CN111272824A - 用于水下滑翔机载温盐深测量仪检测装置与检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于水下滑翔机载温盐深测量仪检测装置及检测方法，包括测试水箱、标准检测仪器、潜水泵、搅拌装置、数据记录设备，直流供电模块；标准检测仪器、潜水泵和搅拌装置置于测试水箱内，数据记设备和直流供电模块置于测试水箱外；测试水箱侧壁上安装有数据通信用水密接插件和直流供电用水密接插件；潜水泵出水端与标准检测仪器进水端、标准检测仪器出水端与水下滑翔现载温盐深测量仪进水端、水下滑翔现载温盐深测量仪出水端与测试水箱内部分别经管路连接，形成检测回路；标准检测仪器用于输出标准参考温度值和电导率数据给数据记录设备，水下滑翔现载温盐深测量仪用于输出检测仪器的测量温度值和电导率数据给数据记录设备。本装置可实现现场检测。
Description
技术领域
本发明属于海洋仪器领域，涉及于水下滑翔机载温盐深测量仪的现场工作状态和日常维护的检测装置，具体涉及一种用于水下滑翔机载温盐深测量仪检测装置及检测方法。
背景技术
水下滑翔机是一种新型海洋观测平台，目前该型海洋观测平台已在国内得到广泛应用，相比于其他海洋观测平台，其具有成本低、效率高和全海况工作的独特优势。现有水下滑翔机以搭载温盐深测量仪进行海域剖面观测为主要的应用方式，因此其所搭载的温盐深检测仪的工作状态直接影响了水下滑翔机是否能够完成观测任务。
在水下滑翔机执行现场调查观测任务时，需要在现场对水下滑翔机及其搭载温盐深仪进行检测，以确保系统的工作状态正常。目前海上现场对水下滑翔机的检测已经具有充足的技术手段，而对于执行观测的温盐深检测仪尚缺乏有效的现场检测技术手段，目前，对温盐深检测仪进行检测，需要将温盐深检测仪从水下滑翔机拆下来，采用通电检测是否有数据输出的方式进行检测，这种方式只能确定仪器能够工作，而不能判断其测量数据是否正常，这直接影响所使用水下滑翔机的现场观测数据质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种用于水下滑翔机载温盐深测量仪检测装置及检测方法，该检测装置构成简单、操作简便、可实现现场检测、有助于实现对水下滑翔机载温盐深测量仪工作状态的快速分析；该检测方法易于实现。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：
一种用于水下滑翔机载温盐深测量仪快速检测装置，其特征在于：包括测试水箱、标准测量仪器、潜水泵、搅拌装置、数据记录设备，直流供电模块；所述标准测量仪器、潜水泵和搅拌装置设置于测试水箱内，所述数据记设备和直流供电模块设置于测试水箱外；
所述测试水箱采用耐海水腐蚀的非金属材料制作，且外侧设置有保温层，测试水箱内部装入有纯净的天然海水或者配置海水；测试水箱的侧壁上安装有用于数据通信的水密接插件和用于直流供电的水密接插件；
所述标准测量仪器采用与水下滑翔机载温盐深测量仪同类型的标准温盐深测量仪，所述潜水泵采用微小型恒流潜水泵，所述潜水泵的出水端与标准测量仪器的进水端通过第一管路连接，标准测量仪器的出水端与水下滑翔机载温盐深测量仪通过第二管路连接，水下滑翔机载温盐深测量仪的出水端通过第三管路与测试水箱的内部连接，形成串联式检测回路，所述第二管路和第三管路分别穿经水箱顶部的两个预留孔；
所述搅拌装置与测试水箱的侧壁固定连接，搅拌装置由恒流电机、与恒流电机输出端连接的呈竖向设置搅拌轴及安装在搅拌轴下端的搅拌叶轮构成，恒流电机设置在测试水箱内水面的上方，搅拌叶轮伸入到水体内；
