盐度计以及盐度测量系统的制作方法

1.本发明涉及仪器仪表技术领域，特别是涉及一种盐度计以及盐度测量系统。


背景技术：

2.盐度检测仪简称盐度计，盐度计是用于快速测定含盐(氯化钠)溶液重量分百比浓度或折射率的一种仪器，广泛应用于制盐、食品、饮料等工业部门及农业生产和实验室测量、医药制备等科研中。水溶液的导电性随含盐量的增加而增加，即含盐量越大，电阻越小，导电性越好。因为氯化钠水溶液中含有na+和cl-阴、阳两种离子，所以能够导电，浓度越高的溶液含有的阴阳离子密度就越高，电导率也就越高，二者具有关联性，所以可以通过测量电导率来确定氯化钠溶液的浓度。
3.一般盐度计在使用时需注意以下事项：避免测量强碱强酸液体溶液，避免溶液对玻璃探头造成损伤。测量结束后，需将探头清洗干净，并盖上探头盖。若长时间未使用仪器或更换过探头，则需在测量前校准仪器，以免影响测量结果。需正确操作仪器，并在技术参数表限定的环境中使用。避免在阳光下暴晒。避免使用未知盐度值的溶液进行校准。避免接触腐蚀性化学物质。若长时间未使用仪器或更换过探头，则需在测量前校准仪器，以免影响测量结果。由于现有技术中的盐度计对使用环境有一定的要求，因此会导致同一盐度计在要求以外的测量环境中测量结果不准确。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种盐度计以及盐度测量系统。
5.一种盐度计，包括：
6.探头，用于在浸入待测试溶液时，输出与所述待测试溶液的盐度对应的第一电阻值；
7.标定电阻，所述标定电阻具有固定的第二电阻值；
8.信号转换模块，分别与所述探头和所述标定电阻连接，用于接收所述第一电阻值和第二电阻值，将所述第一电阻值转换为第一电信号，将所述第二电阻值转换为第二电信号，根据所述第二电信号获取所述信号转换模块的温漂补偿系数，并根据所述温漂补偿系数对所述第一电信号进行补偿，以生成第一补偿电信号；
9.中央处理模块，与所述信号转换模块连接，用于根据所述第一补偿电信号获取所述待测试溶液的盐度。
10.在其中一个实施例中，还包括：
11.温度测量模块，用于在所述探头浸入待测试溶液时，获取所述探头的温度；
12.所述中央处理模块还用于根据所述温度补偿所述第一补偿电信号，根据补偿后的所述第一补偿电信号获取所述待测试溶液的盐度。
13.在其中一个实施例中，所述信号转换模块包括：
14.频率转换单元，分别与所述探头和所述标定电阻连接，用于接收所述第一电阻值
和第二电阻值，将所述第一电阻值转换为第一转换频率，将所述第二电阻值转换为第二转换频率，根据所述第二转换频率获取所述频率转换单元的温漂补偿系数，并根据所述温漂补偿系数补偿所述第一转换频率获取第一补偿频率。
15.在其中一个实施例中，所述频率转换单元包括：
16.多谐振荡器，分别与所述探头和所述标定电阻连接，用于接收所述第一电阻值和第二电阻值，将所述第一电阻值转换为第一转换频率，将所述第二电阻值转换为第二转换频率；
17.差分放大电路，与所述多谐振荡器连接，用于对所述第一转换频率和所述第二转换频率进行差分放大，以获取第一补偿频率。
18.在其中一个实施例中，所述多谐振荡器用于根据设定时长内累加的脉冲个数将所述第一电阻值转换为第一转换频率，并根据所述设定时长内累加的脉冲个数将所述第二电阻值转换为第二转换频率。
19.在其中一个实施例中，
20.所述设定时长为50毫秒至150毫秒。
21.在其中一个实施例中，还包括：
22.显示模块，与所述中央处理模块连接，用于显示所述待测试溶液的盐度。
23.在其中一个实施例中，还包括：
24.输入模块，与所述中央处理模块连接，用于响应输入的指令并根据所述输入的指令开始和/或停止测量。
25.在其中一个实施例中，还包括：
26.无线通信模块，与所述中央处理模块连接，用于传输所述待测试溶液的盐度。
27.一种盐度测量系统，包括：
28.如上述的盐度计；
29.远程服务器，与所述无线通信模块连接，用于接收并存储所述待测试溶液的盐度。
