RU2320975C1 - Method of measuring density of sea water at high depths from submarine - Google Patents
Method of measuring density of sea water at high depths from submarine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2320975C1 RU2320975C1 RU2006134946/28A RU2006134946A RU2320975C1 RU 2320975 C1 RU2320975 C1 RU 2320975C1 RU 2006134946/28 A RU2006134946/28 A RU 2006134946/28A RU 2006134946 A RU2006134946 A RU 2006134946A RU 2320975 C1 RU2320975 C1 RU 2320975C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sea water
- transducer
- temperature
- pressure
- probe
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования гидрофизических параметров морской воды и может быть использовано для измерения плотности морской воды.The invention relates to the field of research of hydrophysical parameters of sea water and can be used to measure the density of sea water.
Практика современных океанологических исследований показывает, что при решении ряда задач необходимы прецизионные измерения и оперативная обработка различной гидрофизической информации в реальном масштабе времени на борту носителя аппаратуры при длительной эксплуатации. Основной целью подобных исследований является построение информационных карт гидрологических полей, изучение их временной и пространственной изменчивости, тонкой структуры, выявление аномальных гидрофизических зон и др.The practice of modern oceanographic research shows that in solving a number of problems, precision measurements and operational processing of various hydrophysical information in real time on board the equipment carrier during long-term operation are necessary. The main goal of such studies is to build information maps of hydrological fields, study their temporal and spatial variability, fine structure, identify abnormal hydrophysical zones, etc.
Эффективность океанологических исследований определяется техническими характеристиками используемой измерительной техники - диапазоном измерений гидрофизических параметров, чувствительностью, погрешностью измерений, а также надежностью измерительных средств и состоянием их метрологического обеспечения.The effectiveness of oceanological research is determined by the technical characteristics of the measuring equipment used - the range of measurements of hydrophysical parameters, sensitivity, measurement error, as well as the reliability of the measuring instruments and the state of their metrological support.
Известны различные системы, предназначенные для анализа состояния морской среды [1-10], содержащие преобразователи гидрохимико-физических параметров водной среды и регистрирующую аппаратуру. Аппаратура обеспечивает сбор и обработку данных с преобразователей гидрофизических параметров и регистрацию результатов обработки.Various systems are known for analyzing the state of the marine environment [1-10], containing transducers of hydrochemical and physical parameters of the aquatic environment and recording equipment. The equipment provides the collection and processing of data from transducers of hydrophysical parameters and the registration of processing results.
Известно устройство для контроля загрязнений водной среды, раскрытое в описании изобретения [11], содержащее датчик электропроводности, датчик температуры, датчик водородного показателя, датчик окислительно-восстановительного потенциала, ионоселективный датчик и датчик растворенного кислорода. Это устройство позволяет повысить достоверность контроля загрязнений водной среды за счет расширения функциональных возможностей путем классификации загрязнений по группам.A device for controlling water pollution, disclosed in the description of the invention [11], comprising a conductivity sensor, a temperature sensor, a hydrogen indicator, a redox sensor, an ion-selective sensor and a dissolved oxygen sensor. This device allows you to increase the reliability of the control of water pollution by expanding the functionality by classifying pollution into groups.
Одним из основных параметров морской воды является ее плотность. Известно, что плотность морской воды зависит от ее солености, температуры и гидростатического давления. Поэтому способ измерения плотности морской воды включает измерение солености морской воды, ее температуры и гидростатического давления с последующим расчетом плотности по известным формулам. Указанные параметры морской воды могут быть измерены с помощью зонда-батометра, посредством которого производят отбор глубинных проб морской воды, измерение ее температуры и давления с последующим определением солености морской воды на борту судна.One of the main parameters of sea water is its density. It is known that the density of sea water depends on its salinity, temperature and hydrostatic pressure. Therefore, the method of measuring the density of sea water includes measuring the salinity of sea water, its temperature and hydrostatic pressure, followed by calculation of the density according to known formulas. The indicated parameters of seawater can be measured using a bathometer probe, through which deep seawater samples are taken, its temperature and pressure are measured, followed by the determination of the salinity of sea water on board the vessel.
Недостатками такого способа измерения плотности являются большая трудоемкость и низкая оперативность измерений.The disadvantages of this method of measuring density are the large complexity and low measurement efficiency.
