一种盐度测量方法技术

本发明专利技术公开一种盐度测量方法。具体包括：一，已知盐度和温度时通过盐度温度和电导率的计算公式求得盐溶液的电导率；二，将求得的电导率带入到平面圆形电极模型的计算公式，建立传感器电阻与盐度和温度的关系式；三、将传感器的输出电压值带入传感器阻容网络的充放电公式，求得另一组传感器的电阻值；四、通过曲线拟合建立两组分别计算得到的电阻值的关系式并确定相关参数；从而便建立了盐度、温度、电压之间的函数关系式。通过本发明专利技术的盐度测量建立的平面圆形电极模型极大的减少了标定数据的采集量，提高了标定效率，加快了计算速度，减少了温度效应的影响，使得盐度测量的准确性有了显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种盐度测量方法
盐度测量的实现方法属于电导率测量
，具体用于对不同温度下盐度数据的测量。
技术介绍
随着现代交通运输业的高速发展，天气和路面条件对交通运输的影响也越来越广泛，恶劣的路面条件，严重降低了公路运输效率，甚至威胁公众的生命财产安全。及时准确的获得路面状态信息，使高速公路工作人员对高速公路的通行的调控有所依据，有效提高高速公路通行效率和安全性。盐度检测传感器主要用于路面状况中检测除冰剂的浓度和预测结冰点，可集成于路面传感器中。由于实际中大量使用的是氯化钠为主要成分的除冰剂，所以把对于除冰剂的检测称为盐度检测。通过检测电路得到盐度值，再根据不同盐度的溶液结冰温度不同的原理来预测可能的结冰温度。然而，实际盐度测量值受到环境温度的显著影响，导致温度漂移现象的发生，误差较大，同时大量的数据标定工作加重了工作量。本专利技术采用了一种平面圆形电极模型算法，既可以降低温度效应对盐度传感器测量的影响，也省去了大量的数据标定工作，同时还提高了测量分辨率，减少测量误差。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提出一种盐度测量方法，应用该方法可以显著减少标定数据的采集量，降低测量误差，提高测量分辨率。技术方案：本专利技术是提出一种盐度测量方法，其特征在于依次包括以下步骤，步骤1：利用测试电路测量在温度为T、盐溶液浓度为S时的盐溶液的实测电压值，并根据测试电路中电压与电阻关系计算得出盐溶液的实际电阻值R计算；步骤2：根据步骤1得到的实际电阻值R计算，与理论电阻值R理论通过拟合得到的R理论与R计算的线性关系：R计算＝k*R理论+b其中，k、b为R理论和R计算之间线性关系的系数；理论电阻值R理论为盐溶液在某一温度下的理论电阻值，为已知量；步骤3：根据步骤2得出的R理论与R计算之间的线性关系，利用已知的其他任一温度下盐溶液的理论电阻值得出盐溶液的实际电阻值，从而得出在该温度下溶液电导率σ，根据电导率盐度温度公式：S＝1.3888*σ-0.02478*T*σ-6171.9计算得出该温度下的盐溶液浓度S。所述理论电阻值R理论的计算步骤如下：步骤11：根据电导率盐度温度公式：S＝1.3888*σ-0.02478*T*σ-6171.9求得在温度为T、盐溶液浓度为S的时候，溶液电导率的值σ；步骤12：建立盐溶液电极模型，根据电极模型可得ρ＝K*R，其中R为盐溶液电阻值、ρ为计算的盐溶液电阻率，即为电导率σ的倒数、K为模型的几何因子；步骤13：根据步骤1的电导率盐度温度公式以及步骤2的平面圆形电极模型，可得在温度T及盐溶液浓度S下，盐溶液的理论电阻值R理论。所述电极模型为平面圆形电极模型，模型的几何因子K为：其中，b为两个圆形电极板的半径，d为两个圆形电极板之间的距离。所述测试电路为电阻电容充放电测试电路，具体的电阻电容充放电公式如下：其中，C为电路等效电容，t为电路充放电时间，经过验证对于同一电路，t/C这一项是一个确定的已知量；Vt为实测电压值，V0为脉冲信号电平。所述线性关系所拟合的系数是利用Matlab或者Origin拟合工具根据所拟合的公式计算出来的。有益效果：本专利技术的盐度测量方法有效地降低了温度效应对盐度测量值的影响，利用测量少量盐度标定点带入计算公式得到全部的不同温度下的盐度标定点，从而极大的减少了标定数据的采集量，提高了标定效率，此算法步骤简单，计算速度快，精度高，降低了温度效应对盐度测量的影响，提高了测量分辨率，使得盐度测量传感器的性能有了显著改善。附图说明图1是平面圆形电极模型的算法流程图。具体实施例在具体实现的过程中，选择若干有效温度点T1＝25℃、T2＝20℃、T3＝10℃、T4＝5℃、T5＝0℃，其中温度取值范围的有效温度区间为[-40℃,60℃]，再选择n个不同浓度的盐溶液S1、S2、S3、…、Sn，其中盐溶液浓度的取值范围为[0％,21％]。