SU717633A1 - Способ автоматического определени в услови х океана параметров состо ни морской воды - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ АВТО УСЛОВИЯХ ОК Изобретение относитс  к области оке- aнoлoгичecкиk исследований и может быть использовано при построений автономных устройств дл  комплексных квазисинхрон- . ных параметров различных гидрофизических-полей Океана: темп.ературы, со/1ености и плотности.. ,. Известны способы определени  взаимосв занных гидрологических параметров морской воды путем измерени  текущих . значений электропроводности и температуры вычислени  других параметров, например солености, по различным эмпиричес КИМ формулам 1., Известен также способ автоматическо-. го определени  в услови х Океана параметров состо ни  морской воды; температуры , солености и плотности, путем синхронного измере1ш  текущих значений двух . МОРС ТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ В НА ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ . Й ВОДЫ . ...- -, циоиности, присущей измерител м температуры , он ограгшчивает пространственно . временное разрешение исследуемых гидрофизических полей, например, температуры и функционально св занных с ней солености и плотности. . .. Поэтому при исследовании тонкой Структуры, и, особенно, пульсагшонных составл ющих гидрофизических полей существующий способ не может обеспечить необходимое пространственно-временное разрешение при сохранении требуемой точности измерений. Цель предлагаемого изобретени  - повыщенйе быстродействи  и разрешающей способности при комплексном определении в кваз1феальном масщтабе времени средних ти распространегги  звука, после чего искомую величину вычисл ют по формуле: Ю КаХзв ОПТ - значение определ емого парагде J, метра (температуры, к 1; соленности , к 2; плотности, к 3) измер емые текущие значени  скорости распространени  звука опт - измер емые текущие значени  оптического показател  прелбм „.. , . лени : . .-..----r- m - пор док учета нелинейных св « . зей в аппроксимирующих полиномах; - заранее определ емые по извес ным табличным данным посто  ные коэффициенты. Выражение (1) представл ет собой по лином, степень m которого бйредёл ётс  необходимой точностью вычислений искомых параметров.., Значени  коэффициентов C(j попиноиа , дла каждого из определ емых параметров , вычисл ют методом наименьших квадратов по известному массиву табличных данных о взаимосв з х гидрофизичес ких полей и заранее завод т в додговременную пам ть вычислительного устройства . . :-. : . . ;,/- ,,,......„Значени  этих коэффициентов .могут быть также уточнены на основе градуиро вочных характеристик измерителей показётёл  .преломлени  и скорости звука, полученных а лабораторных услови х. На фиг 1, 2, 3, представлены график зависимости среднёКйадр1атиЧ1Ж й погрешности Ытрёделенй  солености, плотности 1 Т§йпёратуры, соответственно от точнос ти йЭйёренйй рпт-ичёско го показател  пре ; лрмлени  и скорости звука; на фиг. 4, 5, и 6 изображены графики зависимости солености, условной плотности и темпера турь o-faHOM алий показател  преломлени  и скО ростй звука. Из приведенных графиков {фиг. 1, 2 и З) видно, что при измерении показател  преломлени  с точностью 2 10 1и скорости звука с точностью 0,1 инструментальные погрешности определени  солености, плотности и температуры не превышают 2,ё ,- .из 3,5 10 €, соответственно.. Если точность измерени  скорости звука задать равной 0,02 м/сех, то ttot piefflHOeTt можно довести до значений не превъш1а.юших дл  солености. 9-Ю дл  плотности, 910 С - дл  температуры. Из приведенных графиков также видно, что при уменьшении температуры измер е .мой среды требовани  к точности измерени  скорости звука снижаютс  в 2-3 раза, .что особенно выгодно при исследовани х на больших глубинах, где средн   температура водных масс не превышает единиц градусов. Дл  грубой оценки зависимости солености , плотности и температуры от аномалий показател  преломлени  и скорости звука на фиг. 4, 5 и 6 приведены графики этих зависимостей, полученных расчетным путем на основе приведенного в качестве примера аппроксимирующего полинома третьей степени.. Таким образом , дл  автоматического определени  гидрологических параметров морской воды - температуры, солености и плотности синхронно измер ют величипреломлени  ны оптического показател  о.е (отно- с точностью не ниже 2.10 сительных единиц) и пространственным разрешением пор дка см-дцк и скорости распространени  звука с точностью 0,02г ОД м/сек при том же пространственном разрешении, а также вьгаисл ют искомые величины температуры, солености и плотности . Дл  реализации предлагаемого способа должны быть использованы измерители оптического показател  преломлением (например рефрактометрические или интерфе- ренционные) и скорости распространени  звука (например, магнитострикционные или пьезоэлектрические), обладающие высоким быстродействием при малом просмотровом объеме, благодар  чему обеспечиваетс  необходимое пространственновременное разрешение. Вычисление искомых параметров (температуры , солености и плотности) в соответствии с уравнением (1) может быть выполне.но, например использованием су« шествующих ЭВМ ограниченной мощности и быстродействи  (например, СЦРМ Карат , Экспресс-., Роса и т, п.). Пример; В качестве примера разработан аппроксимирующий полином третьей степени Относительно измер емых величин и определены значени  его коэффициентов дл  пересчета измеренных значений показател  преломлени  и скорости звука к значени м солености, плотности и температуры . Дл  уп следующие где л лпо„ , Попт uVjg V , 57176336 ощени  аппроксимации прин тыОпределены коэффициенты полинома пон ти :дл  зависимостей солености условной плот|-10 ; (опт Vти звука и показател  преломлени , т.е. -i43o)y аномали  плотности воды, в условных единицах (у.е.);к ( опт) , о к ij з е . плотность воды J в г/см ;где S - соленость в o/ooj аномали  показател  преломле- 0в температура, в °С; ни , в условных единицах, (у,е.)К - индекс параметра, значени  показатель преломлени  воды, .кбторого определ Еотс  в относительных единицах (о.е.) - коэффициенты членов полиноаномали  скорости звука в воде,ма. в условных единицах; . Полученные значени  полинома предскорость звука в воде, в м/сек.ставлены в таблице. Коэффициентыполинома . ности и температуры от аномалей скорости звука и показател  преломлени , т.е. 5 ,An); , ).