Наиболее близким к предлагаемому и выбранным в качестве прототипа является способ измерения плотности морской воды, раскрытый в описании измерительной системы химико-физических параметров водной среды автоматической [12], включающий измерение температуры, давления и удельной электрической проводимости морской воды при помощи системы, содержащей по меньшей мере один преобразователь гидрохимико-физических параметров водной среды, включающий в себя контактный преобразователь удельной электрической проводимости водной среды, преобразователь температуры, преобразователь водородного показателя, преобразователь значения окислительно-восстановительного потенциала, электрод сравнения, преобразователь массовой концентрации растворенного кислорода, преобразователь глубины, автономный двуполярный источник напряжения питания, запитывающий повторители напряжения, входящие в состав преобразователя водородного показателя, преобразователя значения окислительно-восстановительного потенциала и электрода сравнения, и аналого-цифровой преобразователь с контроллером интерфейса RS-485 на выходе, а также связанную с преобразователем гидрофизических параметров морской среды электронно-вычислительную машину (ЭВМ) с клавиатурой, подключенной к входу-выходу ЭВМ для подключения клавиатуры, и устройством отображения информации (УОИ), подключенным к выходу ЭВМ для подключения УОИ, при этом первичные измерительные преобразователи контактного преобразователя удельной электрической проводимости водной среды, преобразователя температуры, преобразователя водородного показателя, преобразователя значения окислительно-восстановительного потенциала, преобразователя массовой концентрации растворенного кислорода и преобразователя глубины, а также электрод сравнения, общий для преобразователя водородного показателя и преобразователя значения окислительно-восстановительного потенциала, установлены в передней части герметичного цилиндрического корпуса преобразователя гидрохимико-физических параметров водной среды, выполненного из материала, стойкого к воздействию агрессивной среды, первичный измерительный преобразователь (ПИП) контактного преобразователя удельной электрической проводимости водной среды имеет форму обтекаемого тела вращения, расположен соосно корпусу преобразователя гидрохимико-физических параметров водной среды и содержит пару токовых электродов, один из которых имеет круглую форму и расположен в носовой части ПИП контактного преобразователя удельной электрической проводимости, а другой образован корпусом ПИП контактного преобразователя удельной электрической проводимости, и пару кольцевых потенциальных электродов, расположенных между токовыми электродами соосно этим электродам и изолированных один от другого и от токовых электродов, ПИП преобразователя температуры выполнен из тонкой изолированной медной проволоки, расположенной между двумя полыми тонкостенными цилиндрами, один из которых образован выступом в корпусе ПИП преобразователя температуры, а другой герметично скреплен, преимущественно сварен лазерной сваркой, с первым полым тонкостенным цилиндром и корпусом ПИП преобразователя температуры, в котором выполнены наклонные отверстия для протекания жидкости внутри первого полого тонкостенного цилиндра, ПИП преобразователя водородного показателя выполнен в виде электрода для определения водородного показателя, к которому подключен повторитель напряжения электрода для определения водородного показателя, ПИП преобразователя значения окислительно-восстановительного потенциала выполнен в виде платинового электрода для определения значения окислительно-восстановительного потенциала, к которому подключен повторитель напряжения платинового электрода для определения значения окислительно-восстановительного потенциала, ПИП преобразователя массовой концентрации растворенного кислорода выполнен в виде двухэлектродной ячейки для определения массовой концентрации растворенного кислорода, к выходу которой подключен преобразователь ток-напряжение, ПИП преобразователя глубины выполнен в виде тензометрического мостового преобразователя давления, первичные измерительные преобразователи преобразователя температуры, преобразователя водородного показателя, преобразователя значения окислительно-восстановительного потенциала, преобразователя массовой концентрации растворенного кислорода и преобразователя глубины, а также электрод сравнения расположены в передней части герметичного цилиндрического корпуса преобразователя гидрохимико-физических параметров водной среды вокруг ПИП контактного преобразователя удельной электрической проводимости водной среды, выходы контактного преобразователя удельной электрической проводимости водной среды, преобразователя температуры, преобразователя водородного показателя, преобразователя значения окислительно-восстановительного потенциала, электрода сравнения, преобразователя массовой концентрации растворенного кислорода и преобразователя глубины подключены к входам аналого-цифрового преобразователя, вход-выход контроллера интерфейса RS-485 соединен последовательным каналом связи с соответствующим входом-выходом электронно-вычислительной машины, которая расчетными методами на основе данных, получаемых от преобразователя гидрохимико-физических параметров водной среды, определяет плотность морской воды, а также осуществляет визуализацию обработанных результатов измерения, архивирование и документирование измерительной информации.Closest to the proposed and selected as a prototype is a method of measuring the density of sea water, disclosed in the description of the measuring system of the chemical-physical parameters of the aquatic environment automatic [12], including measuring the temperature, pressure and electrical conductivity of sea water using a system containing at least at least one converter of hydrochemical and physical parameters of the aqueous medium, including a contact converter of the specific electrical conductivity of the aqueous medium, a transform a temperature converter, a converter of a hydrogen indicator, a converter of a value of redox potential, a reference electrode, a converter of mass concentration of dissolved oxygen, a depth converter, an autonomous bipolar source of supply voltage, energizing voltage followers included in a converter of a hydrogen indicator, a converter of a value of redox potential and a reference electrode, and an analog-to-digital converter with an int controller RS-485 interface at the output, as well as an electronic computer (PC) connected to the converter of hydrophysical parameters of the marine environment with a keyboard connected to a computer input-output for connecting a keyboard