AUTOSAL 8400B型实验室盐度计及其应用

1、autosal 8400b型实验室盐度计及其应用摘要： autosal 8400b型实验室盐度计是一种高精度的测量海水电导率（换算盐度）的仪器，其测量精度可达到0.002psu，被广泛应用于海洋环境测量以及现场和实验室仪器定标等领域。它的高精度测量特性在深海大洋中显得尤其重要。本文将详细介绍该盐度计的性能和使用方法，以及操作步骤和使用技巧等，以便充分展示和发挥该盐度计的作用。关键词：实验室盐度计；性能；精度；测量 一、 引言 autosal 8400b型实验室盐度计（图1）是加拿大盖德莱茵（guildline）仪器公司研制开发的一种高精度的测量海水电导率（换算盐度）的仪器。众所周知，海洋科学的

2、发展离不开精确的实验数据，而该盐度计测量海水盐度的精度可达到0.002psu，而且能保持长期稳定的工作状态，是其它同类型盐度计所无法比拟的。然而，高精度的盐度计要得到精确的实验数据，同样离不开规范的操作和日常的维护。作者曾在2002年12月-2003年1月执行的西北太平洋布放argo剖面浮标的航次中，利用该盐度计测量了大量海水样品，获得了一些经验和认识，在此作一详细介绍，以便抛砖引玉，为促进和提高我国海洋观测资料的质量而作出贡献。二、 盐度计性能1、规格尺寸：68cm高，53cm长，55cm宽。重量：水槽空时52kg，水槽满水时70kg。电源：115/23010%，50/60hz,400w(m

3、ax)。水槽容量：16.8升。2、性能测量范围：0.00542psu盐度。精确度：24小时内不经重新标准化，精度高于0.002psu。最大分辨率：35psu时，高于0.0002psu。所需样品量：最多需100ml，包括最大的冲洗量（样品间盐度相差3psu，大约需要50ml）。水槽温度：可选范围为1833，每3一级，精确性达到0.02，稳定性达到每天 图1 autosal 8400b型实验室盐度计0.001。选择的温度必须在室温+4室温-2之间。刻度范围：电导率从0到2.2共分22级，2.0对应盐度为35psu的海水。 三、安装与检测1、准备（1）将盐度计放在合适的平台上，平台下方放置两个广口瓶

4、，一个盛水槽中可能溢出或排出的水，一个用来装样品废水。靠近电源，最好还能靠近水龙头。（2）连接好水槽入水管和水槽溢水管。（3）在水槽中装满蒸馏水。打开电源开关，至少等一小时，使水槽中水温接近室温。（4）如果方便的话，可利用一台计算机连接盐度计后盖板上的bcd（二进制编码的十进制）输出。2、安装（1）初步检测第一步：按下列步骤进行初始起动1）确定后盖板上电压已调到230v，检查保险丝并确定规格为220v240v，2a。2）插上电源线，确定面板上的“function（功能）”钮置于“standby（准备）”位置。3）打开电源开关。第二步：检查风扇，如果工作正常，在后盖板开口处能感受到气流。第三步：

5、去掉面板上的四个螺丝，拉出内置设备，注意不要用力过猛，以免盐度计倾倒。第四步：拧出采样瓶架左边的三个螺丝。第五步：小心转出前面板。第六步：观察水槽搅拌器工作。可以在水槽窗口的右下角观察，也可以观察水槽上部的圆形带子的转动。第七步：检测内部所有的管子连接是否完好。第八步：关上并用螺丝固定前面板。第九步：切断电源，拔出电源线。（2）给水槽装水盐度计在测量海水样品之前，必须先将其水槽装满纯净的淡水或蒸馏水。采用的方法是，把水槽入水管和水龙头用合适的软管连接，将水吸入水槽，或用软管从高处的容器中将水吸入水槽中。值得注意的是，注入盐度计水槽的水温最好接近室温，这样可以缩短温度的稳定时间。为了减少水槽中生

6、长藻类的可能性，最好注入蒸馏水，或者在水中加入抑藻剂。但切忌加入有腐蚀性的物品。（3）连接软管1） 用两根适当长度（9.44mm 内径）的塑料管接到“tank drain/fill（水槽进水和排水）”口和“tank overflow（水槽溢水）”口。2）在水槽入水管子末端接一个漏斗。把漏斗抬高大约一米。打开“tank drain（水槽排水）”阀（逆时针转到头），把抑藻剂溶液倒入漏斗中。若加入的是蒸馏水，则可省去这一步骤。3）关闭“tank drain”阀。拿掉漏斗，把水槽入水管接到水龙头上。4）完全打开“tank drain”阀。然后慢慢（为了避免产生过大的压力）打开水龙头，让水填满水槽直到水

