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专利号: 2020112604192
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种应用于海洋环境的远距离温度测量方法,采用一种应用于海洋环境的远距离温度测量装置,其特征在于,该装置包括电阻式温度传感器、电极A、电极B、信号处理模块,所述电极B与信号处理模块的电源地连接;所述电阻式温度传感器一端通过导线A连接信号处理模块,另一端通过导线B连接信号处理模块,所述电阻式温度传感器与导线B的连接点处连接电极A;

所述信号处理模块包括恒流源A、恒流源B、仪表放大器、模数转换芯片和处理器,所述导线A与恒流源A连接,所述导线B与恒流源B连接,所述导线A和导线B均依次连接仪表放大器、模数转换芯片和处理器;

测量方法包括如下步骤:

步骤一,将信号处理模块安放在测量船上或耐压舱内,将电极B置于海水中,且通过导线或金属耐压舱壁与信号处理模块的电源地连接;将电阻式温度传感器以及其与导线A的连接点采用耐压防腐外壳封装,将电阻式温度传感器与导线B的连接点通过电极A外露在海水中;导线A和导线B选用相同型号和长度的导线,并行布放;

步骤二,恒流源A和恒流源B输出相同的激励电流,仪表放大器将差分输入信号转换成单端信号输出,再经过模数转换芯片输出到处理器;

步骤三,由处理器计算电阻式温度传感器的阻值Rt:

Rt=V0/I

式中,V0表示仪表放大器的输出电压;I为恒流源A和恒流源B输出的激励电流;

步骤四,查找电阻式温度传感器的电阻‑温度对照表,或带入温度计算公式,将电阻值Rt转换为对应的温度值,即可完成对电阻式温度传感器所处海水温度的测量。

2.根据权利要求1所述的一种应用于海洋环境的远距离温度测量方法,其特征在于,所述恒流源A与导线A之间设置单刀双掷继电器K1,所述恒流源B与导线B之间设置单刀双掷继电器K2,所述单刀双掷继电器K1的触点一和触点三分别连接恒流源A和导线A,触点二通过导线连接单刀双掷继电器K3的触点一,所述单刀双掷继电器K3的触点二和触点三分别连接标定电阻Rc1和标定电阻Rc2,所述标定电阻Rc1和标定电阻Rc2并联后接地,所述单刀双掷继电器K2的触点一和触点三分别连接恒流源B和导线B,触点二接地。

3.根据权利要求2所述的一种应用于海洋环境的远距离温度测量方法,其特征在于,所述标定电阻Rc1取值大于所述电阻式温度传感器在所测温度范围内的最大阻值,标定电阻Rc2取值小于所述电阻式温度传感器在所测温度范围内的最小阻值。

4.根据权利要求1所述的一种应用于海洋环境的远距离温度测量方法,其特征在于,所述导线A和恒流源A之间串联电阻R1,所述导线B和恒流源B之间串联电阻R2。

5.根据权利要求2所述的一种应用于海洋环境的远距离温度测量方法,其特征在于,所述恒流源A和单刀双掷继电器K1之间串联电阻R1,所述恒流源B和单刀双掷继电器K2之间串联电阻R2。

6.根据权利要求2或3所述的一种应用于海洋环境的远距离温度测量方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一,将信号处理模块安放在测量船上或耐压舱内,将电极B置于海水中,且通过导线或金属耐压舱壁与信号处理模块的电源地连接;将电阻式温度传感器以及其与导线A的连接点采用耐压防腐外壳封装,将电阻式温度传感器与导线B的连接点通过电极A外露在海水中;导线A和导线B选用相同型号和长度的导线,并行布放;

步骤二,测量前进行电路标定,单刀双掷继电器K1的触点一和触点二导通,单刀双掷继电器K2的触点一和触点二导通,通过测得仪表放大器的输出电压,确定标定系数a1和a0;

步骤三,标定后进行阻值测量,单刀双掷继电器K1的触点一和触点三导通,单刀双掷继电器K2的触点一和触点三导通,恒流源A和恒流源B输出相同的激励电流,仪表放大器将差分输入信号转换成单端信号输出,再经过模数转换芯片输出到处理器;

步骤四,由处理器计算电阻式温度传感器的阻值Rt:

Rt=a1×V0+a0

式中,V0表示仪表放大器的输出电压;

步骤五,查找电阻式温度传感器的电阻‑温度对照表,或带入温度计算公式,将电阻值Rt转换为对应的温度值,即可完成对电阻式温度传感器所处海水温度的测量。

7.根据权利要求6所述的一种应用于海洋环境的远距离温度测量方法,其特征在于,电路标定方法如下:(1)恒流源A和恒流源B输出相同的激励电流,将单刀双掷继电器K3的触点一和触点二导通,测得仪表放大器的输出电压VO1;

(2)然后将单刀双掷继电器K3的触点一和触点三导通,测得仪表放大器的输出电压VO2;

(3)根据如下公式确定标定系数a1和a0:

Rc1=a1×VO1+a0

Rc2=a1×VO2+a0

式中,Rc1为标定电阻Rc1的阻值,Rc2为标定电阻Rc2的阻值;

由此确定标定系数a1=(Rc1‑Rc2)/(VO1‑VO2),a0=Rc1‑a1×VO1。