and an information display device (UOI) connected to a computer output for connecting UOI, while the primary measuring transducers of the contact transducer of electrical conductivity of the aqueous medium, the temperature transducer, the transducer of the hydrogen indicator, the transducer value oxidize flax-reduction potential, a transformer of the mass concentration of dissolved oxygen and a depth transducer, as well as a reference electrode common to the transducer of the hydrogen index and the transducer, the values of the redox potential are installed in front of the sealed cylindrical body of the transducer of hydrochemical and physical parameters of the aqueous medium made of material resistant to aggressive environment, primary measuring transducer (PIP) contact the transducer of electrical conductivity of the aqueous medium has the shape of a streamlined body of revolution, located coaxially with the transducer housing of the hydrochemical and physical parameters of the aquatic environment and contains a pair of current electrodes, one of which is circular and located in the nose of the PIP of the contact transducer of electrical conductivity, and the other is formed by the housing PIP contact transducer specific electrical conductivity, and a pair of ring potential electrodes located between the current by electrodes aligned with these electrodes and isolated from one another and from the current electrodes, the PIP of the temperature transducer is made of a thin insulated copper wire located between two hollow thin-walled cylinders, one of which is formed by a protrusion in the body of the PIP of the temperature transducer, and the other is hermetically sealed, mainly laser-welded welding, with the first hollow thin-walled cylinder and the housing of the PIP of the temperature transducer, in which inclined holes are made for the flow of fluid inside of the first hollow thin-walled cylinder, the PIP of the converter of the hydrogen indicator is made in the form of an electrode for determining the hydrogen indicator, to which the voltage follower of the electrode for determining the hydrogen indicator is connected, the PIP of the converter of the value of the redox potential is made in the form of a platinum electrode to determine the value of the redox potential, to to which a platinum electrode voltage follower is connected to determine the oxidation reduction value Of potential potential, the PIP of the transducer of the mass concentration of dissolved oxygen is made in the form of a two-electrode cell for determining the mass concentration of dissolved oxygen, the current-voltage transducer is connected to the output of it, the PIP of the depth transducer is made in the form of a tensometric bridge pressure transducer, primary measuring transducers of the temperature transducer, the transducer of hydrogen indicator converter of the value of redox potential , a mass oxygen concentration transducer and a depth transducer, as well as a reference electrode are located in the front of the sealed cylindrical body of the transducer of hydrochemical and physical parameters of the aqueous medium around the PIP of the contact transducer of electrical conductivity of the aqueous medium, the outputs of the contact transducer of electrical conductivity of the aqueous medium, temperature transducer, hydrogen indicator converter, oxidation value converter the restoration potential, the reference electrode, the mass oxygen concentration transducer and the depth transducer are connected to the inputs of the analog-to-digital transducer, the input-output of the RS-485 interface controller is connected by a serial communication channel to the corresponding input-output of an electronic computer, which is calculated using data received from the transducer of hydrochemical-physical parameters of the aquatic environment, determines the density of sea water, and also implements processed measurement results, archiving and documentation of measurement data.
Недостатками способа-прототипа является ограниченная глубина, на которой возможны измерения, определяемая глубиной погружения носителя, на котором установлена система.The disadvantages of the prototype method is the limited depth at which measurements are possible, determined by the immersion depth of the medium on which the system is installed.
Задачей, решаемой изобретением, является создание способа измерения плотности морской воды на большой глубине без необходимости погружения носителя на эту глубину.The problem solved by the invention is the creation of a method for measuring the density of sea water at great depths without the need to immerse the carrier at this depth.
Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения плотности морской воды на большой глубине заключается в том, что измеряют соленость морской воды, температуру морской воды и давление, при этом значение плотности морской воды определяют расчетным путем, измерение солености морской воды производят на глубине, превышающей глубину галаклина при помощи средств измерения, расположенных на подводном носителе, температуру морской воды и давление измеряют с помощью зонда, причем при расчете значения плотности морской воды значение солености принимают равным значению солености, измеренному с помощью средств измерения, расположенных на подводном носителе.The essence of the invention lies in the fact that the method of measuring the density of sea water at great depths consists in measuring the salinity of sea water, the temperature of sea water and pressure, while the density of sea water is determined by calculation, the measurement of salinity of sea water is carried out at a depth exceeding the depth of galaklin using measuring instruments located on an underwater carrier, the temperature of sea water and pressure are measured using a probe, and when calculating the density of sea water, the value salinity is taken equal to the value of salinity, measured using measuring instruments located on an underwater carrier.
Зонд может быть буксируемым при помощи подводного носителя или может использоваться обрывной зонд.The probe may be towed using an underwater vehicle, or a breakaway probe may be used.
Зонд сбрасывается с подводного носителя. Перед сбрасыванием обрывного зонда производят калибровку средств измерения, расположенных на зонде по данным средств измерений, расположенных на подводном носителе.The probe is dropped from the underwater carrier. Before dropping the breakaway probe, calibrate the measuring instruments located on the probe according to the measuring instruments located on the underwater carrier.
