一、課題綜述及研究意義 正如我們所知道的海水的電導率（鹽度）、溫度隨深度的變化是我們獲取有關海洋的水信息的最基本參數，而CTD測量技術就是被用來獲取這些參數，研究海洋資源和應用海洋資源的最基本測量技術。CTD傳感器的最主要的目的就是測量水的電導率（鹽度）、溫度隨著深度的變化，其中海洋海水的電導率 （鹽度）（Conductivity） 與海水的電阻有一定的關系，所以在測量和計算海洋海水電導率時就可以通過電導率傳感器獲取海水的電阻值來獲取；溫度（）是把測水溫的熱敏電阻制成的水溫度傳感器放入海水中測得的；深度 D（Depth）是通過放置在海水中的壓力傳感器測量海水的壓力，然后再根據一定的數學關系進行換算而得到的。CTD傳感器不僅能夠快速獲得電導率和海水溫度隨水深數據的變化，而且根據鹽度數據，溫度和深度數據得到海水的密度和聲速剖面等數據，而在海洋科學研究中國防和海洋經濟都需要這些數據資料。特別是在現如今高速發展的軍工領域，能否盡快得到水的溫、鹽、深等相關數據，有可能就決定著一次關鍵的核潛艇反潛行動的結果乃至一次重大軍事行動的成敗。當然CTD傳感器并不是那么遙不可及，在大規模漁業養殖中也能看到各式各樣CTD傳感器的身影。CTD傳感器的眾多優點使得如今很多國家的科學家爭相加入到這一新興的關鍵技術行業。 隨著海洋世紀的到來，CTD測量技術會越來越受到世界各國的普遍重視，在國內國際具有很大的市場。可以相信，在目前廣泛應用的基礎上，將有更加寬闊的發展前景。在國內國際具有很大的市場。 近幾年，CTD測量儀正在向小型化、低功耗發展。小型低耗的CTD測量儀適用于海洋監測，布放的CTD使用周期從1個月，3個月，1年甚至達到兩年。另外，在參量采集速度，數據采集的實時性要求也越來越高。隨著海洋世紀的到來，CTD測量技術越來越受到重視。
二、課題擬采取的研究方法和技術路線 選用低功耗的MSP430單片機作為系統控制核心。對于一些既可以使用硬件電路實現，又可以使用軟件程序實現的功能，在設計中將權衡兩者在實現中的速度、精度和復雜程度，做出合理的選擇。 ① 本設計主要分為三個部分：溫度測量系統，鹽度測量系統和深度測量系統，三個部分。 ② 各單元的主要作用： 溫度測量系統：溫度測量的原理是用熱敏電阻構成溫度測量電路，經放大電路、A/D轉換電路，最后傳入MSP430單片機； 深度測量系統：用壓力傳感器構成深度測量電路，經放大電路、A/D轉換電路，最后傳入單片機； 鹽度測量系統：首先MSP430單片機生成已知的正弦交流信號，隨后將其放大，然后連接至線圈 上,能夠產生感應電流，感應電流經過匝數為一、阻值為的海水通路，之后會在上會形成和水體的阻值有一定數量關系的感應電流，與其阻值有關就是和電導率有關。最后從驅動線圈上采集到電導率信號，利用電導率電路中C--V轉換電路得到相應電壓值。將上一部分的電壓值經過放大電路放大，然后進行AC--DC轉換。末了進行轉換，將模擬量轉化為數字量，接入單片機。
三、主要參考文獻 [1]王曉燕,劉鳳國,丁啟勝. 基于MAX690A芯片的集中式智能電表抗干擾設[J]. 電子工程師,2002,07:46-47+52. [2]丁啟勝，包建華,張興奎. 模塊化單片機實驗系統的研制[J]. 電氣電子教學學報,2010,06:98-100. [3]丁啟勝,王曉燕,馬洪宇,李振暄. 集中式智能電表的抗干擾設計[J]. 中國儀器儀表,2003,11:11-13. [4]張兆英．CTD 測量技術的現狀與發展[J]．海洋技術，2013，22(4)：105-110. [5]張兆英等．高精度 CTD 剖面儀應用研究[J]．海洋技術，2012，21(2)：1-7. [6]張兆英，王抗美．拖曳式 CTD 測量技術研究[J]．海洋技術，2014，23(4)：18-21. [7]孫鵬．