1.一种投弃式海流剖面仪测试标定方法,其特征在于,采用一种投弃式海流剖面仪测试标定装置,包括海洋模拟电场装置和激励信号发生装置,所述激励信号发生装置包括电源供电模块、信号产生模块、信号调节模块以及信号显示模块;
所述海洋模拟电场装置包括装有海水的塑料槽体和顶端盖,所述塑料槽体内竖直固定有投弃式海流剖面仪探头,海水的高度大于探头上两个电极的高度,塑料槽体内顶部设有电磁屏蔽网格罩,塑料槽体相对的两侧壁设有激励信号接口,塑料槽体内与两个激励信号接口相对应的位置分别设有一块导电铜板,两块导电铜板部分浸没在海水中,两块导电铜板之间形成电场;
所述电源供电模块用于将220V交流电压转成5V直流电压和将5V直流电压转换成±5V直流电压;所述信号产生模块用于通过EL4451CN可变增益放大器产生高纯度的正弦信号;
所述信号调节模块用于调整信号输出频率的大小和调整信号电压幅值的大小;所述信号显示模块用于将输出的模拟信号转换成数字信号,并将该数字信号送入到单片机中,所述单片机对该数字信号的幅值和大小进行计算,并利用LCD液晶显示屏将幅值和大小进行实时的显示;
所述信号产生模块还包括电阻R1‑R3和R6,可调节电阻R4、电容C1‑C4、二极管D1和D2、可调节电感L,EL4451CN的Vin+端连接R1的第一端和C4的第一端,R1的第二端接地,C4的第二端连接L的第一端,L的第二端连接L的调节端、EL4451CN的VOUT端、R2的第一端和EL4451CN的FB端,R2的第二端连接D2的正极,D2的负极连接C3的第一端、R3的第一端和EL4451CN的Vgain‑端,C3的第二端接地,R3的第二端连接‑5V电源;EL4451CN的Vgain+端连接R6的第一端和R5的第一端,R6的第二端连接+5V电源,R5的第二端连接R4的第一端和D1的负极,D1的正极接地,R4的第二端连接R4的调节端和‑5V电源;
该测试标定方法包括以下步骤:
S1、根据海水中流速与其产生的感应电动势之间的关系,得到最小感应电动势,为激励信号的幅值提供参考依据;
S2、对激励信号发生装置进行上电,观察LCD液晶显示屏显示的激励信号的电压频率和幅值,通过频率调节按钮使激励信号的电压频率等于投弃式海流剖面仪探头的旋转频率,通过幅值调节按钮使激励信号的电压幅值大于等于S1中的最小感应电动势;
在S2中,激励信号的电压频率f为:
其中,∏为固定值;通过频率调节按钮调节L的电感值,来调节f;
激励信号的电压幅值Vout为:
Vout=(V1‑V2)×(V3‑V4);
其中,V1为EL4451CN的Vin+端的电压值,V2为EL4451CN的Vin‑端的电压值,V3为EL4451CN的Vgain+端的电压值,V4为EL4451CN的Vgain‑端的电压值;
V1、V2为固定值,将V4设置为固定值,故Vout只与V3相关,V3的表达式为:通过频率调节按钮调节R4的电阻值,来调节Vout;
S3、将激励信号发生装置与海洋模拟电场装置连接,通过不断改变激励信号的电压幅值,记录探头测得的实际电场值,实际电场值指两个XCP探头上的电极之间的电场值,对激励信号的电压幅值和实际电场值进行拟合分析,得到线性拟合公式;
在S3中,线性拟合公式为:
其中,Ee为探头采集到的实际电场值,Vout是激励信号的电压幅值,d为两个电极之间的水平距离,D为塑料槽体的长度,β为拟合参数;
在S4中,对海水流速进行校正:
S4、通过拟合公式对海水流速进行标定校正;
在S1中,海水中流速与其产生的感应电动势之间的关系为:
其中,v为海水流速,HZ是实际海试区域的地磁场垂直分量,C是影响系数,V′out是海水产生的感应电动势,d是探头上两个电极之间的水平距离;
目前投弃式海流剖面仪的精度均为1cm/s,当v为需要测量的海水流速的最低范围时,即v=1cm/s,此时V′out为最小感应电动势。
2.根据权利要求1所述的一种投弃式海流剖面仪测试标定方法,其特征在于,所述顶端盖和电磁屏蔽网格罩上开设有数据线出口,探头底部连接有数据线,数据线从数据线出口伸出。
3.根据权利要求1所述的一种投弃式海流剖面仪测试标定方法,其特征在于,所述塑料槽体和顶端盖采用POM塑料制成,在塑料槽体的外表面粘贴有吸波材料铁硅铝。
4.根据权利要求1所述的一种投弃式海流剖面仪测试标定方法,其特征在于,所述激励信号接口采用BNC接口,所述激励信号发生装置中的信号调节模块通过BNC接口与导电铜板连接。