Способ может быть реализован при помощи системы для плотности морской воды, содержащей размещаемые на подводном носителе преобразователь удельной электрической проводимости морской воды, преобразователь температуры, преобразователь давления, подключенные к аналого-цифровому преобразователю (АЦП), при этом преобразователь удельной электрической проводимости морской воды содержит первичный измерительный преобразователь (ПИП) удельной электрической проводимости морской воды и измерительный усилитель, преобразователь температуры содержит ПИП температуры и измерительный усилитель, преобразователь давления содержит ПИП давления и измерительный усилитель, выход АЦП подключен к вычислительному устройству, а также содержащей обрывной зонд или буксируемый зонд, на котором расположены ПИП температуры зонда и ПИП давления зонда, выходы которых подключены к измерительным усилителям, расположенным на подводном носителе, выходы которых подключены к АЦП, выход вычислительного устройства является выходом данных системы для измерения плотности морской воды.The method can be implemented using a system for the density of sea water, containing placed on an underwater carrier transducer of electrical conductivity of seawater, a temperature transducer, pressure transducer connected to an analog-to-digital converter (ADC), while the transducer of electrical conductivity of sea water contains primary measuring transducer (PIP) of electrical conductivity of sea water and measuring amplifier, temperature transducer with holds a temperature PIP and a measuring amplifier, the pressure transmitter contains a pressure PIP and a measuring amplifier, the ADC output is connected to a computing device, as well as containing an intermittent probe or a towed probe, on which there are a probe temperature PIP and a probe pressure PIP, the outputs of which are connected to measuring amplifiers, located on an underwater carrier, the outputs of which are connected to the ADC, the output of the computing device is the data output of the system for measuring the density of sea water.
Способ также может быть реализован при помощи системы для измерения плотности морской воды, содержащей размещаемые на подводном носителе преобразователь удельной электрической проводимости морской воды, преобразователь температуры, преобразователь давления, подключенные к АЦП, при этом преобразователь удельной электрической проводимости морской воды содержит ПИП удельной электрической проводимости морской воды и измерительный усилитель, преобразователь температуры содержит ПИП температуры и измерительный усилитель, преобразователь давления содержит ПИП давления и измерительный усилитель, выход АЦП подключен к вычислительному устройству, а также содержащей обрывной зонд или буксируемый зонд, на котором расположены ПИП температуры зонда и ПИП давления зонда, выходы которых подключены к измерительным усилителям, расположенным также на зонде, выходы которых подключены к АЦП зонда, выход АЦП зонда является выходом цифрового канала связи и соединен с соответствующим входом вычислительного устройства, выход вычислительного устройства является выходом данных системы для измерения плотности морской воды.The method can also be implemented using a system for measuring the density of sea water, containing a transducer of electrical conductivity of sea water placed on an underwater carrier, a temperature transducer, a pressure transducer connected to the ADC, while the transducer of electrical conductivity of sea water contains a PIC of electrical conductivity of sea water and a measuring amplifier, a temperature converter contains a temperature PIP and a measuring amplifier, a converter The pressure transmitter contains a pressure PIP and a measuring amplifier, the ADC output is connected to a computing device, as well as containing a breakaway probe or a towed probe, on which the probe temperature PIP and probe pressure PIP are located, the outputs of which are connected to measuring amplifiers located also on the probe, the outputs of which connected to the ADC of the probe, the output of the ADC of the probe is the output of a digital communication channel and connected to the corresponding input of the computing device, the output of the computing device is the system data output emy for measuring the density of seawater.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображена функциональная схема системы для измерения гидрофизических параметров морской воды (два варианта). На фиг.1 приведена функциональная схема системы для измерения гидрофизических параметров морской воды, в которой зонд связан с подводным носителем аналоговым каналом связи, а на фиг.2 приведена функциональная схема системы для измерения гидрофизических параметров морской воды, в которой зонд связан с подводным носителем цифровым каналом связи.The invention is illustrated by drawings, which depict a functional diagram of a system for measuring the hydrophysical parameters of sea water (two options). Figure 1 shows a functional diagram of a system for measuring the hydrophysical parameters of sea water, in which the probe is connected to an underwater carrier by an analog communication channel, and figure 2 shows a functional diagram of a system for measuring the hydrophysical parameters of sea water, in which the probe is connected to an underwater carrier by digital communication channel.
На чертежах обозначено:In the drawings indicated:
1 - ПИП удельной электрической проводимости морской воды;1 - PIP specific electrical conductivity of sea water;
2 - измерительный усилитель;2 - measuring amplifier;
3 - преобразователь удельной электрической проводимости морской воды;3 - transducer of electrical conductivity of sea water;
4 - ПИП температуры;4 - PIP temperature;
5 - измерительный усилитель;5 - measuring amplifier;
6 - преобразователь температуры;6 - temperature transducer;
7 - ПИП давления;7 - PIP pressure;
8 - измерительный усилитель;8 - measuring amplifier;
9 - преобразователь давления;9 - pressure transducer;
10 - АЦП;10 - ADC;
11 - вычислительное устройство;11 - computing device;
12 - ПИП температуры зонда;12 - PIP probe temperature;
13 - ПИП давления зонда;13 - PIP pressure probe;
14 - обрывной зонд;14 - breakaway probe;
15 - измерительный усилитель;15 - measuring amplifier;
16 - измерительный усилитель;16 - measuring amplifier;
17 - выход данных;17 - data output;
18 - АЦП зонда.18 - ADC probe.
