新型便攜式海水密度計的原理與應(yīng)用

彭青　劉書慧　劉沖偉

摘? 要：在水尺計重中，海水密度是關(guān)鍵性數(shù)據(jù)之一，測量海水密度的準(zhǔn)確性將直接影響到最終水尺計重的準(zhǔn)確性。新型便攜式海水密度計是一種高效、便捷的海水密度測量工具，相較于傳統(tǒng)的取樣測量方式，表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢。該文主要選擇DSM-PN型新型便攜式海水密度計作為研究對象，首先簡單概述其工作原理，然后探討其具體應(yīng)用，希望能夠?qū)π滦捅銛y式海水密度計做的推廣應(yīng)用提供幫助。

關(guān)鍵詞：海水密度計;水尺計重;DSM-PN

中圖分類號：TH83? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在傳統(tǒng)的海水密度測量中，首先需提取規(guī)定深度的海水樣品，然后在現(xiàn)場完成海水密度的測量。但該測量方法的應(yīng)用過程中，會出現(xiàn)較多的影響因素：所提取的海水樣品是否具有代表性、現(xiàn)場是否具有良好的測量環(huán)境、人為讀取數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確等。在這些影響因素的作用下，不僅會影響到測量的效率，而且會影響到測量的準(zhǔn)確性，進(jìn)而對水尺計重工作的開展造成較大影響，因此研究新型的海水密度測量工具有較為積極的意義。

1 新型便攜式海水密度計的原理

新型便攜式海水密度計是一種基于微振筒測量原理的數(shù)字測量工具，通過應(yīng)用現(xiàn)代精密傳感器，能夠較為便利的探測規(guī)定深度海水的密度和溫度，最終直接以數(shù)字的形式進(jìn)行顯示。不僅避免海水取樣環(huán)節(jié)可能引起的誤差，而且能夠避免船舶穩(wěn)定性、人為讀取數(shù)據(jù)等方面帶來的影響。

新型便攜式海水密度計在實際運用中，將傳感器浸入對應(yīng)深度的海水之中，其內(nèi)部的振動管發(fā)生振動，由此帶動海水與之一起發(fā)生振動并產(chǎn)生諧振，當(dāng)處于不同密度的海水中時，其工作頻率會表現(xiàn)出較大差異。但因為振動管容積是固定的，所以測量所得的頻率與海水密度形成如下的關(guān)系，根據(jù)公式（1）能夠測得探測深度的海水密度。

式中：f表示海水密度為 ρ時的振動頻率。

fv表示一個大氣壓下空氣的振動頻率。

ρ表示被測海水的密度。

ρv表示便攜式海水密度計常數(shù)。

2 新型便攜式海水密度計的實際應(yīng)用

該次研究主要選擇DSM-PN型新型便攜式海水密度計作為研究對象，對其在海水密度檢測中的應(yīng)用方法展開研究，并提出實際應(yīng)用中的一些注意事項。

2.1 DSM-PN型新型便攜式海水密度計概述

該便攜式海水密度計主要被應(yīng)用于液體的溫度和密度測量中，整體較為輕便，攜帶較為便利，將其應(yīng)用到海水密度測量中，其能夠浸入規(guī)定的深度直接進(jìn)行測量，展現(xiàn)出較高的便利性和準(zhǔn)確性。其外觀如圖1所示。

