据传送给上位机，做进一步的数据处理和图形化显示。
本课题具体设计要求如表1-1所示。
表1-1 课题设计要求
本设计主要涉及课题的整体设计、传感器电路设计以及单片机系统设计的硬件部分，不涉及上位机的数据处理和图形化显示部分。
包含各类专业文献、中学教育、文学作品欣赏、行业资料、生活休闲娱乐、18电导法检测海水盐度计(硬件部分)等内容。　
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