[发明专利]一种海水温度测量系统

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种基于铂热电阻传感器的高稳定性海水温度测量装置。

技术背景

海水温度是反映海水热状况的一个物理量，也是海洋水文状况监测中最重要的因子之一，常作为研究水团性质，描述水团运动的基本指标。目前测量海水温度的探头主要有热敏电阻、铂热电阻和热电偶。热电偶主要在高温测温条件下具有优势，如热液喷口附近的温度传感主要采用热电偶测温原理设计，但热电偶温度计在海水常规温度测温范围内精度不高。热敏电阻与铂电阻的精度基本在同一个量级，其中热敏电阻成本低、易于制作，而铂电阻的线性度较好，稳定性更强，但由于阻值较小，需要复杂的调理电路而显得设计成本较高。目前国内外CTD剖面仪内的温度传感器广泛采用热敏电阻，该方法稳定性有所欠缺，测温频率与温度值之间的标定公式复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有海水温度测量电路的不足，提供一种针对海水常规测温范围(-2℃～30℃)基于铂热电阻的高稳定性海水温度测量装置。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种海水温度测量系统，包括，非平衡电桥电路单元、恒流源产生电路单元、电压跟随电路单元和滤波放大电路单元；所述非平衡电桥电路单元输入端通过电阻R8与直流电压的正极相连；所述非平衡电桥电路单元输出端与所述电压跟随电路单元相连；所述恒流源产生电路单元的输出端与所述非平衡电桥电路单元相连；所述电压跟随电路单元通过电阻R9、电阻R10与滤波放大电路单元相连；所述恒流源产生电路单元的输入端与+5V电源相连。

所述非平衡电桥电路单元由非平衡电桥电路左桥臂、非平衡电桥的右桥臂及隔离电路组成；所述非平衡电桥电路左桥臂一端与分压电阻R8相连，另一端与隔离电路一端相连；所述隔离电路另一端与三线制非平衡电桥的右桥臂相连，通过隔离电路将非平衡电桥电路单元的左桥臂和右桥臂隔离。

所述恒流源产生电路单元由基准电压源电路，放大比较电路，调整电路和采样电路组成；所述基准电压电路的输出端与放大比较电路的反相输入端相连，放大比较器电路的输出端与调整电路的三极管Q1的栅极相连，调整电路的晶体管T1与采样电路相连，采样电路的反馈电阻R11与放大比较电路正向输入端相连；所述恒流源产生电路单元通过基准电压源电路为三线制非平衡电桥电路的左桥臂提供恒定电流，实现电桥电路的线性供电。

所述电压跟随电路单元主要包含第一、二电压跟随器；第一电压跟随器包括运算放大器U3，第二电压跟随器包括运算放大器U4；运算放大器U3的同相输入端与非平衡电桥电路左桥臂的电阻R5的一端相连，运算放大器U3的反相输入端与其自己的输出端相连，形成第一电压跟随器；所述运算放大器U4的同相输入端连接在非平衡电桥电路左桥臂的电阻R4、电阻R5之间，运算放大器U4的反相输入端与其自己的输出端相连，形成第二电压跟随器；所述电压跟随电路单元提高输入阻抗，将非平衡电桥电路单元与滤波放大电路单元进行缓冲和隔离。

所述放大滤波电路单元主要包括运算放大器U5，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，滤波电容C3，滤波电容C4，运算放大器U6；所述运算放大器U5的正向输入端与第一电压跟随器的运算放大器U3的输出端相连，运算放大器U5的反相输入端与第二电压跟随器的运算放大器U4的输出端相连，于运算放大器U5的同相输入端与输出端之间并联接有电阻R15；所述运算放大器U5的反相输入端与电阻R12一端相连，电阻R12的另一端接地；运算放大器U5的输出端与电阻R13的一端相连，电阻R13另一端与电阻R14的一端相连，电阻R14的另一端与运算放大器U6的同相输入端相连；所述滤波电容C3一端与电阻R14相连，另一端与运算放大器U6的反相输入端相连；所述滤波电容C4一端与运算放大器U6的同相输入端相连，另一端接地；运算放大器U6的输出端与反相输入端相连；所述放大滤波电路单元主要对信号进行放大，滤波，方便后级采样电路对信号的采样。