所述直流供电电源采用电源转化器，与用于直流供电的水密接头外连接；恒流电机、潜水泵及标准测量仪器各自通过防水电缆与用于直流供电的水密接插件内连接；标准测量仪器的数据接口通过经由数据通信的水密接插件连接的数据线与数据记录设备连接，用于输出标准参考温度值和电导率数据，其中位于测试水箱内的数据线采用防水数据线；水下滑翔机载温盐深测量仪的数据接口通过数据线与数据记录设备连接，用于输出测量仪器的测量温度值和电导率数据。
进一步的，所述数据记录仪采用但不限于便携式计算机或者台式计算机。
一种用于水下滑翔机载温盐深测量仪快速检测方法，其特征在于：基于上述检测装置，本检测方法是采用同一测试海水进行的快速检测，是基于同一盐度下海水温度和电导率之间的比例关系进行的，海水电导率随温度变化而成比例变化。因此，在一定的温度偏差范围内，对应的电导率也在同一偏差范围内；在检测过程中记录数据，进行数据分析实现对被测温盐深测量仪测量偏差和测量重复性的分析，过程如下：
S1在启动潜水泵和恒流电机后，先进行水体温度是否适合进行检测的判断，具体的：
根据标准测量仪器检测到的测试水箱内的水体温度来判断测试水箱的水体温场是否均匀，标准测量仪器按照1次/秒频率输出温度数据，当水体温度在10min内的连续测量数据的偏差在±0.05℃以内，表明水箱内温场稳定均匀，可以进行后续检测工作，其中：
ΔT≤|Tn-1-Tn| (1)
式中：
ΔT，测量温度的偏差值，单位：℃；
n，第n次的温度测量值，n＝1,2,3,……自然数；
Tn-1，第n-1的温度测量值，单位：℃；
Tn，第n的温度测量值，单位：℃；
S2当水箱内温场达到稳定均匀后，数据记录仪上位机实时接收标准测量仪器测得的水体温度和电导率数据及水下滑翔机载温盐深测量仪测得的水体温度和电导率数据，根据以下公式(2)分析水下滑翔机载温盐深测量仪的温度测量准确度，判断其工作状态：
ΔT≤|Tw-TG| (2)
式中：
ΔT，为测量温度的偏差值，单位：℃；
Tw，为标准测量仪器测得温度值，单位：℃；
TG，为水下滑翔机载温盐深测量仪测得水体温度值，单位：℃。
若ΔT≤0.5℃，表明温盐深测量仪的温度测量正常；否则需检查对应时刻的水箱温度是否存在波动大于±0.05℃的情况，若温度波动大于±0.05℃，则应重复步骤一进行水体温度是否适合进行检测的判断，若波动小于±0.05℃，则需将所检测温盐深测量仪进行计量校准处理；
根据以下公式(3)分析水下滑翔机载温盐深测量仪的电导率测量准确度，判断其工作状态：
ΔC＝|Cw-CG| (3)
式中：
ΔC，为电导率测量偏差，单位：mS/cm；
Cw，为标准测量仪器测得的电导率值，单位：mS/cm；
CG，为水下滑翔机载温盐深测量仪测得水体电导率值，单位：mS/cm。
若ΔC≤0.5mS/cm，表明温盐深测量仪的电导率测量正常；否则需检查对应时刻的水箱温度是否存在波动大于±0.05℃的情况，若温度波动大于±0.05℃，则应重复步骤一进行水体温度是否适合进行检测的判断，若波动小于±0.05℃，则需将所检测温盐深测量仪进行计量校准处理。
S3进行重复性分析，采用《JJF 1094-2002测量仪器特性评定》标准中的方法，基于测试过程中取得数据按照以下公式(4)计算，
式中：
Spar，为测量参数的测量重复性，par是温度或者电导率；
xi，为测量参数的第i次测量值，i＝1,2,3,……,n；
n，为测量次数；
根据本装置中水体的控温性能，水下滑翔机载温盐深测量仪的温度测量重复性应满足ST≤0.05℃，电导率测量重复性应满足SC≤0.05mS/cm；若重复性分析的结果满足要求，则所检测温盐深测量仪的稳定性满足要求，否则稳定性达不到要求，表明被检测温盐深测量仪存在检测异常。
本发明具有的优点和积极效果：
1、本发明检测装置区别于计量校准设备，不需要严格的外部配套设施和环境控制，提供了一个有限的一致化背景场，只需要使用海水即可完成快速的对水下滑翔机载温盐深测量仪的检测，可用于海上现场和日常维护，相比于现有仅采用通电测试的方法，可实现对温盐深测量仪工作状态的快速分析。
