[發明專利]海水鹽度和密度測定方法

無效

• 申請號: 200880024703.0
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101903770A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 金瑞·瓦西里耶維奇·尼阿諸米科;阿拉托·弗拉基米洛維奇·比博滋科;鮑里斯·阿洛羅維奇·巴巴內爾;伊戈·吉安娜耶維奇·皮亞哈克洛夫
• 申請（專利權）人: 圣彼得堡孔雀石海洋機械制造設計局開放式股份公司;俄羅斯聯邦司法部“軍事;社會及雙用途智力活動成果權利保護聯邦機構”
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 高之波

技術領域

本發明涉及一種用于測量海洋環境物理性質的手段，以便將測得的物理性質用于確定潛艇移動至某一規定水平線時和在不利的水文條件下下沉深度變化的違例微調。

本發明也可以用在從潛艇發射的不可回收探針上以獲得水文縱截面，還可用在浮標站上以監測測量傳感器位置水平線上的海水鹽度和密度。

背景技術

目前，已經有一些已知的手段用來測量海水性質，例如，溫度T、壓力P(深度η)、傳導性J及聲速C，這些手段都可以借助儀器直接進行測量。

作為監測水文物理性質的一種手段，其有諸多用途，例如可用作綜合溫鹽儀(鹽度S的一個感應傳感器及記錄溫度T的一個鉑電阻溫度計)、傳導性及溫度分布(鹽度S據此測定)記錄儀、具有內部自校準標準及高質量探測裝置(Mark-IIIC，SBE-19等)的海洋(深海)壓力及溫度模塊，可以以高度的分辨率和精確度測量溫度及傳導性(鹽度)。

在實際應用中，環境參數測量的精確度受儀表響應的影響，取決于在介質中的移動速度、傳感裝置相對于速度矢量的取向、保護屏障的可用性(增加保溫性)及不同參數對相同數量的交叉影響。因此，在根據測得的傳導性和溫度計算鹽度時，錯誤的鹽度結構(“鹽度尖峰”)可能會出現(Lazaryuk?A.Yu.，Ponomarev?V.I.，“匹配溫鹽深儀探測的垂直剖面以消除變溫層中的錯誤鹽度結構”，俄羅斯太平洋科學漁業海洋調查研究所以V.I.Ilyichev?DVO?RAN命名。電子期刊“俄羅斯研究”第718-728頁)。必須匹配溫鹽深儀探測的垂直剖面以消除變溫層中的鹽度尖峰?？偟恼f來，以上因素都會對環境參數的測量及潛艇移動控制的精確度產生影響。

對于與在移動水平線上進行潛艇微調相關的工作，了解水的密度及在淺灘處的增值很重要，在海洋中平均一個水密度單位誤差超過0.1kg/m³，即相當于1020kg/m³。如果水密度變化δρ≥0,1t/m³，潛入水下的潛艇必須以零浮力航行(中性微調)，每排水1000m³，重量的增減將不少于0.1噸。考慮到現代潛艇的排水量，這一數字可達到幾噸。目前，還沒有一種技術手段能夠以規定的精確度測量潛艇上(“原位”)的密度。因此，海水密度是按照海洋學表或經驗多項式，使用溫度T、鹽度S和深度η(壓力)值間接進行計算。具備潛艇巡航要求的精確度的鹽度也不是直接進行測量的。其也是使用傳導性、溫度及壓力(深度)的測量值間接進行計算。

要了解鹽度而不僅僅只是密度，這對于評估變化原因及在航行時決定潛艇微調自有其重要性，例如，在水具有不同溫度和鹽度的前緣地帶，接近正在融化的浮冰時。如果密度變化是由于溫度變化造成，在對潛艇進行微調后，由于主壓載艙水冷卻(加熱)及船體容積強度的減少(增加)，其靜態平衡在一段時間后將被打亂。如果原因在于鹽度變化，將不會出現二次微調的違例情況。

根據上文可見，海水密度或鹽度都不能通過儀器進行“原位”測量。然而，可以使用多個經驗多項式將海水密度ρ及聲速C與溫度、鹽度和壓力(深度η)相聯系，每個多項式的誤差不同。聯合國教科文組織已經公認了40多個成員國的ρ和C多樣式，對T、S和η變化的范圍也規定了一個最小誤差值(聯合國教科文組織海洋科學技術文件-44關于海洋學表及標準由聯合國教科文組織/海洋研究科學委員會/國際海洋考察理事會/國際海洋物理科學協會聯合專家小組與海洋研究科學委員會工作組51，1983年簽署。聯合國教科文組織海洋科學技術文件?！逗Ｋ拘再|計算方法》。聯合國教科文組織，1983年)。

密度和聲速這兩個標準國際多項式的實用性取決于S、T和η，可通過其在計算機上的聯合，計算和繪出列線圖，在大氣壓力及溫度T下將鹽度S及密度ρ與聲速C₀相聯系。發明人計算和繪出的列線圖見圖1所示。建立這一列線圖，我們需要：

C₀＝C_meas-16.3×10^-3η-1400，其中C_meas-深度η處測得的聲速，單位為m/s；16.3×10^-3-在深度η和溫度T時增加壓力的校正因子。具有標準聲速測定計和溫度計的現有潛艇上的潛艇人員也可以使用這一列線圖。列線圖也可以視為是按照更簡單的多項式計算出的其它測量值的參考。

以下列舉一個密度的多項式為例：