30.上述盐度计，通过将第一电阻值转换为第一电信号、将第二电阻值转换为第二电信号，再根据第二电信号获取信号转换模块的温漂补偿系数能够准确的对对第一电信号进行补偿，使得输出的第一补偿电信号更接近此时待测试溶液的盐度对应的真实值，中央处理模块再根据第一补偿电信号获取的待测试溶液盐度的数据更接近待测试溶液的标准盐度值，因此可以实现提高盐度计测量结果的准确性。此外，上述盐度计在使用时无需进行手动校准，并且体积小巧、方便携带，可以应用于多个场景，因此具有显著的场地适用优势。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为一个实施例的盐度计结构示意图；
33.图2为另一个实施例的盐度计结构示意图；
34.图3为图1中转换模块结构示意图；
35.图4为一个具体实施例方式中的频率转换单元结构示意图；
36.图5为另一个实施例中盐度计的结构示意图；
37.图6为一个实施例中盐度测量系统的结构示意图。
具体实施方式
38.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
39.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
40.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个信号与另一个信号、第一电阻值与另一个电阻值、第一电信号与另一个电信号、第一转换频率以及另一个转换频率区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一电信号称为第二电信号，且类似地，可将第二电信号称为第一电信号。第一电信号和第二电信号两者都是电信号，但其不是同一电信号。
41.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
42.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
43.如图1所示，一实施例的盐度计10包括探头100、标定电阻200、信号转换模块300和中央处理模块400。其中，探头100用于在浸入待测试溶液时，输出与待测试溶液的盐度对应的第一电阻值，标定电阻200具有固定的第二电阻值。信号转换模块300分别与探头100和标定电阻200连接，用于接收第一电阻值和第二电阻值，将第一电阻值转换为第一电信号，将第二电阻值转换为第二电信号，根据第二电信号获取信号转换模块300的温漂补偿系数，并根据温漂补偿系数对第一电信号进行补偿，以生成第一补偿电信号。中央处理模块400与信号转换模块300连接，用于根据第一补偿电信号获取待测试溶液的盐度。
44.其中，盐度计的工作原理如下：当探头100完全浸入到待测试溶液中时，因为待测试溶液中含有氯离子和钠离子，会使探头100的两个极片之间形成极间电阻，将该极间电阻的电阻值近似认为探头100的第一电阻值，该第一电阻值会随着待测试溶液浓度的增加而减小，并且电阻值减小的比例会随着待测试溶液浓度的增加而增大。一般情况下，第一电阻的阻值较小，可能为欧姆级别。不同温度下待测试溶液的浓度也会发生变化，因此，同一温度下，探头100的第一电阻值可以反应待测试溶液的盐度。标定电阻200是一个固定电阻，它的第二电阻值可以作为另一路反馈网络用于消除探头100因温度变化而带来的温漂。信号转换模块300可以用于将模拟信号转换为数字信号，便于中央处理模块400的处理。具体地，
可以通过将电阻值转换为电信号，再根据电信号与待测试溶液盐度间的关系可以获取待测试溶液的盐度，该电信号可以是频率，也可以是电压信号等其他信号，对应地，第一补偿电信号包括第一补偿频率和第一补偿电压。
45.在一个实施例中，中央处理模块400包括意法半导体的微控制器。意法半导体的微控制器的单片机芯片用于运行任务程序及执行相应的控制动作，例如接收第一补偿电信号；时钟电路为单片机运行程序提供时钟源；复位电路使单片机内部各个模块处于确定的初始状态；系统电源为上述微控制器提供工作电源。中央处理模块400预先存储有第一补偿电信号与待测试溶液的盐度的函数关系，因此，通过第一补偿电信号可以直接获取待测试溶液对应的盐度。其中，第一补偿电信号与待测试溶液的盐度的函数关系可以通过测量标准溶液浓度的第一补偿电信号获得，通过测量不同浓度标准盐溶液的电信号以及对应的第一补偿电信号，最后将所有数据进行拟合，得出转换函数，即为第一补偿电信号与盐度的对应关系式。由于该关系式在研发阶段通过对不同浓度标准盐溶液进行大量测量得到，因此第一补偿电信号与盐度的对应关系式具有很高的准确性，在后续硬件未修改的情况下无需再重复测量，直接利用该关系式即可。