2、本发明检测装置构成简单、组装连接方便。
3、根据一定盐度下的海水温度和电导率的关系，实现采用同一水体进行检测是本检测方法的关键，本检测方法在检测水体温度达到均匀后，对标准测量仪器和水下滑翔机载温盐深测量仪测得的温度值和电导率值分别进行计算比对，从比对的结果获得对水下滑翔机载温盐深测量仪的检测，具有易于实现的优点，提高了检测的准确性。
附图说明
图1是本发明快速检测装置的连接示意图；
图2是本发明快速检测方法的工作流程。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种用于水下滑翔机载温盐深测量仪快速检测装置，请参见图1，其发明点为：包括测试水箱3、标准测量仪器10、潜水泵8、搅拌装置、数据记录设备16，直流供电模块13；所述标准测量仪器、潜水泵和搅拌装置设置于测试水箱内，所述数据记设备和直流供电模块设置于测试水箱外；
所述测试水箱采用耐海水腐蚀的非金属材料制作，且外侧设置有保温层，测试水箱内部装入有纯净的天然海水或者配置海水7。测试水箱的侧壁上安装有用于数据通信的水密接插件15和用于直流供电的水密接插件14。
所述标准测量仪器采用与水下滑翔机载温盐深测量仪同类型的标准温盐深测量仪，所述潜水泵采用微小型恒流潜水泵，所述潜水泵的出水端与标准测量仪器的进水端通过第一管路9连接，标准测量仪器的出水端与水下滑翔机载温盐深测量仪1通过第二管路111414连接，水下滑翔机载温盐深测量仪的出水端通过第三管路2与测试水箱的内部连接，形成串联式检测回路，所述第二管路和第三管路分别穿经水箱顶部的两个预留孔。
所述搅拌装置与测试水箱的侧壁固定连接，搅拌装置由恒流电机4、与恒流电机输出端连接的呈竖向设置搅拌轴5及安装在搅拌轴下端的搅拌叶轮6构成，恒流电机设置在测试水箱内水面的上方，搅拌叶轮伸入到水体内。
所述直流供电电源采用电源转化器，与用于直流供电的水密接头外连接；恒流电机、潜水泵及标准测量仪器各自通过防水电缆与用于直流供电的水密接插件内连接，防水电缆在附图中未示意图。标准测量仪器的数据接口通过经由数据通信的水密接插件连接的数据线与数据记录设备连接，用于输出标准参考温度值和电导率数据，其中位于测试水箱内的数据线采用防水数据线12。水下滑翔机载温盐深测量仪的数据接口通过数据线与数据记录设备连接，用于输出测量仪器的测量温度值和电导率数据。
一种用于水下滑翔机载温盐深测量仪快速检测方法，请参见图2，基于上述检测装置，本检测方法是采用同一测试海水进行的快速检测，是基于同一盐度下海水温度和电导率之间的比例关系进行的，海水电导率随温度变化而成比例变化。因此，在一定的温度偏差范围内，对应的电导率也在同一偏差范围内；在检测过程中记录数据，进行数据分析实现对被测温盐深测量仪测量偏差和测量重复性的分析，过程如下：
S1在启动潜水泵和恒流电机后，先进行水体温度是否适合进行检测的判断，具体的：
根据标准测量仪器检测到的测试水箱内的水体温度来判断测试水箱的水体温场是否均匀，标准测量仪器按照1次/秒频率输出温度数据，当水体温度在10min内的连续测量数据的偏差在±0.05℃以内，表明水箱内温场稳定均匀，可以进行后续检测工作，其中：
ΔT≤|Tn-1-Tn| (1)
式中：
ΔT，测量温度的偏差值，单位：℃；
n，第n次的温度测量值，n＝1,2,3,……自然数；
Tn-1，第n-1的温度测量值，单位：℃；
Tn，第n的温度测量值，单位：℃；
S2当水箱内温场达到稳定均匀后，数据记录仪上位机实时接收标准测量仪器测得的水体温度和电导率数据及水下滑翔机载温盐深测量仪测得的水体温度和电导率数据，根据以下公式(2)分析水下滑翔机载温盐深测量仪的温度测量准确度，判断其工作状态：
ΔT≤|Tw-TG| (2)
式中：
ΔT，为测量温度的偏差值，单位：℃；