+ 1,45172 1 10 + 5,69286 10 + 5,38471 -10 + , + 4 2,70014 10 7,95943 1О 1,01228 1О + 3,53464 10 + ч-5 5,16695 -10 1,06012- 10 4,92972- 10 .+ 8,43176 10

Claims (1)

1. Максимальные погрешности аппроксимации по среднеквадратичной оценке составл ют: дл  солености не более 0, в диапазоне от 30 до 40 %о; дл  плотности не более 3-10 диапазоне от 1,019 до 1,032 дл  температуры не более 0,04°С в диапазоне от О до ЗО При необходимости уменьшение погрешностей достигаетс  увеличением степени аппроксимирующего полинома или сокра щением диапазона измерений. Также су-, щественно дальнейшее уточнение исходных эталонных табличных данных 1,15078 loV + 4,24447 10 + 4,45675 1 ,64564 + 4,59183 10 1,14792 1О 1,82782 Ю + 7,90807 Ю .6 ,17380 10 2 82251 10 2,05367- 10 2,30975- 10 .3,97895 10 1,87190 10 2,13224- 10 9,88452 -10 3,32837 1.0 4,44124 10 1,41972 10 ( см. Зубов Н. Н, Океанологические таблицы , ГИМИЗ, Л., 1957 и Таблицы дл  расчета скорости звука ь морской воде, УГС ВМФ, 1965),. которые в насто щее врем  известны с ограниченной точностью и  вл ютс  Основным источником погрешностей аппроксимации: Дл  определени  требовани  к точности измерителей на основе известных табличньк данных были расчетным путем получены забИс имости погрешностей определени  солености, плотности темперагуры и точности измерений показател  препрмле га  скорости звука. Использование предлагаемого способа определени  параметров состо ни  морской воды в услови х океана позвол ет создать автономные устройства дл  комплексных синхронных измерений различных 5 гидрофизических полей: температуры, со ледасти, плотности. В отличие от существующих способов предлагаемый способ, благодар  широкому частотному диапазону измерителей опти- Ю ческого показател  преломлени  и скорооти распространени  звука, обеспечивает возможность исследований тошсой структуры и пульсационных составл ющих, т.е. пространственно-временных характеристик 5 изучаемых гидрофизических полей. Формула изобрете, ни  Способ автоматического определени  в УСЛОВИЯХ океана параметров состо 1ш  морской воды; температуры, солености и плотности, путём синхронного измерени  текущих значений двух из совокупности йэайййсв за йных параметров и последующего вычислени  значений других параметров , отличающийс  тем, что, С целью повъп ени  быстродействи  и разрешающей способности при комплексном определении в квазиреальном масщтабе времени средних и пульсационных значений .температуры, солеюсти и плотности. син опт ско чег му при фич 19 фич 19 хронно измер ют текущие значени  ического показател  преломле га  и рости распространени  звука, после о искомую величину вычисл ют по форе: m гпI j «ifo o где Ji значение определ емого параметра (температуры , ПЛОТНОСТИ соленорти к 3)Г измер емые текущие значени  скорости звука; измер емые текущие значени  оптического показател  преломлени , пор док учета нелинейных св зей в аппроксимирующих. полиномах, - заранее определ емые по известным табличным данным посто нные коэффициен ,ты. Источники информации, н тые во ВЕШмание при экспертизе 1.Маклаков А. Ф, и др. Океанограеские приборы. Л., Тидрометеоиздат, 75, с. 261-270. 2,Маклаков А. Ф. и др. Океанограеские приборы. Л., Гидрометеоиздат, 75, с. 54-59, 281-283.

   S

   « d

   J о / у у lU

   /ovffocme t/jA/e/fffAfA ff frг iffOJo/n Jfff

   . /

   Точность uj ffpffHusf nff/faJOfne/ ff nflff o/ ef tuff

   Фиг. 2

   -.ri4 i- :-V4 f«: - -717633

   i/2.3

   j4

   Амомалиу помозотела fjflf/7onf/ e ejfi

   Af.Bye

   I. ZS1

   Аномалии nofrosafnf fi препо(ени  Фиг.У.

   &V-at OMOjiug eitopoemu atytta f ° ° °

   Фиг 4 /Аномали  пвназй/пе/   п/зе омлваи  гj4 Фш. ff 5 &п,8у.е