7、开始从水槽溢水管子中流出，关上水龙头。5）关闭“tank drain”阀。从水龙头上卸下水槽入水管及其套管。6）取下水槽溢水管，并用附带的塞子封住套管。（4）功能检测1）在后盖板接好电源线，打开开关。2）打开泵（pump），确定气流从“flush（冲洗）”口流出，关闭泵。2） 把“function”钮置于“zero（零）”的位置，过一段时间，等读数稳定后，显示读数应均为0，最后一位可以在正负5之间。3） 把“temperature sensor（温度传感器）”钮置于“normal（正常）”位置，把“temperature set（温度设置）”置于33，如果水槽中水温低于33，两个加热灯都应该是

8、亮的（可通过面板上的观察窗观察）。5）把“temperature set” 置于18。如果水槽中水温高于18，两个加热灯都应该是灭的。6）把“function”钮置于“standby”的位置。前两位读数应是18，后四位没有意义。（5）水槽温度控制检测1）“temperature set”指向的温度应该在室温+4室温-2之间，等到槽中水温达到所设定温度，即到加热灯有规律地一亮一灭时。值得注意的是，对于一个刚装满了水的盐度计，其水槽温度与室温会相差比较悬殊。故使水槽温度加热到接近室温，等待时间可能要几个小时。为了方便，在允许范围内（室温+4室温-2）把温度设定到尽可能地接近水槽中的水温。2）把“t

9、enperature sensor”钮置于“normal”位置。等到两个加热灯都周期性一亮一灭并达到稳定。3）“tenperature sensor”钮先置于“1”的位置，然后置于“2”的位置，检查两个加热灯，一开始是开的（或者灭的），在每个位置上分别等待4-5分钟（实际等待时间也可能很短）后，加热灯会周期性的一亮一灭，表示水槽温度已接近室温。4）把“tenperature sensor”钮转回到“normal”位置。（6）传导单元检测1） 在“cell drain（电导池排水）”套管上连接适当长度的、9.4mm 内径的塑料管子（传导单元排水管），另一头通往废水容器中。但要注意的是：必须确保电

10、解槽排水管子和接地电线隔离；且不要让排水管子高于传导单元，否则管内的水会倒流进入电极臂单元。2） 在面板样品瓶架的上方，橡皮塞突出的金属管子上连接一条1.6mm 内径的管子（样品导管），管子长度以插入样品瓶接近但不接触瓶底为宜。3）取一瓶海水（540psu），轻轻并彻底地摇动，注意不要倾斜。4）把采样瓶放在固定器上，把样品导管插入瓶子。用瓶子固定器架子下的旋钮把架子固定，以使瓶口密封。5）确定“function”钮置于“standby”的位置，打开泵。6）从水槽窗口中观察传导单元的所有四个电极臂是否都充满了样品水，并盖住了电极。如果传导单元中水不够满，则按住“flush”孔，增加流速后可以重新

11、充水，如果有必要可以使流速达到最大。7）如果传导单元充满了水，把“function”钮 置于“read（读数）”位置。调节“suppression（微调）”钮直到显示的读数停止闪烁，显示出一个稳定的正值。8）把“function”钮 置于“standby”位置。拿掉样品瓶。按“flush”孔约3秒钟以清空电导单元，关闭泵。将样品导管插入到样品导管固定器中，让样品水进入传导单元，然后重新按“flush”孔。9）用绵纸擦干管子，以除去残留的样品。10）重复3、4、5步骤，然后关闭泵。如果马上要测量水样，那么不要切断电源，以保持槽中水温恒定。五、盐度测定在分析水样之前，先要用标准海水对盐度计标定，然

12、后才能进入样品测量程序。1标定盐度计（1）检测零参考1）把“function”钮置于“zero”的位置。2）检查显示的后四位数字是否为0000（最后一位可以在5之间），如果不符，则需查阅服务手册。注意：此时数字的稳定性比其实际值还重要。（2）标准化1）轻轻地、彻底地摇动一小瓶标准海水，从一端打开（在瓶子末端划痕，然后掰断）。2）将样品导管插入标准海水瓶中。3）将标准海水放在样品瓶固定架上。将平台向上滑动，直到标准海水瓶紧紧地嵌入橡皮塞中，形成密封。4） 打开泵。冲洗传导单元三次。5） 使传导单元重新充满水，并把“function”钮置于“read”位置。调整“suppresion”直到显示值停