Tw，为标准测量仪器测得温度值，单位：℃；
TG，为水下滑翔机载温盐深测量仪测得水体温度值，单位：℃。
若ΔT≤0.5℃，表明温盐深测量仪的温度测量正常；否则需检查对应时刻的水箱温度是否存在波动大于±0.05℃的情况，若温度波动大于±0.05℃，则应重复步骤一进行水体温度是否适合进行检测的判断，若波动小于±0.05℃，则需将所检测温盐深测量仪进行计量校准处理。
根据以下公式(3)分析水下滑翔机载温盐深测量仪的电导率测量准确度，判断其工作状态：
ΔC＝|Cw-CG| (3)
式中：
ΔC，为电导率测量偏差，单位：mS/cm；
Cw，为标准测量仪器测得的电导率值，单位：mS/cm；
CG，为水下滑翔机载温盐深测量仪测得水体电导率值，单位：mS/cm。
若ΔC≤0.5mS/cm，表明温盐深测量仪的电导率测量正常；否则需检查对应时刻的水箱温度是否存在波动大于±0.05℃的情况，若温度波动大于±0.05℃，则应重复步骤一进行水体温度是否适合进行检测的判断，若波动小于±0.05℃，则需将所检测温盐深测量仪进行计量校准处理。
S3进行重复性分析，采用《JJF 1094-2002测量仪器特性评定》标准中的方法，基于测试过程中取得数据按照以下公式(4)计算，
式中：
Spar，为测量参数的测量重复性，par是温度或者电导率；
xi，为测量参数的第i次测量值，i＝1,2,3,……,n；
n，为测量次数；
根据本装置中水体的控温性能，水下滑翔机载温盐深测量仪的温度测量重复性应满足ST≤0.05℃，电导率测量重复性应满足SC≤0.05mS/cm；若重复性分析的结果满足要求，则所检测温盐深测量仪的稳定性满足要求，否则稳定性达不到要求，表明被检测温盐深测量仪存在检测异常。
根据以上操作和数据分析结果，水下滑翔机载温盐深测量仪的检测结果包括：温度测量准确度和测量重复性，电导率测量准确度和测量重复性。
在上述整个检测过程中，搅拌装置一直处于工作状态，需要充分混合测试用海水，使水箱内温场快速达到并保持稳定均匀，并使水中的气泡充分释放，避免水中气泡进入测量水路导致的数据异常。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (3)
1.一种用于水下滑翔机载温盐深测量仪快速检测装置，其特征在于：包括测试水箱、标准测量仪器、潜水泵、搅拌装置、数据记录设备，直流供电模块；所述标准测量仪器、潜水泵和搅拌装置设置于测试水箱内，所述数据记设备和直流供电模块设置于测试水箱外；
所述测试水箱采用耐海水腐蚀的非金属材料制作，且外侧设置有保温层，测试水箱内部装入有纯净的天然海水或者配置海水；测试水箱的侧壁上安装有用于数据通信的水密接插件和用于直流供电的水密接插件；
所述标准测量仪器采用与水下滑翔机载温盐深测量仪同类型的标准温盐深测量仪，所述潜水泵采用微小型恒流潜水泵，所述潜水泵的出水端与标准测量仪器的进水端通过第一管路连接，标准测量仪器的出水端与水下滑翔机载温盐深测量仪通过第二管路连接，水下滑翔机载温盐深测量仪的出水端通过第三管路与测试水箱的内部连接，形成串联式检测回路，所述第二管路和第三管路分别穿经水箱顶部的两个预留孔；
所述搅拌装置与测试水箱的侧壁固定连接，搅拌装置由恒流电机、与恒流电机输出端连接的呈竖向设置搅拌轴及安装在搅拌轴下端的搅拌叶轮构成，恒流电机设置在测试水箱内水面的上方，搅拌叶轮伸入到水体内；
所述直流供电电源采用电源转化器，与用于直流供电的水密接头外连接；恒流电机、潜水泵及标准测量仪器各自通过防水电缆与用于直流供电的水密接插件内连接；标准测量仪器的数据接口通过经由数据通信的水密接插件连接的数据线与数据记录设备连接，用于输出标准参考温度值和电导率数据，其中位于测试水箱内的数据线采用防水数据线；水下滑翔机载温盐深测量仪的数据接口通过数据线与数据记录设备连接，用于输出测量仪器的测量温度值和电导率数据。
