www.edboe.ru

Федеральное Государственное Унитарное Предприятие

Опытно-Конструкторское Бюро Океанологической Техники

Российской Академии Наук

   

Продукция

Подводные аппараты
Автономные донные станции
Геофизические приборы
Гидроакустические системы навигации

Гидроакустические приборы

    - Телеметрия

    - Антенны

    - Маяки

    - Размыкатели

Океанографические приборы

- буйковые станции

- дрейфующие станции

- измерители течений

Датчики, пробоотборники и другая уникальная научно-исследовательская океанологическая техника

    - Пробоотборники

    - Датчики

    - Регистраторы

    - Глубоководные

      герморазъемы

    - Подводная

     осветительная техника

 

Океанографические приборы /  Измерительный Комплекс океанологических приборов нового класса на базе инновационной оптической nSTD-технологии.

 

Работы производятся в рамках Целевой Научно-Технической Программы  “Разработка уникальных научно-исследовательских приборов и оборудования для учреждений РАН”

Назначение:

Комплекс предназначен для прецизионного исследования тонкой структуры гидрофизических полей океана, основанного на новых научно-технических принципах (оптической nSTD-технологии) и современном техническом уровне (макромодульной промышленной элементной базе), обеспечивающих технико-метрологические характеристики отечественных океанологических приборов нового класса на уровне и выше мировых стандартов.

Краткое описание, метод, функциональная схема:

nSTD зонд Ламина

Основополагающим прибором и одновременно прототипом уникальных океанологических приборов этого комплекса является оптический nSTD-зонд.

Его уникальность по сравнению с аналогичными по назначению традиционными CTD-зондами заключается прежде всего в том, что прецизионные измерения гидрофизических параметров в океане (солености S, температуры T и давления P – глубины погружения D) производятся без использования традиционных CTD-датчиков (подверженных различным нестабильностям из-за загрязнения, старения и прочих дестабилизирующих факторов) непосредственно через единый физически высокостабильный термодинамический параметр – показатель преломления морской воды n.

Возможность раздельного измерения гидрофизических параметров по одному параметру - показателю преломления n, связанному с ними сложной нелинейной зависимостью, достигается на основе разработанного и технически реализованного в ИОРАН нового принципа оптической автокомпенсации показателя преломления по каждым 2-м из 3-х измеряемых гидрофизических параметров, последующего прецизионного измерения скомпенсированных значений показателя преломления DnS, DnT, DnP высокочувствительным помехоустойчивым методом лазерной фотогетеродинной (или ахроматической) интерферометрии и автоматического вычисления в реальном времени  гидрофизических величин по прецизионным океанологическим таблицам показателя преломления морской воды.

Высокая абсолютная точность метода измерения показателя преломления (~ 3×10-7) обусловлена непосредственным дискретным сравнением измеряемой величины (оптической длины пути n×l, где l – геометрическая длина измерительной базы интерферометра) с малой периодической образцовой мерой – длиной световой волны l, известной с высшей метрологической точностью. Практическая реализация столь высокой точности измерения показателя преломления в натурных условиях, то есть помехоустойчивость метода, достигается за счет все того же принципа оптической параметрической автокомпенсации изменения длины измерительной базы l под воздействием на конструкцию прибора вибрации кабель-троса, а также температуры и гидравлического давления окружающей среды.

Вышеописанное новое научно-техническое решение названо нами инновационной оптической nSTD-технологией и метрологически апробировано на макете оптического nSTD-зонда “Ламина” в лабораторных условиях в ИОРАН, в Вудсхолльском океанографическом институте в США и научно-исследовательском институте ресурсов моря IFREMER (Brest, France), а также в натурных условиях на судне “Профессор Сергей Дорофеев”.

Зарубежных аналогов оптическому nSTD-зонду “Ламина” по принципу действия не имеется, что лишний раз подтверждает его уникальность.

 Основные технико-метрологические характеристики:

Исходя из простейшего соотношения метода лазерной фотогетеродинной интероферометрии dn×l=da×l , (где dn и da - точности измерения, соответственно, показателя преломления и дробной части сдвига интерференционных полос), при l = 20 мм, l = 0,6328×10-3 мм и da = 10-2 (в долях полосы), ожидаемая точность измерения показателя преломления dn = 3×10-7, а гидрофизических параметров (при заимствованных из океанологических таблиц значениях значениях dn/ds=2×10-4 (о/оо)-1; dn/dT = 1×10-4 (оC)-1; dn/dp = 1,5×10-6 (дбар)-1) составляет, соответственно, dS = 1,5×10-3 о/оо , dT = 3×10-3 0C и dP = 2×10-1 дбар (200 мм вод. ст.) – независимо от глубины погружения прибора. Эти технико-метрологические характеристики (подтвержденные вышеупомянутыми метрологическими лабораторными и натурными испытаниями) находятся на уровне и выше (в частности, по параметру P и динамическому диапазону) лучших зарубежных образцов высоко прецизионных традиционных CTD-зондов, например, типа CTD SBE 911 plus фирмы Sea Bird, США.

При этом вследствие дискретного характера измерений (сравнение с малой периодической образцовой мерой – длиной световой волны) обеспечивается (по сравнению с традиционными CTD-зондами) практически неограниченный (без введения поддиапазонов) динамический диапазон прибора.

Кроме того, измерения производятся в одном микрообъеме из-за отсутствия необходимости принудительной прокачки морской воды при измерении солености по показателю преломления, а не по электропроводимости, требующей непрерывного притока массы соли.

Заложенный в основу приборов абсолютный метод измерения показателя преломления (и, соответственно, гидрофизических параметров) одновременно обеспечивает первичную самоградуировку шкал прибора без использования образцовых мер, оставляя за стандартной процедурой его калибровки лишь формальную метрологическую привязку измеряемых гидрофизических величин к эталонам для обеспечения единства и правильности океанологических измерений.

 Преимущества, сравнение с аналогами и области применения:

Помимо преимуществ оптического nSTD-зонда по сравнению со стандартными CTD-зондами, указанными в предыдущем разделе следует иметь в виду, что метрологические характеристики вышеупомянутых традиционных CTD-зондов находятся на пределе своих технических возможностей, поскольку для достижения столь высоких точностей в них для преобразования гидрофизических величин в измеряемые электрические параметры используются вторичные измерительные преобразователи - автоматически уравновешивающиеся высокоразрядные электронно-цифровые мосты на уровне точности эталонов. В то время как при использовании оптической nSTD-технологии имеется существенный технический запас по чувствительности и точности измерений гидрофизических величин как за счет увеличения длины измерительной базы l, так и повышения точности фазометрического метода измерения дробной части сдвига интерференционных полос (используемого в фотогетеродинной или ахроматической интерферометрии) выше da = 10-2. Точность da = 10-2 соответствует точности измерения сдвига фаз всего dj = 3,6 угл. град. и, следовательно, легко может быть увеличена (по крайней мере в 3 раза) до современного технического уровня фазовых измерений.

 

 

Документация

Публикации, статьи

Обзор подводных аппаратов ОКБ

Награды

Словарь терминов

Фотогалерея

Исследовательская подводная обсерватория

Автономная донная сейсмостанция

ROV

Буйковая станция

©  ОКБ ОТ РАН. All Rights Reserved.

 Российская академия наук 

109387, Москва, Россия, Летняя ул., д. 1(2)   
Тел.: 7 (495) 350-2612; Факс: 7 (495) 350-0329; 

E-mail:  okb@edboe.ru