RU1777061C - Method of real-time measurement of salt content in sea water - Google Patents

Abstract

Использование: гидрологические и океанографические работы. Сущность изобретени : в натурных услови х осуществл ют на заданной глубине в локальном обьеме совместные измерени  электропроводности , температуры и гидрологического давлени . Причем температуру измер ют с временным сдвигом относительно электропроводности , который определ ют исход  из фазовых характеристик измерительных каналов температуры и электропроводности в реальном режиме зондировани . 2 ил.Usage: hydrological and oceanographic work. SUMMARY OF THE INVENTION: Under natural conditions, joint measurements of electrical conductivity, temperature and hydrological pressure are carried out at a given depth in a local volume. Moreover, the temperature is measured with a time shift relative to the electrical conductivity, which is determined based on the phase characteristics of the measuring channels of temperature and electrical conductivity in real sounding mode. 2 ill.

Description

(Л(L

СWITH

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  комплексного исследовани  параметров среды при океанографических исследовани х .The invention relates to measuring technique and can be used for the comprehensive study of environmental parameters in oceanographic studies.

Известен способ определени  солености морской воды, основанный на измерении кондуктометрической характеристики среды в реальном масштабе времени.A known method for determining the salinity of seawater is based on measuring the conductometric characteristics of the medium in real time.

Способ обладает низкой точностью, так как не учитывает вли ние дестабилизирующих факторов давлени , температуры, включений и ар.The method has low accuracy since it does not take into account the influence of destabilizing factors of pressure, temperature, inclusions and ar.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ определени  солености морской воды в реальном масштабе времени, заключающийс  в том, что в локальном обьеме морской воды одновременнр измер ют температуру, электропроводность и гидроста . ическое давление и по предварительно построеннойClosest to the invention in technical essence is a method for determining the salinity of sea water in real time, which consists in the fact that in the local volume of sea water simultaneously measure temperature, conductivity and hydrostate. pressure and pre-built

градуировочной кривой вычисл ют соленость . Способ осуществл етс  при помощи океанографического зонда, в котором размещены измерители давлени , электропроводности и температуры.The salinity is calculated by a calibration curve. The method is carried out using an oceanographic probe in which pressure, electrical conductivity and temperature meters are placed.

Недостатком способа  вл етс  наличие динамической составл ющей погрешности совместных измерений.The disadvantage of this method is the presence of a dynamic component of the error of joint measurements.

Цель изобретени  - повышение точности определени  солености за счет снижени  динамических ошибок.The purpose of the invention is to increase the accuracy of determining salinity by reducing dynamic errors.

На фиг.1 даны фазовые характеристики каналов; на фиг.2 - структурна  схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа.Figure 1 shows the phase characteristics of the channels; Figure 2 is a block diagram of an apparatus for implementing the method of the invention.

При формировании кадра информации, включающего в себ  по одному значению к , Т и Р, ввод т фиксированную задержку между последовательными опросами датчиков электропроводности и температуры Соле-Ч XIWhen forming a frame of information that includes one value of k, T, and P, a fixed delay is introduced between successive polls of the conductivity and Sole-Ch temperature sensors XI

33

ОABOUT

ность при таком способе выражаетс  в виде зависимостиin this method is expressed as a dependency

S (t+ At), к(i), P(t),(1)S (t + At), k (i), P (t), (1)

где S - соленость;where S is salinity;

Т - температура;T is the temperature;

к-удельна  электропроводность;k-specific conductivity;

Р - давление;P is the pressure;

t - очередной момент опроса датчиков;t is the next moment of polling sensors;

At-указанна  временна  задержка.At-specified time delay.

