Способ автоматического определения в условиях океана параметров состояния морской воды Советский патент 1986 года по МПК G01N21/41 

I

Изобретение относится к области гидрофизических измерений, обеспечивает высокоточные измерения средних и пульсационньгх значений температуры, солености, плотности, элект- ропроводности и других параметров морской воды может быть использовано в океанических условиях и является усовершенствованием способа по авт. св. № 717633.

Цель изобретения - повышение точности за счет частичной самокомпенсации ошибок.

Повышение точности в способе связано с компенсационными эффектами для составляющих ошибок, вносимых прямыми измерениями и исходными данными .

Анализ весовых J oэффициeнтoв, определяющих вклад каждого из непосред ственно измеряемых параметров в формировании ошибки определяемого параметра, показывает, что компенсационные эффекты являются результатом несовпадения знаков весовых коэффи-

e oiвdVJ Эe п...,dб

2 2 а где dV . , dn, db - соответственно

значения дисперсий ошибок прямых измерений звука Vjg,, оптического показа- теля преломления п и электропроводности б .

В формуле (1) ковариационные сое- тавляющие dB, имеют отрицательные знаки и обеспе- чивагот компенсацию ошибок.

Таким образом, для автоматического определения параметров морской среды (температуры, солености, плотности) синхронно измеряют значения скорости звука, оптического показателя преломления, электропроводности, по значениям которых находят ис- комуто величину из соотношения:

,е

Й1,уЛп:,8

-О J-0 К:0

(2)

где определяемый параметр (1 1 - температура, 1 2 - соленость, плотность);

581 .

циентов а также наличия отрицатель нон корреляции измеряемых величин.

На чертеже показаны зависимости весовых коэффициентовс/ , р , f дл скорости звука V, показателя преломления Пд„ и электропроводности6 соответственно от средних значений температуры и солености для случая определения температуры 9 .

По оси абсцисс отложена температура, по оси ординат - значения весовых коэффициентов о , р , Y Для диапазона солености 30 i S ; А0%. Весовые коэффициенты , д имеют одинаковый порядок, но .разные знаки, кроме того, с и , а такж d и 5 изменяются с ростом температуры с противоположными тенденциями т.е. измеряемые величины отрицательно коррелированы. Указанное обстоятельство приводит к частичной компенсации овиибок. Например, средне- квадратическая ошибка определения температуры de за счет прямых измерений может быть определена :

еик

В

(Я

заранее определяемые по известным табличным данным постоянные коэффициенты; значение электропроводности синхронно измеренное со значениями скорости звука V g, и оптического показателя преломления п.

При этом пространственное разрешение составляет порядка сантиметра- дециметра, а ограничения по быстродействию отсутствуют.

Для реализации данного способа могут быть использованы измерители оптического показателя преломления (напричер, рефрактометрического или интерферометрического типа), скорости звука (например, импульсно-цик- лические) и электропроводности (например, кондуктометрического типа), выходы которых подключены к входу микропроцессорного устройства, реализующего вычисление требуемого параметра по формуле (2). Выход микропроцессора подключен к входу устройства регистрации. Микропроцессорное устройство может быть выполнено на основе микроЗВМ, а также автономных MUKponpiMirccnp.

ных уструйств специального назначения . .

При м е р. Разработан аппроксимирующий полином второй степени относительно измеряемых величин и определены значения его коэффициентов d.j для определения основных параметров состояния - температу- .ры, солености, плотности.

При соответственно достигается точность определения температуры 2,9-10 с, солености 2,4 10 % и плотности 2,7 10 г см , что удовлетворяет практические потребности океанологических измерений. Дальнейшее увеличение точности может быть достигнуто за счет увеличения степени аппроксимирующего полинома, сокращения диапазона измерений и уточнения исходных данных, используемых для нахождения коэффициентов df.j,

Использование изобретения позволяет достичь повышения точности при уменьшении количества вычислительных операций. Например, при - согласно предлагаемому способу обеспечивается точность определения температуры 9,9 10 °С, солености - 1,810 7,0, плотности - 6 10 г-см при 29 операциях умножения, 9 операциях сложения. Для m 2 обеспечивается, увеличение точности при определении температуры в 3,4 раза, по солености в 7,5 раз и по плотности в 2,2 раза, при этом количество вы591584

числительных операций уменьшается (24 операции умножения и 9 сложения) .

5 Формула изобретения

Способ автоматического определения в условиях океана параметров состояния морской воды по авт. св.

10 № 717633, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности за счет частичной самокомпенсацин ошибок, вносимых исходными данными и прямыми измерениями, дополнительно

15 синхронно измеряют электропроводность морской воды, после чего искомую величину вычисляют по формуле

m п

3,r:r:iide4Kv;;n: 6

20 к-О

где I - определяемый параметр (1 1 - температура; - соленость; плотность) , 5 - скорость звука в морской

воде;

оптический показатель преломления J

Ь - электропроводность, Q d .. - заранее определяемые по известным табличным данным о взаимосвязи параметров состояния постоянные коэффициенты

m - порядок учета нелинейных связей в аппроксимирующих полиномах.

,

Изобретение относится к области гидрофизических измерений и исследований и может быть использовано в океанических условиях. С целью повышения точности измерений дополнительно с двумя измepяe вJIми параметрами морской воды синхронно из- меряют третий параметр, например электропроводность, а исходный параметр определяют с использованием трехмерного полинома. Синхронное использование трех видов данных обеспечивает самокомпенсацию погрешностей наблкдений и исходной информации и повышает общую точность измерений. 1 ил. СП О О1 00 к

10

15 20

25

n