2.根据权利要求1所述的用于水下滑翔机载温盐深测量仪快速检测装置，其特征在于：所述数据记录仪采用便携式计算机或者台式计算机。
3.一种用于水下滑翔机载温盐深测量仪快速检测方法，其特征在于：基于权利要求1或2所述的用于水下滑翔机载温盐深测量仪快速检测装置；本检测方法是采用同一测试海水进行的快速检测，是基于同一盐度下海水温度和电导率之间的比例关系进行的，海水电导率随温度变化而成比例变化，因此，在一定的温度偏差范围内，对应的电导率也在同一偏差范围内；在检测过程中记录数据，进行数据分析实现对被测温盐深测量仪测量偏差和测量重复性的分析，过程如下：
S1在启动潜水泵和恒流电机后，先进行水体温度是否适合进行检测的判断，具体的：
根据标准测量仪器检测到的测试水箱内的水体温度来判断测试水箱的水体温场是否均匀，标准测量仪器按照1次/秒频率输出温度数据，当水体温度在10min内的连续测量数据的偏差在±0.05℃以内，表明水箱内温场稳定均匀，可以进行后续检测工作，其中：
ΔT≤|Tn-1-Tn| (1)
式中：
ΔT，测量温度的偏差值，单位：℃；
n，第n次的温度测量值，n＝1,2,3,……自然数；
Tn-1，第n-1的温度测量值，单位：℃；
Tn，第n的温度测量值，单位：℃；
S2当水箱内温场达到稳定均匀后，数据记录仪上位机实时接收标准测量仪器测得的水体温度和电导率数据及水下滑翔机载温盐深测量仪测得的水体温度和电导率数据，根据以下公式(2)分析水下滑翔机载温盐深测量仪的温度测量准确度，判断其工作状态：
ΔT≤|Tw-TG| (2)
式中：
ΔT，为测量温度的偏差值，单位：℃；
Tw，为标准测量仪器测得温度值，单位：℃；
TG，为水下滑翔机载温盐深测量仪测得水体温度值，单位：℃
若ΔT≤0.5℃，表明温盐深测量仪的温度测量正常；否则需检查对应时刻的水箱温度是否存在波动大于±0.05℃的情况，若温度波动大于±0.05℃，则应重复步骤一进行水体温度是否适合进行检测的判断，若波动小于±0.05℃，则需将所检测温盐深测量仪进行计量校准处理；
根据以下公式(3)分析水下滑翔机载温盐深测量仪的电导率测量准确度，判断其工作状态：
ΔC＝|Cw-CG| (3)
式中：
ΔC，为电导率测量偏差，单位：mS/cm；
Cw，为标准测量仪器测得的电导率值，单位：mS/cm；
CG，为水下滑翔机载温盐深测量仪测得水体电导率值，单位：mS/cm；
若ΔC≤0.5mS/cm，表明温盐深测量仪的电导率测量正常；否则需检查对应时刻的水箱温度是否存在波动大于±0.05℃的情况，若温度波动大于±0.05℃，则应重复步骤一进行水体温度是否适合进行检测的判断，若波动小于±0.05℃，则需将所检测温盐深测量仪进行计量校准处理；
S3进行重复性分析，采用《JJF 1094-2002测量仪器特性评定》标准中的方法，基于测试过程中取得数据按照以下公式(4)计算，
式中：
Spar，为测量参数的测量重复性，par是温度或者电导率；
xi，为测量参数的第i次测量值，i＝1,2,3,……,n；
n，为测量次数；
根据本装置中水体的控温性能，水下滑翔机载温盐深测量仪的温度测量重复性应满足ST≤0.05℃，电导率测量重复性应满足SC≤0.05mS/cm；若重复性分析的结果满足要求，则所检测温盐深测量仪的稳定性满足要求，否则稳定性达不到要求，表明被检测温盐深测量仪存在检测异常。
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2020
- 2020-03-23 CN CN202010205535.8A patent/CN111272824A/zh active Pending
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