Временна  задержка At вычисл етс  по формулеThe time delay At is calculated by the formula

1 VCP1 VCP

1 1eleven

2 л Ki Фэ (Ki) Фт (Ki)2 L Ki Fe (Ki) Ft (Ki)

-л-l

(2лгК)2(2lgK) 2

где VCp - средн   скорость зондировани where VCp is the average sounding rate

Фэ(К). Фт(К) - значени  фазовых характеристик измерительных каналов электропроводности и температуры соответственно в точке с волновым числом KI при отсутствии задержки между моментами измерени  электропроводности и температуры (см/фиг J).Fe (C). FT (K) are the values of the phase characteristics of the measuring channels of electrical conductivity and temperature, respectively, at a point with a wave number KI in the absence of a delay between the moments of measuring electrical conductivity and temperature (see / Fig. J).

Km IKm I

К| To |

NN

(i 1,2...N)(i 1,2 ... N)

(3)(3)

где KI - волновое число, при котором амплитудна  характеристика датчика температуры равна 0,1;where KI is the wave number at which the amplitude characteristic of the temperature sensor is 0.1;

N - число точек аппроксимации фазовых характеристик,N is the number of approximation points of the phase characteristics,

Предлагаемый способ осуществл етс  следующим образом.The proposed method is carried out as follows.

1.Экспериментально снимаетс  амплитудна  характеристика (Нт)2 датчика температуры при заданной скорости зондировани  Vcp.1. The amplitude characteristic (Ht) 2 of the temperature sensor is measured experimentally at a given sounding speed Vcp.

2,По зависимости (Нт)2 относительно аргумента - волнового числа К определ етс  такое Km, что Нт(Кт)2 0,1.2. According to the dependence (Hm) 2 with respect to the argument, the wave number K, Km is determined such that Hm (Km) 2 0.1.

2. По зависимости Нт(Кэ)2 определ етс  Km, такое, что Нт(Кт)2 0,1.2. From the dependence of Hm (Ke) 2, Km is determined such that Hm (Kt) 2 0.1.

Экспериментально при заданной скорости зондировани  VCp и временной задержке At 0 определ ютс  значени  фазовых характеристик датчиков температуры иExperimentally, for a given probe speed VCp and a time delay of At 0, the phase characteristics of the temperature sensors are determined and

электропроводности Фт(К|)и Фэ(К|)соответ- I/electrical conductivity Фт (К |) and Фэ (К |) respectively - I /

ствеино, где KI - I (I 1...N); N - количество точек аппроксимации (произвольное число не менее 20).ствеstvino, where KI - I (I 1 ... N); N is the number of approximation points (an arbitrary number of at least 20).

4.По формуле (2) определ етс  At.4. By formula (2), At is determined.

5.Производитс  собственно зондирование , при котором измер ют к, Т и Р, при- чем временной сдвиг между измерени ми к и5. The actual sounding is carried out, in which k, T and P are measured, and the time shift between the measurements of k and

Т составл ет At.T is At.

6 По измеренным значени м /c(t), T(t + + At), P(t) рассчитывают соленость,6 From the measured values m / s (t), T (t + + At), P (t) calculate salinity,

55

10 10

15fifteen

20twenty

2525

4545

30thirty

3535

4040

50fifty

Операции, перечисленные в пунктах 1- 4,  вл ютс  градуировочными.The operations listed in paragraphs 1-4 are calibration.