我國海洋執法體制的現狀與改革取向研究[D]．碩士學位論文.中國海洋大學，2011. [8]谷力偉.CTD測量電路系統的設計與研究[D]．碩士學位論文.華北電力大學，2010. [9]周理明．我國海洋觀測預報法律問題初探[D]．碩士學位論文.中國海洋大學，2009. [10]孟凡文．NTC 熱敏電阻的非線性誤差及其補償[J]．傳感器世界，2003，5：19-21. [11]Moonho Lee，Mina Yoo．Detectivity of thin-film NTC thermal sensors[J]．Sensors and Actuators，2002，3：96-97. [12]孫以材，劉玉嶺，孟慶浩．壓力傳感器的設計、制造與應用[M]．北京：冶金工業出版社，2010. [13]沈建華，楊艷琴，翟驍曙．MSP430 系列 16 位超低功耗單片機原理與應用[M]．北京：清華大學出版社，2004. [14]Analog Devices．Low Power Buffered 24-Bit Sigma-Delta ADC AD7791[J]．Analog Devices，2003, 3: 62–67. [15]周勇．深海Smart Sensor測控系統開發研究[D]．碩士學位論文．浙江大學,2006. [16]施隆照，楊小玲，伍水順．NTC 熱敏電阻串、并聯溫度補償電路設計[J]．福州大學學報(自然科學版)，2003，31(4)：4-17. [17]王杰華. 海水溫鹽深監測儀的設計[D].碩士學位論文.哈爾濱理工大學,2009. [18]蔣提. PACS存儲系統設計與實現[D].碩士學位論文.山東大學,2012. [19]朱金強. 類彈性阻抗反演在海水特性研究中的應用[D].碩士學位論文.中國海洋大學,2014. [20]國外有關溫鹽深測量精度問題的一些情況[J].海洋技術，2004,21(1)：56-58.
二、畢業設計（論文）工作實施計劃www.628tf.com （一）畢業設計（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應達到的水平與結果 理論分析： 通過外部材料的耐壓、水密、防腐作用，CTD傳感器可以完成性能測 試如：溫度穩定性試驗，深度穩定性試驗，鹽度穩定性試驗，高分辨率精度試驗，干擾屏蔽性能測試等。 軟硬件要求： 1、 軟件 軟件利用C8051F00 系列單片機主控系統是以 cygnal 公司的 C8051F00 系列單片機為主控 MCU。美國cygnal 公司專門從事混合信號系統芯片(SoC)單片機的設計與制造。公司更新了原 51 單片機結構，設計了具有自主產權的 CIP-51 內核，運行速度高達每秒25MIPS。C8051F000 系列器件是完全集成的混合信號系統級 MCU 芯片，每個MCU 都能有效地管理模擬和數字外設。FLASH 存儲器還具有在系統重新編程能力，可用于非易失性數據存儲，并允許現場更新 8051 固件。每個 MCU 都 可以關閉任何一個或全部外設以節省功耗。
2、硬件框圖 本監測系統是基于一臺工控機作為現場上位機，由多臺單片機控制器作為 現場下位機進行參數檢測。上位機通過現場總線對下位機進行監控，從而達到對海水水域的監測。下位機由傳感器部分，通信部分，存儲器，計時系統，電池組以及耐壓容器、耐壓水密專用電纜等組成。測量時，由傳感器感應海水的水文參數變化，通過轉換電路，將物理量變成電信號輸出，由單片機接收、處理并記錄在 FLASH 存儲器。測量結束自動關閉電源。由上位機用戶程序實時監測測量數據或回放測量數據。進一步處理溫度、電導率、壓力等參數，可計算出深度、鹽度以及密度和聲速等。監測測儀系統框圖如圖 2-1 所示： |