46.在上述实施例中，探头100可以根据第一电阻值反应出待测试溶液的盐度，信号转换模块300将第一电阻值和标定电阻200的第二电阻值分别转换为第一电信号和第二电信号，根据第二电信号获取信号补偿模块300的温漂补偿系数，并根据温漂补偿系数会对第一电信号进行补偿，使得输出的第一补偿电信号更接近此时待测试溶液的盐度对应的真实值，中央处理模块400再根据第一补偿电信号获取的待测试溶液的盐度更接近待测试溶液的标准盐度值，因此可以实现提高盐度计10测量结果的准确性。现有技术中传统的盐度测量设备体积较大，不适合在条件简陋的野外使用，且使用前需要对测量设备进行校准，这可能会导致测量结果与待测试溶液的真实盐度值存在较大的误差。在本方案中，第一补偿电信号与盐度的对应关系式是经过大量测量得到的，在后续硬件未修改的情况下无需再重复测量，因此，上述盐度计10在出场时校准一次即可，无需在使用时进行手动校准，即无需再附加其他电路结构，体积小巧、方便携带，可以应用于多种测量环境，因此具有显著的场地适用优势。
47.如图2所示，一个实施例中的盐度计10还包括温度测量模块500，温度测量模块500用于在探头100浸入待测试溶液时，获取探头100的温度。中央处理模块400还用于根据探头100的温度补偿第一补偿电信号，根据补偿后的第一补偿电信号获取待测试溶液的盐度。
48.具体地，若探头100浸入待测试溶液中，温度测量模块500会获取到探头100当前的温度，并将探头100当前的温度传送至中央处理模块400，中央处理模块400会根据探头100当前的温度对第一补偿信号进行补偿校准，再根据补偿校准后的第一补偿信号获取待测试溶液的盐度。因为待测试溶液在温度变化时，盐度也会发生变化，现有技术中的普通盐度计还无法做到对待测试溶液的盐度进行实时补偿，本实施例中的盐度计10通过实时对第一补偿信号进行补偿，可以实现对待测试溶液盐度的实时补偿，进而提高盐度计10的测量结果。
49.在一个实施例中，温度测量模块500包括温度传感器，例如负温度系数热敏电阻传感器，该负温度系数热敏电阻传感器的热敏电阻设于探头100处，使得热敏电阻与探头100具有相同温度。当探头100浸入待测试溶液中时，若温度升高，则待测试溶液的盐会随温度增大，而负温度系数热敏电阻传感器中热敏电阻的电阻值会减小，负温度系数热敏电阻传
感器会获取探头100的实时温度，因此可以根据此时探头100的温度对第一补偿电信号进行实时补偿，因为待测试溶液的盐度和热敏电阻的阻值随温度的变化相反，因此可以抵消由于温度变化对第一补偿电信号带来的误差，所以补偿后的第一补偿电信号更接近实际值，所测量待测试溶液的盐度更准确。
50.如图3所示，一个实施例中盐度计10的信号转换模块300包括频率转换单元310，频率转换单元310分别与探头100和标定电阻200连接，用于接收第一电阻值和第二电阻值，将第一电阻值转换为第一转换频率，将第二电阻值转换为第二转换频率，并根据第二转换频率补偿第一转换频率获取第一补偿频率。
51.优选地，为了提高测试精度，在本实施例中，选择了频率转换单元310将第一电阻值转换为第一转换频率，将第二电阻值转换为第二转换频率，根据第二转换频率获取频率转换单元310的温漂补偿系数，并根据该温漂补偿系数对第一转换频率进行补偿得到第一补偿频率，中央处理模块400根据该第一补偿频率与待测试溶液的盐度关系获取待测试溶液的盐度，例如第一补偿频率为450hz时待测试盐溶液的盐度为4％。转换频率受硬件的一致性影响，每台盐度计10的转换频率会略有差别，若要得到高精度测量值还需对当前设备进行校准得到补偿系数，该系数为一常数，通过简单的两点校准法即可得到，每台设备在出厂时都需要校准一次。因此本实施例中，频率转换单元310会根据第二转换频率生成一个温漂补偿系数，并根据温漂补偿系数对第一转换频率进行补偿，使得盐度计10的测量准确度更高。
52.在其他实施例中，可以将电阻转换为其他电信号，例如电压信号，具体地，频率转换单元310将第一电阻值转换为第一转换电压，并对第一转换电压进行补偿得到第一补偿电压，中央处理模块400根据该第一补偿电压与待测试溶液的盐度关系获取待测试溶液的盐度。