2.2 新型便攜式海水密度計應(yīng)用方法

在應(yīng)用DSM-PN型新型便攜式海水密度計測量海水的密度時，通常需經(jīng)過以下4個步驟：1）長按開機(jī)界面中的“電源”按鈕（約2 s），完成顯示器啟動，傳感器開始正常工作，通常在開機(jī)完成后5 s左右，顯示器上會接收到來自傳感器的數(shù)據(jù)信號，同時保證儀器的靜電接地夾與船舶連接，通過菜單按鈕選擇密度測量。2）打開儀器的鎖緊裝置，然后通過搖柄控制密度計的探頭，使之緩慢進(jìn)入待測位置的海水中，并注意觀測密度計探頭進(jìn)入海水的深度，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定的位置點時，關(guān)閉儀器的鎖緊裝置，完成對密度計探頭的固定。在整個過程中為保證探測深度的準(zhǔn)確性，減少重復(fù)性操作，應(yīng)勻速緩慢地?fù)u動搖柄，且在即將到達(dá)指定位置時，進(jìn)一步減緩搖動速度。3）在密度計探頭到達(dá)指定位置后，使其維持穩(wěn)定一段時間，觀察顯示器上的數(shù)據(jù)信息，待顯示數(shù)據(jù)信息穩(wěn)定之后，屏幕上會顯示OK字樣，表示讀取記錄數(shù)據(jù)，也可通過操作界面中的“保存”按鈕，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，以便后期對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行查看。4）在密度檢測完成之后，長按“電源”按鈕，將顯示器、傳感器關(guān)閉，然后打開鎖緊裝置，以相反的方向搖動搖柄，將密度計探頭回收到儀器設(shè)備中。在密度計探頭回收剩余1 m左右時，應(yīng)保持較慢的速度進(jìn)行回收，以避免由于回收速度過快，密度計探頭與儀器的底座或外殼發(fā)生碰撞，影響到密度計探頭的性能。同時，采用清潔的汽油、丙酮、純凈的酒精等對儀器傳感器、探頭進(jìn)行清潔，避免表面黏附的污染物對傳感器、探頭的使用壽命造成影響，同時也有助于在下次探測時直接使用。此外，還應(yīng)注意觀察屏幕和傳感器的電量情況，保證充足的電量是成功完成密度檢測的重要基礎(chǔ)。

2.3 應(yīng)用注意事項

（1）在開機(jī)應(yīng)用前，設(shè)備會進(jìn)入自檢程序，在自檢完成且沒有發(fā)現(xiàn)異常狀況時才能夠使用設(shè)備進(jìn)行密度檢測。

（2）在將密度計探頭放入海水之前，應(yīng)仔細(xì)檢查探頭是否存在污垢，如果探頭上黏附有異物、雜質(zhì)等，將會對密度檢測的準(zhǔn)確性造成影響，因此在發(fā)現(xiàn)存在污垢時應(yīng)立即清理干凈，然后再進(jìn)行實際的測量工作。

（3）密度計探頭屬于高精度敏感元件，如果在使用過程中發(fā)生較大的碰撞，可能會影響到其靈敏性，甚至造成密度計探頭損壞，影響到最終密度測量的準(zhǔn)確性。因此在日常應(yīng)用過程中須重視對其的保護(hù)。

（4）密度計探頭的實際有效測量半徑為10 cm，如果在應(yīng)用儀器進(jìn)行密度測量時，在該范圍內(nèi)存在異物，將可能對密度探測的結(jié)果造成影響。因此，在實際探測過程中，為有效提升探測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可基于某點位在其周圍做多次測量，以此來有效降低海水中其他異物帶來的影響。

（5）在讀取密度數(shù)據(jù)時，考慮到傳感器中可能存在少量的氣泡，將會對密度檢測數(shù)值造成一定的影響。因此可先將傳感器在海水中輕微的上下移動幾次，這樣可以將傳感器內(nèi)部的氣泡消除。在進(jìn)行測量時，應(yīng)當(dāng)盡可能保持穩(wěn)定平衡，盡量避免搖晃傳感器，這也有助于提升密度檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語

綜上所述，將新型便攜式海水密度計應(yīng)用于海水密度檢測中，相較于傳統(tǒng)的海水密度檢測方式，其不僅能夠有效提升海水密度檢測的效率，使整個操作過程更加方便快捷，而且能夠有效提升海水密度檢測的準(zhǔn)確性，在實際海水密度檢測中具有較高的應(yīng)用價值。但是需要引起注意的是，在采用該儀器設(shè)備進(jìn)行檢測時，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)的操作方法進(jìn)行，并對其中的注意點加以控制，否則測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性將會受到較大影響。

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