Устройство (фиг.2) содержит первичные преобразователи (ПП) давлени  1, электропроводности 2 и температуры 3, три аналого-цифровых преобразовател  (АЦП) 4-6, три буферных регистра (УБР) 7-9, формирователь импульсов считывани  (ФИС) 10, блок регулируемой задержки (БРЗ) 11, генератор 12 тактовых импульсов (ГТИ) и счетчик 13 тактовых импульсов (СТИ). Выходы ПП подключены к входам соответствующих АЦП, выходы которых, в свою очередь, подключены к входам УБР. При этом входы параллельного считывани  УБР 7, 8 каналов давлени  и электропроводности подключены к выходу ФИС 10, а аналогичный вход УБР 9 канала температуры подключен к выходу БРЗ 11, вход которого подсоединен к выходу ФИС 10. К выходу БРЗ 11 подключен также вход ГТИ 12, выход которого соединен с входом СТИ 13. С его первого выхода заведена обратна  св зь на блокирующий вход ГТИ 12. а второй выход СТИ подключен к входам управлени  последовательным выводом информации УБР 7-9. Вывод последовательного выхода информации УБР 7 канала давлени  соединен с входом последовательного ввода информации канала электропроводности. Вывод последовательного ввода информации УБР 8 соединен с входом последовательного ввода информации канала температуры. Вывод последовательного выхода информации- канала температуры соединен с входом устройства св зи, соедин ющего борт и зонд, где установлены перечисленные блоки.The device (Fig.2) contains primary converters (PP) pressure 1, conductivity 2 and temperature 3, three analog-to-digital converters (ADC) 4-6, three buffer registers (UBR) 7-9, pulse read (FIS) 10 , an adjustable delay unit (RHL) 11, a clock generator 12 (GTI) and a counter 13 clock pulses (STI). The PCB outputs are connected to the inputs of the corresponding ADCs, the outputs of which, in turn, are connected to the inputs of the UBR. In this case, the inputs of the parallel reading of the UBR 7, 8 channels of pressure and electrical conductivity are connected to the output of the FIS 10, and a similar input of the UBR 9 of the temperature channel is connected to the output of the BRZ 11, the input of which is connected to the output of the FIS 10. Also, the input of the GTI 12 is connected to the output of the BRZ 11 the output of which is connected to the input of STI 13. From its first output, feedback is made to the blocking input of the GTI 12. and the second output of the STI is connected to the control inputs of the serial output of UBR 7-9 information. The serial output of the UBR information 7 of the pressure channel is connected to the serial input of the conductivity channel information. The output of the serial input of information UBR 8 is connected to the input of the serial input of information of the temperature channel. The serial output of the temperature channel information is connected to the input of the communication device connecting the board and the probe where the listed units are installed.

Работа устройства основана на осуществлении режима параллельного считывани  информации, преобразуемой в АЦП 4-6 в цифровую форму, режима тактового опроса определени  ГТИ 12 и СТИ 13. Временна  задержка At осуществл етс  БРЗ 11.The operation of the device is based on the implementation of a parallel mode of reading information converted into digital form in the ADC 4-6, a clock polling mode for determining the GTI 12 and STI 13. The time delay At is carried out by the BRZ 11.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Способ определени  солености морской воды в реальном масштабе времени, при котором в локальном объеме морской воды измер ют с помощью зонда электропроводность , температуру и гидростатическое давление посредством соответствующих измерителей, размещенных в зонде и по предварительно построенной градуировоч- ной зависимости определ ют соленость по результатам измерений, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  солености, при градуировке дл фик- сированного набора чисел KI (i TTN) и средней скорости зондировани  Vcp снимают фазовые характеристики датчиков температуры ФТ(К|) и электропроводности Ф0(К|),A method for determining the salinity of seawater in real time, in which the conductivity, temperature and hydrostatic pressure are measured using a probe in a local volume of seawater using appropriate meters located in the probe and the salinity is determined from the measurement results using a pre-built calibration curve, characterized in that, in order to increase the accuracy of determining salinity, when calibrating for a fixed set of numbers KI (i TTN) and an average sounding speed Vcp from ayut phase characteristics CFT temperature sensors (K |) * 0 and the electric conductivity (K |), по которым определ ют временную задержку At по формулеwhich determine the time delay At by the formula 22лК| Фэ(К|)-Фт(К|)22lK | Fe (K |) -Ft (K |) 1 1 г-.гаMr. .ha VcpVcp (2 К|)2(2 K |) 2 где N - число точек аппроксимации, rt производ т зондирование, причем температуру измер ют с задержкой времени At относительно электропровод- ности.where N is the number of approximation points, rt is probing, and the temperature is measured with a time delay At with respect to electrical conductivity. 60 70 /f7 цикл/м60 70 / f7 cycle / m