В качестве вычислительного устройства 11 может использоваться микропроцессор, микроконтроллер или электронно-вычислительная машина (ЭВМ). Вычислительное устройство 11 может быть оснащено устройствами ввода и вывода, позволяющими отображать результаты измерений и задавать различные режимы измерений.As the
Измерительные усилители 2, 5, 8, 15, 16 выполнены по известным схемам, например в виде мостовых усилителей.
В системе по схеме фиг.2 АЦП 18 зонда выполнен в виде АЦП со встроенным адаптером цифрового канала связи. При этом зонд 14 имеет собственный автономный источник питания.In the system according to the scheme of figure 2, the
Передачу данных, полученных при помощи средств измерения, расположенных на зонде, могут осуществлять по беспроводному гидроакустическому каналу связи.The data obtained by means of measuring instruments located on the probe can be transmitted via a wireless sonar communication channel.
Способ реализуется следующим образом. Подводный носитель опускается на глубину, превышающую глубину галаклина. Производятся измерения электрической проводимости морской воды, температуры и давления при помощи соответственно преобразователя 3 удельной электрической проводимости морской воды, преобразователя 6 температуры и преобразователя 9 давления. Результаты измерений преобразуются в АЦП 10 в цифровую форму и передаются в вычислительное устройство 11. При помощи ПИП 12 температуры зонда и ПИП 13 давления зонда, а также измерительных усилителей 15 и 16 также производится измерение температуры и давления. Результаты измерений также преобразуются в АЦП 10 в цифровую форму и передаются в вычислительное устройство 11. Вычислительное устройство 11 на основании данных, полученных от преобразователя 6 температуры и преобразователя 9 давления, осуществляет вычисление поправок для измерений, осуществляемых зондом 14. Поправки могут вычисляться, например, как разность между значениями, получаемыми при помощи средства измерения зонда, и значениями, получаемыми при помощи средств подводного носителя. При дальнейших измерениях средствами зонда используются значения, равные разности между значениями, получаемыми от средств измерений зонда и вычисленными поправками.The method is implemented as follows. The submarine carrier sinks to a depth greater than the depth of galaklin. The electrical conductivity of sea water, temperature and pressure are measured using a
Вычислительное устройство 11 осуществляет вычисление солености морской воды. Вычисление солености производится по шкале практической солености (ШПС-78) следующим образом:
определяется зависимость относительной электропроводности растворов нормальной воды от температуры rТ:the dependence of the relative electrical conductivity of normal water solutions on temperature r T is determined:
где χ - удельная электрическая проводимость, мСм/см;where χ is the electrical conductivity, mS / cm;
Т - температура, °С;T is the temperature, ° C;
определяется влияние гидростатического давления на относительную электропроводность Rp:the influence of hydrostatic pressure on the relative conductivity R p is determined:
где R - относительная электропроводность воды с соленостью S [‰], температурой T [°С] при давлении p [МПа] по отношению к стандартному раствору KCl при 15°С или эквивалентного ему раствора нормальной морской воды.where R is the relative electrical conductivity of water with salinity S [‰], temperature T [° С] at a pressure p [MPa] with respect to a standard KCl solution at 15 ° С or an equivalent solution of normal sea water.
χ(35,15,0)=42,11 мСм/см; χ (35.15.0) = 42.11 mS / cm;
определяется RT - относительная электропроводность воды с соленостью S [‰], температурой T [°С] при атмосферном давлении по отношению к раствору нормальной морской воды при той же температуреR T is determined - the relative electrical conductivity of water with salinity S [‰], temperature T [° С] at atmospheric pressure with respect to a solution of normal sea water at the same temperature
вычисляется практическая соленость S:the practical salinity S is calculated:
Производят сброс обрывного зонда 14 и начинают сбор данных, поступающих от зонда 14.Discharge the
На основании полученных данных строится зависимость плотности морской воды от глубины. При этом соленость морской воды считают не зависящей от глубины погружения зонда 14 и в расчетах используется значение практической солености S, полученное на основании данных измерения электрической проводимости морской воды, температуры и давления соответственно преобразователем 3 удельной электрической проводимости морской воды, преобразователем 6 температуры и преобразователем 9 давления.Based on the data obtained, the dependence of the density of sea water on depth is constructed. The salinity of the sea water is considered to be independent of the immersion depth of the
Вычисление глубины производится в функции гидростатического давления с учетом широты следующим образом:Depth is calculated as a function of hydrostatic pressure, taking into account latitude, as follows:
, ,
где p - гидростатическое давление, МПа;where p is the hydrostatic pressure, MPa;
φ - географическая широта, градусы.φ - geographical latitude, degrees.
