一种快速检验温盐深仪测温准确性的装置及方法与流程

本发明属于海洋温盐深仪，具体涉及一种快速检验温盐深仪测温准确性的装置及方法。

背景技术：

1、能自动测量海水温度、盐度和深度的仪器称为温盐深仪或称ctd仪，海洋中的各种现象或过程几乎都与海水的温度、盐度的时空分布直接或间接相关。温盐决定了海水密度，温盐环流是海洋中的主要海流过程，适宜的温度和盐度是海洋生物生存、洄游和繁殖的基本条件，温跃层及声场分布对声探测和声通讯至关重要，各种海洋环境灾害直接或间接地与海洋的温、盐变化有关，为准确测量跃层、微小尺度的海水分层结构、深海的温盐时空分布及水团的界面特征等，对ctd仪提出了苛刻要求，例如高准确性、高稳定性、耐高压、几十毫秒相应时间等。ctd仪的测量准确性是海洋高技术发展竞争的重要内容，随着我国海洋事业蓬勃发展，国内制造和使用ctd仪的企业也迅猛增加，ctd仪在改进研发和出厂前及使用单位在使用过程中，都要对ctd仪进行测量准确性检验。

2、现对温盐深仪的检验遵循国家计量检定规程《jjg763-2019 温盐深测量仪》标准，其检验环境温度（20±5）℃，用中国一级标准海水在恒温水槽内测试，用标准铂电阻温度计工作基准，测温电桥电阻比为±5×10-7来测试水槽内温度，要求海水恒温水槽的温控波动性和温场均匀性都≤0.001℃，ctd仪一级温度示值误差的检验点为35℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-2℃，共9个。海水恒温水槽内设有加温和制冷及水搅拌装置，若使海水恒温水槽内温度要达到某一检验点且温控波动性和温场均匀性都≤0.001℃，这需要耗费较长的时间，这是因为要使恒温水槽内的海水温度达到某检验点，就必须要让加温装置或制冷装置工作一定时间，当加温装置或制冷装置停止工作后其与恒温水槽内的海水温度达到平衡也需要较长的时间，否则满足不了温控波动性和温场均匀性都≤0.001℃的要求。

3、为解决耗时间长的问题，国家海洋技术中心设想给每个检验点各配一个海水恒温水槽，如公开号为cn109405866a的发明专利，公开了一种基于多点恒温水槽的温盐深测量仪的检测校准方法及装置。此种方法及装置存在着如下缺陷：

4、按照上述专利文献的指导，9个温度检验点就需要配置9个海水恒温水槽，当然每个海水恒温水槽的温控测量装置也要同步增加，若按照每个恒温水槽盛1吨海水计，其所占用的实验室场地和仪器成本都近乎增加10倍，这显然是不合理的。而且每个温度检验点都要人工将ctd仪试样由一个海水恒温水槽内移出，再小心安装到另一个温度检验点海水恒温水槽内，如此反复至所有9个检验点，这种设想不仅增加劳动强度，严重偏离实际使用，其合计总检验点的总时间不会明显缩短，还会产生人为干扰因素，导致检验质量和效率下降。

5、如何使恒温水槽内海水流动接近实际使用状态，解决海水恒温水槽降温和控温过程耗时长的问题，在确保检验质量前提下，安装一次ctd仪试样自动完成所有温度检验点的检验且总检验时间明显缩短，对此现还没有适宜的装置和方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是弥补现有技术的不足，提供一种快速检验温盐深仪测温准确性的装置及方法。

2、要解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

3、一种快速检验温盐深仪测温准确性的装置，包括强控温水槽、弱控温水槽、恒温水槽和控制器；强控温水槽中设有加热装置a、制冷装置a、搅拌翅a和标准铂电阻温度计a，搅拌翅a由电机a驱动；弱控温水槽中设有加热装置b、制冷装置b、搅拌翅b、标准铂电阻温度计b和液位传感器b，搅拌翅b由电机b驱动；恒温水槽中用于放置待检测的ctd仪试样，且恒温水槽中设有搅拌翅c、液位传感器c和标准铂电阻温度计c，搅拌翅c由电机c驱动；加热装置a的功率大于加热装置b的功率，制冷装置a的功率大于制冷装置b的功率；管c用于将强控温水槽中的海水输送至弱控温水槽中，管a用于将弱控温水槽中的海水输送至恒温水槽中，管b用于将弱控温水槽中的海水输送至强控温水槽中，管d用于将恒温水槽中的海水输送至强控温水槽中，管c、管a、管b、管d输送海水的方式为通过水泵或通过高度势差；标准铂电阻温度计a、标准铂电阻温度计b、标准铂电阻温度计c、液位传感器b和液位传感器c均与控制器相连，加热装置a、加热装置b、制冷装置a、制冷装置b、电机a、电机b、电机c和水泵的工作均通过控制器控制。