13、止闪烁，而显示一正读数。读取并记录显示的值。6） 把“function”钮置于“standby”位置。用标准海水冲洗传导单元。7） 若传导单元装满标准海水，则把“function”钮置于“read”位置。等到显示的值达到稳定。读取并记录显示值。8） 重复6)-8)，直到连续三次得到相同的读数。9） 将“function”钮置于“read”位置，通过调节“standardize（标准化）”钮，使显示的值与两倍的标准海水电导率（标明在标准海水瓶标签上）一致。10)将“function”钮置于“standby”位置。拿掉标准海水瓶。用蒸馏水冲洗传导单元除去残留的盐份，并关闭泵；将样品导管末端插入样品

14、导管固定孔，用绵纸将管子擦干。11)将“function”钮置于“standby”位置，记录显示的最后四位数字。值得注意，这四位数字将用作一个标准化指示标记。如果把“function”钮置于“standby”位置后，这四个数字读数改变了，则此盐度计发生了漂移。如果显示值最后一位的变化超过5，则要重新标准化。2测量海水样品盐度计完成标定程序后，即可开始测量海水的样品。先记录采样瓶的瓶号，并轻摇水样瓶，使水样均匀。然后打开瓶盖，把水样瓶放到固定架上，将样品导管插入水样瓶中。确定样品导管接近瓶底但不碰到瓶底。调整、固定平台以确保水样瓶密封。1）打开泵，并使电导单元充满样品水，调整“flow rate

15、（流速）”阀到中间流速。2）用手指盖住“flush”孔，把样品水吸出传导单元。3）再注水、冲洗几次，调整流速以使之适合于样品温度（注意：如果流速太快则可以从加热灯亮/灭循环的明显变化中看出。慢慢降低流速直到加热灯亮/灭循环正常）。4）让传导单元再充满样品水且使样品水持续流动，然后把“function”钮 置于“read”的位置。5）调节“suppression”，以得到稳定不闪烁的显示值。如果显示的是闪烁的负值，则表示电导率偏小，此时应调节“suppression”钮，以减少电导率值；若显示的是闪烁的正值，则表示电导率偏大，那么应调节“suppression”钮，以增加电导率值。一个稳定的正值

16、给出的是电导率值的两倍。6）将“function”钮置于“standby”的位置。7）拿掉采样瓶，擦干样品导管，并用手指盖住“flush”孔，冲洗电导单元。8）关闭泵。9）重复上述步骤，进行下一个样品的测量。3 换算盐度利用盐度计测量海水样品，所获得的数值并不是盐度，而是两倍的电导率值，即2rt 。需采用如下公式将电导率转换成盐度：s(psu)=a0+a1rt1/2 +a2rt+a3rt3/2+a4rt2+a5rt5/2+s式中 s=(b0+b1rt1/2+b2rt+b3rt3/2+b4rt2+b5rt5/2)其中：a0=0.0080 b0=0.0005a1=-0.1692 b1=-0.005

17、6a2=25.3851 b2=-0.0066a3=14.0941 b3=-0.0375a4=-7.0261 b4=0.0636a5=2.7081 b5=-0.0144=35.0000 =0.0000t=水槽中温度（） k=0.0162 如果盐度计采用后盖板上的bcd接口与计算机连接，并由计算机采集测量的电导率值，然后换算盐度。则应在测量海水样品前按如下步骤操作：（1）在安装好新的水样瓶后，用面板上的指轮开关输入水样瓶编号。（2）样品测量完毕后，立即按下面板上的“data log（计数）”钮，计算机显示器会显示最后的读数。如由盐度计bcd接口输出的信息为：7890 1.23456这里7890代表

18、水样瓶编号，后六位数则为测量的电导率值。六、使用技巧及注意事项1、如何确保电导单元充满样品水（1）当电导单元充满样品水后，先关闭泵；（2）逆时针方向旋转“flow rate”钮，一直转到头；（3）拿掉采样瓶，则电导单元里和样品导管里会储满样品水。2、如何除去残留样品水当一个样品测量结束，换另一个样品测量时，样品导管中往往会残留部分样品水，为了保证新水样的测量精度，应正确除去残留在导管中的样品水。(1) 如果电导单元里和样品导管里存有样品水，且泵是关闭的，没有流动，则旋转“flow rate”钮，打开泵，使样品水流动；（2）把样品导管末端插入样品导管固定孔中；（3）盖住“flush ”孔数秒钟，