Плотность морской среды вычисляют по международному уравнению состояния морской воды УС-80.The density of the marine environment is calculated according to the international equation of state of the sea water US-80.
Плотность ρ (кг/м3) морской воды в функции практической солености S, температуры T и гидростатического давления p определяют по формулеThe density ρ (kg / m 3 ) of sea water as a function of practical salinity S, temperature T and hydrostatic pressure p is determined by the formula
, ,
где K(S, T, p) - средний модуль упругости морской воды;where K (S, T, p) is the average elastic modulus of sea water;
ρ - плотность, кг/м3;ρ is the density, kg / m 3 ;
T - температура, °С;T is the temperature, ° C;
S - соленость, ‰;S is the salinity, ‰;
p - гидростатическое давление, МПа.p - hydrostatic pressure, MPa.
Плотность морской воды при атмосферном давлении (p=0) определяют по соотношениюThe density of sea water at atmospheric pressure (p = 0) is determined by the ratio
, ,
где b0=8,24493·10-1; b1=-4,0899·10-3; b2=7,6438·10-5; b3=-8,2467·10-7; b4=5,3875·10-9; c0=-5,72466·10-3; c1=1,0227·10-4; с2=-1,6546·10-6; d0=4,8314·10-4.where b 0 = 8.24493 · 10 -1 ; b 1 = -4.0899 · 10 -3 ; b 2 = 7.6438 · 10 -5 ; b 3 = -8.2467 · 10 -7 ; b 4 = 5.3875 · 10 -9 ; c 0 = -5.72466 · 10 -3 ; c 1 = 1.0227 · 10 -4 ; s 2 = -1.6546 · 10 -6 ; d 0 = 4.8314 · 10 -4 .
Плотность эталонной чистой среднеокеанической воды ρω определяют по формулеThe density of the reference pure mid-ocean water ρ ω is determined by the formula
где a0=999,842594; a1=6,793952·10-2; a2=-9,095290·10-3; a3=1,001685·10-4; a4=-1,120083·10-6; a5=6,536332·10-9.where a 0 = 999.842594; a 1 = 6.793952 · 10 -2 ; a 2 = -9.095290 · 10 -3 ; a 3 = 1.001685 · 10 -4 ; a 4 = -1.120083 · 10 -6 ; a 5 = 6.536332 · 10 -9 .
Средний модуль упругости морской воды определяют по формулеThe average elastic modulus of sea water is determined by the formula
где K(S,T,0)=Kω+(f0+f1T+f2T2+f3T3)S+(g0+g1T+g2T2)S3/2;where K (S, T, 0) = K ω + (f 0 + f 1 T + f 2 T 2 + f 3 T 3 ) S + (g 0 + g 1 T + g 2 T 2 ) S 3/2 ;
f0=5,46746; f1=-6,03459·10-2; f2=1,09987·10-3; f3=-6,1670·10-6;f 0 = 5.46746; f 1 = -6.03459 · 10 -2 ; f 2 = 1.09987 · 10 -3 ; f 3 = -6.1670 · 10 -6 ;
g0=7,944·10-3; g1=1,6483·10-3; g2=-5,3009·10-5;g 0 = 7.944 · 10 -3 ; g 1 = 1,6483 · 10 -3 ; g 2 = -5.3009 · 10 -5 ;
A=Aω+(i0+i1T+i2T2)S+j0S3/2;A = A ω + (i 0 + i 1 T + i 2 T 2 ) S + j 0 S 3/2 ;
i0=2,2838·10-3; i1=-1,0981·10-5; i2=-1,6078·10-6; j0=1,91075·10-4;i 0 = 2.2838 · 10 -3 ; i 1 = -1.0981 · 10 -5 ; i 2 = -1.6078 · 10 -6 ; j 0 = 1.91075 · 10 -4 ;
B=Bω+(m0+m1T+m2T2)S;B = B ω + (m 0 + m 1 T + m 2 T 2 ) S;
m0=-9,9348·10-6; m1=2,0816·10-7; m2=9,1697·10-9;m 0 = -9.9348 · 10 -6 ; m 1 = 2.0816 · 10 -7 ; m 2 = 9.1697 · 10 -9 ;
Kω=e0+e1T+e2T2+e3T3+e4T4;K ω = e 0 + e 1 T + e 2 T 2 + e 3 T 3 + e 4 T 4 ;
e0=1965,221; e1=14,84206; e2=-2,327105·10-1; e3=1,360477·10-3;e 0 = 1965.221; e 1 = 14.84206; e 2 = -2.327105 · 10 -1 ; e 3 = 1,360477 · 10 -3 ;
e4=-5,155288·10-6;e 4 = -5.155288 × 10 -6;
Aω=h0+h1T+h2T2+h3T3;A ω = h 0 + h 1 T + h 2 T 2 + h 3 T 3 ;
h0=3,239908; h1=1,43713·10-3; h2=1,16092·10-4; h3=-5,77905·10-7;h 0 = 3.239908; h 1 = 1,43713 · 10 -3 ; h 2 = 1.16092 · 10 -4 ; h 3 = -5.77905 · 10 -7 ;
Bω=k0+k1T+k2T2;B ω = k 0 + k 1 T + k 2 T 2 ;
k0=8,50935·10-4; k1=-6,12239·10-5; k2=5,2787·10-7.k 0 = 8.50935 · 10 -4 ; k 1 = -6.12239 · 10 -5 ; k 2 = 5.2787 · 10 -7 .