4、进一步地，还包括托架，托架包括自下而上依次设置的第一层安装面、第二层安装面和第三层安装面，所述强控温水槽固定设置在第一层安装面上，所述恒温水槽固定设置在第二层安装面上，所述弱控温水槽固定设置在第三层安装面上；管c输送海水的方式为通过水泵，水泵为潜水泵，水泵置于强控温水槽中，水泵的出水口与管c的进水口相连，管c的出水口与弱控温水槽的进水口相连；管a、管b、管d输送海水的方式为通过高度势差，管a、管b和管d中的水流分别通过电控流量调节阀a、电控流量调节阀b和电控流量调节阀d来控制，电控流量调节阀a、电控流量调节阀b和电控流量调节阀d的工作均通过控制器控制。

5、进一步地，所述强控温水槽中靠近顶部处设有水平板a，水平板a上固定设有液位传感器a，液位传感器a为超声波液位传感器，电动伸缩装置a的伸缩方向为上下伸缩，电动伸缩装置a的固定端与水平板a固定连接，所述标准铂电阻温度计a固定于电动伸缩装置a的伸缩端，液位传感器a与控制器相连，电动伸缩装置a的工作通过控制器控制。

6、进一步地，所述弱控温水槽中靠近顶部处设有水平板b，所述液位传感器b为超声波液位传感器，液位传感器b与水平板b固定连接；电动伸缩装置b的伸缩方向为上下伸缩，电动伸缩装置b的固定端与水平板b固定连接，所述标准铂电阻温度计b固定于电动伸缩装置b的伸缩端；电动伸缩装置b的工作通过控制器控制。

7、进一步地，所述恒温水槽中靠近顶部处设有水平板c，所述液位传感器c为超声波液位传感器，液位传感器c与水平板c固定连接；电动伸缩装置c的伸缩方向为上下伸缩，电动伸缩装置c的固定端与水平板c固定连接，所述标准铂电阻温度计c固定于电动伸缩装置c的伸缩端；电动伸缩装置c的工作通过控制器控制。

8、进一步地，电动伸缩装置d的伸缩方向为上下伸缩，电动伸缩装置d的固定端与所述水平板c固定连接，电动伸缩装置d的伸缩端用于固定连接所述ctd仪试样，电动伸缩装置d的工作通过控制器控制。

9、进一步地，所述强控温水槽、弱控温水槽和恒温水槽的顶部分别设有盖a、盖b和盖c，盖a、盖b和盖c上均设有通气孔，三者的通气孔处分别安装有二通电磁阀，二通电磁阀的工作通过控制器控制。

10、一种快速检验温盐深仪测温准确性的方法，采用如上所述的快速检验温盐深仪测温准确性的装置，包括如下步骤：

11、步骤s1：在强控温水槽中注入适量标准海水，将ctd仪试样置于恒温水槽，通过控制器设定好弱控温水槽和恒温水槽的水位高度；设定第一温度点试验温度为35℃；

12、步骤s2：比对标准铂电阻温度计a检测到的强控温水槽中海水的实际温度与试验温度，根据比对结果协调控制加热装置a或制冷装置a工作，使强控温水槽中海水的实际温度向试验温度不断逼近，同时控制电机a驱动搅拌翅a搅拌海水；当标准铂电阻温度计a检测到的强控温水槽中海水的实际温度与试验温度相等时，控制加热装置a和制冷装置a停止工作；

