海水温度、盐度、深度是海洋基本水文信息的三个重要参数,海水温盐深检测是海洋信息检测的关键技术,温盐深传感器是实现海水温度、盐度、深度检测的核心器件。为快速检测海洋剖面的温度和盐度在深度方向分布情况,以往的温盐深剖面仪需要以一定的速度进行释放,释放速度过快会引起检测压力的重力叠加,拖回速度过快会引起检测压力的负压叠加,这两种叠加效果都会导致深度检测误差的增大。研制基于新结构、新材料、新工艺的温盐深传感器,适用于温盐深剖面仪、温盐深仪对快速深度检测的需求,是摆在研究者面前的技术难题。本文基于厚膜铂电阻具有性能稳定、线性好、精度高的优点,设计了一种能够获取较大长宽比和节省空间的“双绞线”型厚膜铂电阻敏感芯体;基于四电极结构的电导率传感器与二电极结构相比可以有效避免电极极化的优点,设计了一种结构简单、中心对称的开放式四电极电导率敏感芯体;基于电容式压力传感器具有较好的温度特性、较高的检测精度、功耗低等特点,设计了一种新型的基于厚膜工艺制造的双面变极距电容式压力传感器敏感芯体。从材料选择和结构设计等方面解决传统温盐深传感器存在的结构复杂、体积大、自重大的问题,并通过敏感芯体的组装结构和封装形式的改进,适应于海洋深度快速移动测量的需要。首先,研究了海水温度、盐度、深度的检测机理,分析了温盐深传感器的设计原则。对温盐深敏感单元进行总体结构设计,用Solid Works软件绘制了三维模型,并用ANSYS软件对传感器进行应力场、温度场等多场有限元模拟仿真。研究了厚膜丝网印刷工艺、高温烧结工艺等,设计丝网印刷模板,进行温盐深敏感单元的制造。然后,搭建测试系统,创建实验平台,对制造好的温盐深传感器进行了标定实验和性能测试。利用恒温水箱、信号调理电路、数据采集装置、计算机等搭建温度传感器测试系统完成温度环境下传感器的性能测试;配制氯化钾标准溶液,用恒温槽控制温度,创建电导率测试系统完成测试;用活塞式压力计等搭建压力测试系统并测试。继而,设计了温盐深数据采集系统,完成了基于STM32的数据采集与数据通信硬件软件设计,实现了与上位机之间的数据传输。在硬件的电路设计中,包括温度、压力、电导率敏感信号转换电路、STM32主控电路模块、电源控制模块、数据通信模块等,软件设计包括系统初始化程序、数据采集驱动程序和数据发送程序的设计等,上位机软件采用C#编程语言进行开发。最后,研究了传感器非线性补偿的多种算法和多传感器信息融合技术,对温盐深传感器应用最佳直线拟合补偿、多项式规范化拟合补偿、BP神经网络补偿方法的结果进行总结和分析。采用基于二次曲面数据融合的方法实现压力和温度的数据融合,减小了温度对压力传感器测试结果的影响;将灰色关联理论应用于RBF神经网络中,采用了一种灰色RBF神经网络的温盐深数据融合方法,与单RBF神经网络数据融合相比,有效提高了融合精度,减小了温度、压力干扰量对于电导率测量精度的影响。试验和分析结果证明这些方法都能减小测量误差,提高检测精度,满足传感器实际应用需求。