Вычисленные данные о зависимости плотности морской воды передаются через выход 17 данных потребителям информации.The calculated data on the dependence of the density of seawater are transmitted through
Глубина галаклина определяется при погружении подводного носителя. В процессе погружения носителя производится непрерывное измерение солености морской воды и вычисление градиента солености. При достижении градиентом солености значения, меньшего заданного порога, принимается решение о достижении глубины, превышающей глубину галаклина. Порог может быть выбран равным 0.001‰/м.Galaklin depth is determined by immersion of an underwater carrier. During the immersion of the carrier, a continuous measurement of the salinity of sea water and the calculation of the salinity gradient are performed. When the gradient of salinity reaches a value less than a predetermined threshold, a decision is made to achieve a depth exceeding the depth of galaklin. The threshold can be selected equal to 0.001 ‰ / m.
Для определения глубины галаклина также может использоваться априорная (справочная) информация о распределении солености морской воды для данного района Мирового Океана, например данные о зависимости распределения солености морской воды по глубине, приведенные в [13]-[15].To determine the depth of galaklin, a priori (reference) information on the distribution of sea water salinity for a given region of the World Ocean can also be used, for example, data on the dependence of the distribution of sea water salinity over depth given in [13] - [15].
Таким образом, описанный способ может использоваться для определения плотности морской воды на глубинах, превосходящих глубину погружения подводного носителя. Представленные описание и чертеж позволяют реализовать способ с использованием известных средств, что характеризует изобретение как промышленно применимое.Thus, the described method can be used to determine the density of sea water at depths exceeding the immersion depth of the underwater carrier. The presented description and drawing allow you to implement the method using known means, which characterizes the invention as industrially applicable.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY
1. Буторин В.П. и др. Аппаратура сбора и обработки информации для автоматических контрольно-замерных станций систем контроля окружающей среды типа "АНКОС" / Сб. докл. Семинар Автоматизация контроля загрязнения окружающей Среды. - М.: МДНТП. - 1988.1. Butorin V.P. et al. Information acquisition and processing equipment for automatic monitoring and measuring stations of environmental monitoring systems of the ANKOS type / Sat. doc. Seminar Automation of pollution control. - M.: MDNTP. - 1988.
2. Система мониторинга качества воды / Нихон мусэн тихо // GRE Rev. - 1988, № 26. - С.14-20.2. Water quality monitoring system / Nihon musen quiet // GRE Rev. - 1988, No. 26. - S.14-20.
3. Система для мониторинга приповерхностных вод / Fukuchi Mitsuo, Hottori Hitoshi. - Proc. NIPR Symp. Polar Biol. - 1987, 1. - С.47-55.3. System for monitoring surface water / Fukuchi Mitsuo, Hottori Hitoshi. - Proc. NIPR Symp. Polar Biol. - 1987, 1. - S. 47-55.
4. Burr P. An instrumented underwater towed vehicle. Oceanology internationale 69. Conf. technical sessions, day 1. - Brighton. - 1969 (Англия).4. Burr P. An instrumented underwater towed vehicle. Oceanology internationale 69. Conf. technical sessions,
5. Analysis of Exploration of Mining Technology for Manganese Nodyles / Seabed Minerals Sessions. - Vol.2. - United Ocean Economics and Technology Branch (Published in cooperation with the United Nations by Graham & Trotman Ltd.). - 1984. - P.20, fig.3.5. Analysis of Exploration of Mining Technology for Manganese Nodyles / Seabed Minerals Sessions. - Vol. 2. - United Ocean Economics and Technology Branch (Published in cooperation with the United Nations by Graham & Trotman Ltd.). - 1984. - P.20, fig. 3.
6. Патент РФ № 2030747 на изобретение, МПК G01N 33/18, 1990 г.6. RF patent No. 2030747 for an invention, IPC G01N 33/18, 1990.