53.如图4所示，在一个实施例中，盐度计10的频率转换单元310包括多谐振荡器311和差分放大电路312。其中，多谐振荡器311分别与探头100和标定电阻200连接，用于接收第一电阻值和第二电阻值，将第一电阻值转换为第一转换频率，将第二电阻值转换为第二转换频率。差分放大电路312与多谐振荡器311连接，用于对第一转换频率和第二转换频率进行差分放大，以获取第一补偿频率。
54.具体地，根据探头100的特性，以探头100为反馈网络构建一个多谐振荡器311，该多谐振荡器311内含有定时器。当探头100未浸入待测试溶液中时，探头100的第一电阻值无穷大，此时多谐振荡器311处于不工作状态；当探头100浸入待测试溶液中时，探头100的两个极片间形成极间电阻，即获得第一电阻值，多谐振荡器311会根据第一电阻值的大小输出对应的震荡频率即输出第一转换频率。同理，多谐振荡器311会将第二电阻转换为第二转换频率，对第一转换频率和第二转换频率进行差分放大，获取第一补偿频率。本实施例中的盐度计10采用了频率转换技术，将待测试溶液浓度对应的电阻值转换为频率信号，最终通过频率与待测试溶液浓度的关系得到待测试溶液的盐度，由于对待测试溶液对应的频率信号进行适当的补偿，且该频率信号与待测试溶液浓度的关系经过大量数据验证获得，因此获取的待测试溶液的盐度更接近真实值。。
55.在一个实施例中，多谐振荡器311可以根据定时器在设定时长内累加的脉冲个数将第一电阻值转换为第一转换频率，并根据定时器在设定时长内累加的脉冲个数将第二电
阻值转换为第二转换频率。具体地，预设时长的范围可以是50毫秒至150毫秒，经过大量的实验验证，当预设时长取100毫秒时多谐振荡器311转换后第一转换频率和第二转换频率更加准确，因此，本实施例中预设时长为100毫秒。
56.如图5所示，在一个实施例中，盐度计10还包括显示模块600，显示模块600与中央处理模块400连接，用于显示待测试溶液的盐度。
57.具体地，中央处理模块600获得待测试溶液的盐度后将盐度数据可以实时传输或者按照预设时间长度传输至显示模块600，显示模块600包括lcd显示屏，经过显示模块600显示待测试溶液的盐度，工作人员可以更直观地查看测量结果，从而达到监测的目的。
58.请继续参见图5，在一个实施例中，盐度计10还包括输入模块700，输入模块700与中央处理模块400连接，用于响应输入的指令并根据输入的指令开始和/或停止测量。
59.具体地，输入的指令用于控制盐度计10开始和/或停止测量，用户可以通过按不同的按钮来实现输入不同的指令。若用户按下“开始”按钮，即中央处理模块400接收到控制盐度计10开始测量的指令，会根据该指令控制盐度计10开始测量待测试溶液的盐度，探头100会浸入待测试溶液中，多谐振荡器311随即开始进行频率转换，最终由中央处理模块400获得待测试溶液的盐度。对应地，若用户按下“停止”按钮，即中央处理模块400接收到控制盐度计10开始测量的指令，会根据该指令使盐度计10停止测量工作。
60.请继续参见图5，在一个实施例中，盐度计10还包括无线通信模块800。无线通信模块800与中央处理模块400连接，用于传输待测试溶液的盐度。
61.具体地，无线通信模块800包括wifi、蓝牙、以太网交换机等通讯方式，通过无线传输的方式传输待测试溶液的盐度，便于对获取到的待测试溶液盐度的数据进行进一步处理。
62.如图6所示，在一个实施例中，一种盐度测量系统30包括上述任一实施例中的盐度计10，还包括远程服务器900。远程服务器900与无线通信模块800连接，用于接收并存储待测试的盐度。
63.具体地，远程服务器900接收到待测试溶液的盐度后，会按照一定的规则将其保存至用户指定位置，如根据24小时或者不同时长进行保存。远程服务器900还可以用于对接收的盐度数据进行分析、处理，例如分析待测试溶液从早上8点至晚上7点盐度变化的规律。盐度测量系统30能够将盐度的测量与监测融为一体，可以使工作人员的操作实现更简单。
64.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
65.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
66.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。