13、步骤s3：将强控温水槽中的海水输送至弱控温水槽中，当液位传感器b测定弱控温水槽中的水位达到设定水位高度时，停止向弱控温水槽中输送海水；

14、步骤s4：比对标准铂电阻温度计b检测到的弱控温水槽中海水的实际温度与试验温度，根据比对结果协调控制加热装置b或制冷装置b工作，使弱控温水槽中海水的实际温度向试验温度不断逼近，同时控制电机b驱动搅拌翅b搅拌海水；当标准铂电阻温度计b检测到的弱控温水槽中海水的实际温度与试验温度相等时，控制加热装置b和制冷装置b停止工作；

15、步骤s5：将弱控温水槽中的海水输送至恒温水槽中，当液位传感器c测定恒温水槽中的水位达到设定水位高度时，控制电机c驱动搅拌翅c搅拌海水，同时，减小向恒温水槽中输送海水的速度，将恒温水槽中的海水流出至强控温水槽中，恒温水槽中海水流出的流量与流入的流量相等；

16、步骤s6：对当前试验温度进行判断：

17、如果当前试验温度大于0℃，则在当前试验温度的基础上下调5℃作为下一温度点试验的试验温度，执行步骤s7-步骤s10；

18、如果当前试验温度等于0℃，则将下一温度点试验的试验温度设定为-2℃，执行步骤s7-步骤s10；

19、如果当前试验温度等于-2℃，执行步骤s8-步骤s9；

20、步骤s7：比对标准铂电阻温度计a检测到的强控温水槽中海水的实际温度与下一温度点试验的试验温度，根据比对结果控制器协调控制加热装置a或制冷装置a工作，使强控温水槽中海水的实际温度向下一温度点试验的试验温度不断逼近，同时控制电机a驱动搅拌翅a搅拌海水；当标准铂电阻温度计a检测到的强控温水槽中海水的实际温度与下一温度点试验的试验温度相等时，控制加热装置a和制冷装置a停止工作；

21、步骤s8：当标准铂电阻温度计c示值稳定时，记录ctd仪试样输出的测定温度t1和标准铂电阻温度计c输出的测定温度t0，通过比对t1和t0得出ctd仪试样的示值误差：△t=t1-t0，记录示值误差△t；

22、步骤s9：重复步骤s8不低于10次，将绝对值最大的示值误差△t作为ctd仪试样的温度示值误差；

23、步骤s10：将恒温水槽和弱控温水槽中的海水全部输送至强控温水槽中，对当前试验温度进行判断：如果当前试验温度不等于-2℃，则进行下一温度点试验，重复步骤s2-s9；如果当前试验温度等于-2℃，则试验结束；

24、步骤s7和步骤s8不分先后，各自执行。

25、本发明可以达到的有益效果为：

26、1、设置了强控温水槽、弱控温水槽和恒温水槽，强控温水槽用于急剧对所盛放的海水进行初步控温，使海水的温度快速逼近试验温度，但是由于加热和冷却惯性的影响，使海水的温度与试验温度偏差较大；将初步控温好的海水输送至弱控温水槽，弱控温水槽用于缓慢对所盛放的海水进行缓慢精准控温，由于加热和冷却均为缓慢进行的，所以加热惯性和冷却惯性极小（可以忽略不计），使海水温度可以在很短的时间内达到试验要求的环境温度；再将符合试验要求温度的海水输送至恒温水槽中，在恒温水槽中对ctd仪试样进行检测；检测过程中恒温水槽中的水是流动的，这对确保恒温水槽中温控波动性和温场均匀性要求十分重要的，特别是-2℃时，海水接近冰点，非流动的海水可能会结冰，这也是为什么一些现有技术中只测试0℃以上的温度点，因为其无法实现0℃以下的温度点测试；当前温度点检测完毕后，再将弱控温水槽放回至强控温水槽中，对强控温水槽中的海水迅速降温，通过较短时间即可为下一温度点试验所需的海水做好初步控温；检测与温控同时进行，节约时间，提高检验效率。

27、2、ctd仪试样的9个温度点试验均在恒温水槽中完成，整个试验过程仅需要对ctd仪试样固定一次，无需对ctd仪试样多次进行更换恒温槽而进行多次的固定与解固定，劳动强度低、缩短检验时间。

28、3、整个实验过程无需人工参与，极大限度地降低了人为干扰因素对试验结果过程和试验结果的影响，提高了检验质量和效率。