7. Свидет. РФ № 301 на полезную модель, МПК В63В 38/00, 1993 г.7. Witness. RF № 301 for a utility model, IPC В63В 38/00, 1993
8. Свидет. РФ № 2797 на полезную модель, МПК В63В 35/00, 1996 г.8. Witness. RF № 2797 for a utility model, IPC В63В 35/00, 1996
9. Свидет. РФ № 3041 на полезную модель, МПК G01N 27/00, 1996 г.9. Witness. RF № 3041 for a utility model, IPC G01N 27/00, 1996
10. Авт. свидет. СССР № 1029063 на изобретение, МПК G01N 27/02, 1981 г.10. Auth. witness USSR No. 1029063 for invention, IPC G01N 27/02, 1981
11. Патент РФ № 1837217 на изобретение, МПК G01N 27/00, 1990 г.11. RF patent No. 1837217 for invention, IPC G01N 27/00, 1990
12. Свидет. РФ № 29376 на полезную модель, МПК G01N 27/00, 2003 г. (прототип).12. The witness. RF № 29376 for a utility model, IPC G01N 27/00, 2003 (prototype).
13. Океанология. Физика океана. Т.1. Гиброфизика океана / отв. ред. В.М.Каменкович, А.С.Монин, М.: "Наука", 1978. С.14-25.13. Oceanology. Physics of the ocean. T.1. Hybrophysics of the ocean ed. V.M. Kamenkovich, A.S. Monin, M .: "Science", 1978. S.14-25.
14. Смирнов Г.Н. Океанология. Учебник для втузов. М.: "Высш. школа", 1974. С.17-23.14. Smirnov G.N. Oceanology Textbook for technical colleges. M .: "Higher school", 1974. S.17-23.
15. Богородский В.В., Гусев А.В., Доронин Ю.П., Кузнецова Л.П., Шифрин К.С. Физика океана. Л.: "Гидрометеоиздат", 1978. С.137-139.15. Bogorodsky V.V., Gusev A.V., Doronin Yu.P., Kuznetsova L.P., Shifrin K.S. Physics of the ocean. L .: "Hydrometeoizdat", 1978. P.137-139.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006134946/28A RU2320975C1 (en) | 2006-10-04 | 2006-10-04 | Method of measuring density of sea water at high depths from submarine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006134946/28A RU2320975C1 (en) | 2006-10-04 | 2006-10-04 | Method of measuring density of sea water at high depths from submarine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2320975C1 true RU2320975C1 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=39366378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006134946/28A RU2320975C1 (en) | 2006-10-04 | 2006-10-04 | Method of measuring density of sea water at high depths from submarine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2320975C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767024C1 (en) * | 2021-06-15 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) | Method for measuring liquid density |
-
2006
- 2006-10-04 RU RU2006134946/28A patent/RU2320975C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767024C1 (en) * | 2021-06-15 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) | Method for measuring liquid density |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2980576A1 (en) | Electrochemical sensor system and sensing method | |
JP6503186B2 (en) | Specimen sensing device | |
CN103954736B (en) | Real-time micro-fluidic chip biochemical detection device under water | |
US20050252790A1 (en) | Electrochemical sensor system and sensing method | |
Tercier-Waeber et al. | Submersible voltammetric probes for in situ real-time trace element measurements in surface water, groundwater and sediment-water interface | |
dos Santos et al. | An electrochemical analyzer for in situ flow determination of Pb (II) and Cd (II) in lake water with on-line data transmission and a global positioning system | |
EP2169396B1 (en) | Electrochemical method for detecting boron in water | |
JP2016188818A (en) | Method and device for measuring ph of solution under test | |
CN204631135U (en) | A kind of aqueous solution conductivity detector | |
RU2313769C1 (en) | Method of measurement of speed of propagation of sound in sea water at big depth from submarine carrier | |
RU2320975C1 (en) | Method of measuring density of sea water at high depths from submarine | |
JP2948164B2 (en) | Deep sea pH sensor | |
CN106560709A (en) | Outburst water quality pollution source tracing system and outburst water quality pollution source tracing method | |
US8274293B2 (en) | Apparatus and method for measurement of pH over a wide range of pressure | |
Wiora et al. | Towards automation of measurement processes of surface water parameters by a remote-controlled catamaran | |
RU2334223C1 (en) | Conformable converter of sea water hydrophysical parameters | |
RU59256U1 (en) | SYSTEM FOR MEASURING HYDROPHYSICAL PARAMETERS OF SEA WATER | |
Whitfield | A Compact Potentiometric Sensor of Novel Design. In Situ Determination of pH, pS2−, and Eh | |
RU62705U1 (en) | CONFORMAL CONVERTER OF HYDROPHYSICAL PARAMETERS OF SEA WATER | |
RU29376U1 (en) | Automatic measuring system for chemical and physical parameters of the aquatic environment | |
RU58712U1 (en) | CONVERTER OF HYDROPHYSICAL PARAMETERS OF SEA WATER | |
US7130780B2 (en) | Method and instrument for electronically recording and imaging fluid washover via measuring characteristics of the fluid at multiple locations simultaneously | |
RU85660U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING HYDROPHYSICAL PARAMETERS OF SEA WATER | |
RU102263U1 (en) | WATER ENVIRONMENT MONITORING SYSTEM TO ENSURE SAFETY OF MARINE ACTIVITIES | |
RU2241981C1 (en) | Method for detecting movable water pollution source |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |