Способ автоматического определения в условиях океана параметров состояния морской воды

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик НИ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВИ 1) Доно тельное к а спид Кл. 9,12,7 703/ влено И 21 присоединением заявки23) П риоритетГеаударствеиный кавите СССР ио делаи изобретений и аткрытий.публиковано 25.02.80,юллетень Ле УДК 535.34088,8) ата опубликования описания 28.02 72) Авторы изобретения(7) Заявитель ПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО СЛОВИЯХ ОКЕАНА ПАРАММОРСКОЙ ВОДЫ(54 ОПРЕДЕЛЕНИЯРОВ СОСТОЯ 1Изобретение относится к области оке- ц анологических исследований и может быть т использовано при построении автономныхв устройств для комплексных квазисинхрон, ф ных параметров различных гидрофизичес- и ких полей Океана: температуры, солености т и плотности.Известны способы определения взаимо связанных гидрологических параметровморской воды путем измерения текущих значений электропроводности и температуры вычислений других параметров, например солености, по различным эмпирическим формулам 1,Известен также способ автоматическо-.го определения в условиях Океана параметров состояния морской водьп темпера- вь туры, солености и плотности, путем снн- с хронного измерения текущих значений двух кв из совокупности взаимосвязанных парамет- и ров и последующеговычисления значений с других параметров 12.К недостаткам и а относится то, что всл инерионности, прис уры, он ограни ременное разр изических поле функционально и и плотности. ей измери вает прост ям темпера- анственноемых гидроемпературы ей соленосешение исследй, например,связанных с Поэтому при исследовании тонкой структуры, и, особенно, пульсапионных составляющих гидрофизических полей су шествующий способ не может обеспечит необходимое пространственно-временное разрешение при сохранении требуемой то ности измерений. ч Цель предлагаемого изобретения - пошение быстродействия и разрешающей пособности при комплексном определении в азиреальном масштабе времени средних пульсационных значений температуры, олености и плотности.Для этого в известном способе синно измеряют текушие значения оптиого показателя преломления и скоросзвестного способ едствие тепловой хрон ческ М, А, Брамсон, Э, Г, Гончаров, Э,И. Красовский,И, А. Митрофанов, А. А. Морозова и А. Д федоровскигф л4Ук ;:О 3.о к) за оп фгде ) - . значение определяемого параметра (температуры, к= 1; соленности, к = 2; плотности к = 3) л":" кЗ ф 1 Еизмеряемые текущие значениязьскорости распространения звука;дола - измеряемые текущие значенияоптического показателя прелбмле ниязщ - порядок учета нелинейных связей в аппроксимирующих полиномах;;) - заранее определяемые по извесным табличным данным постоянные коэффициенты.Выражение (1) представляет собой полипом, степень д которого бпределяетсянеобходимой точностью- вычислений искомых параметров.Значения коэффициентов 0,3 полинома, для каждого из определяемых параметров, вычисляют методом наименыпихквадратбв по известному массиву табличных данных о взаимосвязях гидрофизичес ких полей и заранее заводят в долговременную память вычислительного устройства.Значения этих коэффициентов могутбыть также уточнейы на основе градуировочных характеристик измерителей показателя преломления и скорости звука,полученных в лабораторных условиях,На фиг 1, 2, 3, представлены графикизависймости среднеквадратичной погрешности определения солености, плотности .-" йтемпературы, соответственно от точнос-. "-"ти йзмеренйя оптического показателя преломления и скорости звука; на фиг,4,5, и 6 изображены графики зависимостисолености, условной плотности и температурыотаномалий показателя преломления и скорости звуке;Из приведенных графиков (фиг. 1, 2и 3) видно, что при измерении показателя преломления с точностью 2 10, о. е. -"- и скорости звука с точностью 0,1 м/секинструментальные погрешности определения солености, плотности и температурыне превышают 2,."10 ф 1,1 10 5/смф 0 физ 3,5 10 С, соответственно,. Еслиточность измерения скорости звука за дать равной 0,02 м/сек,"то"погрешностьможно довести до значений не превьппающих;1 5 10 градусов,Для грубой оценки зависимости солености, плотности и температуры от аномалий показателя прелбмления и скорости15 звука на фиг. 4, 5 и 6 приведены графикиэтих зависимостей, полученных расчетнымт- путем на основе приведенного в качествепримера аппроксимирующего полиноматретьей степени.