19、然后放开；（4）可以看到样品水从样品导管流到电导单元；（5）等样品水到了样品导管的金属部分后，放下样品导管，并用绵纸擦管子末端。这样就能避免操作人员除去管子时手指带进盐分。（6）装好新样品，继续测量。在进行第一次读数前先冲洗3次。3、如何获得高精度的盐度值(1)设定槽中温度比室温高1或2（越接近室温越好）。如果测量过程中室温有较大变化，那么实验室就需要进行恒温控制；（2）至少等24小时，让槽中水温达到稳定；（3）在测量样品之前，让样品水温度尽量接近室温（调节稍慢的流速能容许稍大的温度差异）；（4）如果有数台盐度计需标准化以达到相互一致。则在标准化之前，在所有传导单元里装满盐度为35psu的样品

20、水(可以减少冲洗次数)，这样可保证用同一瓶标准海水标定全部盐度计；（5）如果电导单元已经稳定为一个正值，5秒钟后开始读数，并把10到15秒钟内的读数作平均。连续三次测量得到的读数最后一位差值应该小于2；（6）把15-30秒的读数作平均,可以消除因槽中温度改变所引起的变化；（7）如果读数间隔超过一小时，电导单元中应充满蒸馏水，泵应关闭。当电源打开后，在电导单元中充入海水；（8）如果一开始电导单元中充满了蒸馏水，要测量盐度为35psu的样品水，则冲洗次数和测量盐度误差的关系一般是（假定每次冲洗水量为15ml）：3次冲洗后误差在100ppm（百万分之100，35psu时即为0.0035psu）之内；

21、7次冲洗后在10ppm之内；8次冲洗后在3ppm之内；10次冲洗后在1ppm之内；14次冲洗后则可确保误差1ppm之内。如果前后两个样品的盐度变化小于5psu，一般经过3-4次冲洗大约50ml后，盐度误差会小于0.003psu。七、维护与保养当一次测量结束后，如果盐度计要闲置数小时，则需（1） 取一瓶蒸馏水代替海水样品；（2） 打开泵，用大约400ml水冲洗传导单元，将“function”钮置于“read”位置，并调节“suppression”钮置于0.0，直到显示读数小于0.050；（3） 关闭阀，让蒸馏水留在传导单元中，把“function”钮置于“standby”位置。如果要长期存放仪器

22、，则应用蒸馏水彻底冲洗传导单元，然后通过“tank drain/fill”阀抽干水槽中的水。图2 ctd仪（曲线）与盐度计（圆点）所测盐度值比较八、结束语随着海洋科学的发展，人们对测量数据的精度要求也越来越高，高质量的观测数据是海洋科研工作的基础。autosal 8400b型实验室盐度计为人们获取高质量的海水盐度资料提供了基本保证。国家海洋局第二海洋研究所在主持承担由国家科技部基础研究司资助的“我国新一代海洋实时观测系统（argo）大洋观测网试验”项目期间，为能获取太平洋海域高精度的盐度资料，以便检验和校正由argo剖面浮标观测的资料，从加拿大guildline仪器公司引进了一台此型盐度计。并

23、于2002年12月2003年1月在西北太平洋布放argo剖面浮标期间，在多测站不同层次，采用ctd仪携带的玫瑰型采水器采集了数十个现场水样，用该盐度计进行盐度测定，以检验和校正ctd仪观测的盐度【2】（从而也可用来校正argo剖面浮标测量的盐度值）。从比测的结果（图2）看出，因ctd仪在航次前，刚经过国家标准计量中心的实验室标定，所以两者十分吻合。在此期间，还培训了数名技术人员，可为国内海洋科研机构提供海水样品的测量服务。希望通过此举能促进我国大型科学仪器设备的资源共享，进一步提高我国海洋（尤其是深海大洋）观测资料的质量，为我国的海洋科学事业作出贡献。参考文献：1 guildline instruments ltd.technical manual for model 8400b “autosal”.2002.2 许建平，苏纪兰. ctd资料质量控制浅析j. 海洋学报，1999，21（1）：126132.8400b autosal laboratory salinometer and its utilization tong mingrong1