将该n个不同浓度的盐溶液放置在T1中进行测量，可以读出n个电压值，分别为V1、V2、V3、…、Vn，如表1所示。表1、T1温度下不同盐溶液的实测电压值应用步骤如下：a、由实测电压值计算实际电阻值。根据电阻电容充放电公式(1)计算得到实际电阻值，如表2所示，分别为R1、R2、R3、…、Rn。其中，C为电路等效电容，t为电路充放电时间，经过验证对于同一电路，t/C这一项是一个确定的已知量；Vt为实测电压值，V0为脉冲信号电平。表2、T1温度下不同盐溶液的计算电阻值b、建立平面圆形电极模型，由平面圆形电极模型得到公式(3)，再由电导率盐度温度公式(2)得到盐溶液电阻率ρ与盐溶液电阻值R的关系式：S＝1.3888*σ-0.02478*T*σ-6171.9(2)ρ＝K*R(3)其中，K为平面圆形电极模型的几何因子，表达式(4)：其中，b为两个圆形电极板的半径，d为两个圆形电极板之间的距离。平面圆形电极模型计算T1温度下的理论电阻值记为r，如表3所示。通过大量的实验可知，在[-40℃,60℃]的温度区间内，重复上述步骤，可得实际电阻值R和理论电阻值r之间存在一种固定的线性拟合关系，因此，我们可以根据任一温度下R与r的值进行线性拟合，得到一个简单的线性表达式R＝k*r+b。由于理论模型和实际情况并不完全一致，所以实际电阻值和理论电阻值存在一个线性关系，因此就是根据R与r在同一个坐标系的图形进行拟合。所拟合的系数是利用Matlab或者Origin等拟合工具根据所拟合的公式计算出来的。表3、T1温度下不同盐溶液的理论电阻值c、由步骤b中的电导率盐度温度公式和平面圆形电极模型即可计算出其他温度下的理论电阻值，如表4所示。表4其他温度下不同盐溶液的理论电阻值d、根据R与r的表达式，我们可以把上述得到的T2、T3、T4、T5温度下的理论电阻值代入到表达式中，从而计算得出其他温度下的计算电阻值。e、最后根据步骤a中的充放电公式计算得到其他温度下的理论上的实测电压值，作为我们的标定值，如表5所示。我们在应用中可以通过不同温度下的实测电压值，最终得到该温度下的盐溶液浓度S。表5、其他温度下不同盐溶液的标定电压值以上所述仅为本专利技术的应用实施方式，本专利技术的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本专利技术所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盐度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用测试电路测量在温度为T、盐溶液浓度为S时的盐溶液的实测电压值，并根据测试电路中电压与电阻关系计算得出盐溶液的实际电阻值R计算；步骤2：根据步骤1得到的实际电阻值R计算，与理论电阻值R理论通过拟合得到的R理论与R计算的线性关系：R计算＝k*R理论+b其中，k、b为R理论和R计算之间线性关系的系数；理论电阻值R理论为盐溶液在某一温度下的理论电阻值，为已知量；步骤3：根据步骤2得出的R理论与R计算之间的线性关系，利用已知的其他任一温度下盐溶液的理论电阻值得出盐溶液的实际电阻值，从而得出在该温度下溶液电导率σ，根据电导率盐度温度公式：S＝1.3888*σ‑0.02478*T*σ‑6171.9计算得出该温度下的盐溶液浓度S。

【技术特征摘要】
1.一种盐度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：利用测试电路测量在温度为T、盐溶液浓度为S时的盐溶液的实测电压值，并根据测试电路中电压与电阻关系计算得出盐溶液的实际电阻值R计算；步骤2：根据步骤1得到的实际电阻值R计算，与理论电阻值R理论通过拟合得到的R理论与R计算的线性关系：R计算＝k*R理论+b其中，k、b为R理论和R计算之间线性关系的系数；理论电阻值R理论为盐溶液在某一温度下的理论电阻值，为已知量；步骤3：根据步骤2得出的R理论与R计算之间的线性关系，利用已知的其他任一温度下盐溶液的理论电阻值得出盐溶液的实际电阻值，从而得出在该温度下溶液电导率σ，根据电导率盐度温度公式：S＝1.3888*σ-0.02478*T*σ-6171.9计算得出该温度下的盐溶液浓度S。2.根据权利要求1所述的盐度测量方法，其特征在于，所述理论电阻值R理论的计算步骤如下：步骤11：根据电导率盐度温度公式：S＝1.3888*σ-0.02478*T*σ-6171.9求得在温度为T、盐溶液浓度为S的时候，溶液电导率的...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩磊，殷刚毅，周全，刘佳杰，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32