Таким образом , для автоматического30определения гйдрологических параметровморской воды - температуры, соленостии плотности, синхронно измеряют величины оптического показателя преломления25 с точностью не ниже 2 10 о.е (относительных единиц) и пространственнымразрешением порядка см-дцм и скоростираспространения звука с точностью 0,020,1 м/сек при том же пространственном30разрешении, а также вычисляют искомыевеличины температуры, солености и плотности,Для реализации предлагаемого способадолжны быть использованыизмерители35 оптического показателя преломлением (например, рефрактометрические или интерференционные) и скорости распространениязвука (например, магнитострикционные40или пьезоэлектрические), обладающие высоким быстродействием при малом просмотровом объеме, благодаря чему обеспечивается необходимое пространственновременное разрешение.Вычисление искомых параметоов (тем 454пературы, солености и плотности) в соответствии с уравнением (1) может бытьвыполнено, например использованием су"шествующих ЭВМ ограниченной мощностии быстродействия (например, СЫРМ фКарат", "Экспресс.", Роса" и т. п.).П р и м е .р; В качестве примера разработан аппроксимирующий полином третьей степени относительно измеряемых величин и определены значения его коэффици 55ентов для пересчета измеренных значенийпоказателя преломления и скорости звукак значениям солености, плотности и температуры."с ти распространения звука, после чего искомую величину вычисляют по формуле; 17633 4 1 10 /оо - для солености,-ьо910 С - для температуры,Из приведенных графиков также видно,что при уменьшении температуры измеряемой среды требования к точности измерения скорости звука снижаются в 2-3 разе,что особенно выгодно при исследованияхна больших глубинах, где средняя температуре водных масс не превышает единицФормула изобретения Способ автоматического определения в условиях океана параметров состояния морской воды; температуры, солености и плотности, путем синхронного измерения текущих значений двух из совокупностивзаимбсвязанных параметров и последующего вычисления значений других параметров,отличающийся тем,что, с целью повышения быстродействия и разрешающей способности цри комплексном определении в квазиреальном масштабе времени средних и пульсационных значений температуры, солености и плотности,20 7 7176Использование предлагаемого способа определения параметров состояния морской воды в условиях океана позволяет создать автономные устройства для комплексных синхронных измерений различных 5 гидрофизических полей: температуры, со лености, плотности.Б отличие от существующих способов предлагаемый способ, благодаря широкому частотному диапазону измерителей опти ческого показателя преломления и скорооти распространения звука, обеспечивает возможность исследований тонкой структуры и пульсационных составляющих, т.е. пространственно-временных характеристикизучаемых гидрофизических полей. ЗЗ 8синхронно измеряют текущие значения оптического показателя преломления и скорости распространения звука, после чего искомую величину вычисляют по формуле:Т 3 Т 3д=Х Ь О, .Ч":о у.огде,5- значение определяемого параметра (температуры к=1,солености к = 2, плотностик З);М- - измеряемые текущие значеЗВния скорости звука;, лов - измеряемые текущие значения оптического показателяпреломления,1 ъ - порядок учета нелинейныхсвязей в аппроксимирующих,полиномах,. 4; - заранее определяемые по1известным табличным дан .ным постоянные коэффициенты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Маклаков А, ф. и др. Океанографические приборы, Л фТидрометеоиздат",975 э с. 261-270.2. Маклаков А, ф. и др. Океанографические приборы, Л., "Гидро метеоиздат",1975, с. 54-59, 281-283.чж 7 Смэ изиЕрЕимю ло 4 Ьм. У717633 2 . Р фномали 9 псиаьателР иРеломленцд Гусева витель 1019 рыт аб., д, 4/5 Филиал ПП ная, 4 жгород, ул,н 2 Юедактор И, Павлов Техред аз 9831/60 Тираж ЦНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва Женного ений и -35, Р пемеш Корректор р Назара Попппопое комитета СССР