Измерители профиля звука в воде – это профессиональное океанологическое оборудование, часто требующееся для исследований в открытых водах.
В нашей информационной заметке мы хотим рассмотреть исследовательскую задачу по измерению профилей скорости звука подробнее, а также рассказать о принципе работы таких изделий.
Если Вам необходимо заказать поставку таких приборов – просто отправьте запрос на оборудование нашим специалистам.
Измерение скорости звука в воде
Вода в океане – среда неоднородная и звуковые волны распространяются в ней неравномерно. Ее плотность изменяется в зависимости от глубины и присутствия в воде пузырьков газа, взвешенных частиц и планктона.
Таким образом по параметрам скорости распространения акустических волн можно многое сказать о параметрах среды, проводя измерения в разных точках и на разной глубине.
Профиль скорости звука показывает скорость звуковых волн в воде на разных вертикальных уровнях. Он имеет два общих варианта визуального представления:
- табличная форма с парами столбцов, соответствующими глубине океана и скорости звука на этой глубине соответственно;
- график зависимости скорости звука в океане от глубины, где вертикальная ось соответствует глубине, а горизонтальная ось – скорости распространения. Обычно в этом случае горизонтальная ось расположена в верхней части графика, а вертикальная ось помечена значениями, которые увеличиваются сверху вниз – таким образом визуально воспроизводится толща океана от его поверхности вниз ко дну.
Хотя скорость звука задается как функция глубины, на нее также оказывают значительное влияние несколько других параметров. На определенной глубине (то есть в зависимости от давления) значения скорости распространения акустических волн также будут зависеть от температуры и солености. В океанах скорость звука колеблется от 1450 до 1570 м/с. Оно увеличивается примерно на 1,3 м/с при увеличении солености на 1 PSU, на 4,5 м/с при повышении температуры на 1°C и на 1,7 м/с при увеличении давления на 1 дбар.
Примечание. Технически сама глубина не является физической переменной, влияющей на скорость звука. Скорее, это давление толщи воды и атмосферы над ней. Однако, учитывая почти линейную зависимость между ними, глубина чаще используется при представлении профилей скорости звука.
Скорость звука в океане на разных глубинах можно измерить напрямую (например, для этого используются измерители профиля звука в воде, также называемые SVP-зондами) или, используя измерения температуры и солености на разных глубинах, ее можно рассчитать, используя ряд различных разработанных формул. Примеры таких формул включают формулы Уилсона, Чена и Миллеро и Маккензи. Стоит, однако, учитывать, что все вычисления применимы в определенных пределах независимых переменных.
Какой вариант лучше?
Это зависит от цели конкретного исследования. Если единственной целью является измерение скорости звука, например, для корректировки данных сонара для батиметрических измерений или подводной навигации, профилограф скорости звука может быть правильным выбором. Стоит еще учесть, что SVP-зонд с времяпролетной технологией не зависит от жидкости: поскольку он измеряет только время, то будет работать одинаково в любой среде. Напротив, CTD (то есть датчик температуры, давления и проводимости), скорее всего, потребуется перекалибровать для использования в жидкостях, которые существенно отличаются от морской воды.
В любом случае, если необходимо измерить что-то большее, чем просто скорость звука, понадобится измеритель CTD. Проводимость, температура и давление являются основополагающими свойствами в океанографии и требуются в большинстве (если не во всех) уравнениях TEOS-10 ( Термодинамическое уравнение морской воды – 2010), международном стандарте для расчета термодинамических свойств морской воды. Это особенно важно для расчетов солености, которые необходимы для понимания как локальных, так и глобальных процессов, происходящих в водоеме.
Оборудование компании AML Oceanographic
AML Oceanographic – это производитель оборудования для океанологии из Канады, являющийся одним из лидеров рынка наряду с такими фирмам, как RBR и Valeport.
Компания разрабатывает и производит высококачественное научное оборудование с 1974 года и часто внедряет новые технологии в свою продукцию.
На сегодняшний день одним из наиболее востребованных решений для изучения водоемов являются зонды из линейки AML.
Измерители профиля звука AML
AML – это линейка оборудования, представленная многофункциональными измерителями с заменяемыми сенсорами-модулями.
Данные изделия охватывают весь перечень глубин, требуемых для большинства исследований. Самые мелководные версии могу опускаться на 500 метров, а наиболее устойчивые к давлению – до 6000 метров.
Одним из уникальных нововведений является возможность использовать измерители профиля звука как один из модулей, занимающий один порт в погружном зонде, дополнив его любыми другими сенсорами X2Change.
Среди измеряемых параметров имеются следующие:
- проводимость и температура;
- скорость звука в воде;
- давление, мутность, хлорофилл;
- кислород, pH, фикоэритрин;
- CDOM/FDOM;
- флуоресцеин, родамин, нефтепродукты;
- триптофан, оптические осветляющие агенты.
Датчики можно устанавливать свободно в зависимости от конкретной задачи. Технология Plug-n-play предусматривает их оперативную замену прямо в поле без необходимости настройки и калибровки.
Есть три варианта зонда с разным количеством портов для подключения сенсоров – AML-1, AML-3 и AML-6.
AML-1 RT – это наиболее просто вариант, у которого один порт. Поскольку подключаемые сенсоры можно менять свободно, он по прежнему весьма универсален, но одновременно может выполнять одну задачу.
AML-3 имеет три основных порта под съемные сенсоры и два дополнительных, которые обычно используются для подключения опций, например, системы защиты от обрастания.
AML-6 поддерживает уже шесть измерителей в своем составе, одним из которых может быть автоматическая система очистки.
В автономной версии каждый из этих приборов оснащается емкой батареей и большим объемом встроенной памяти для хранения данных измерений. Для переноса данных из памяти прибора можно использовать обычный USB кабель, с помощью которого также удобно заряжать батареи.
Интересной возможностью является функция WiFi точки доступа. С прибором можно связаться дистанционно, не вытаскивая его из воды – дальность связи составляет до 500 метров. Посредством этой связи можно выгружать данные, менять настройки прибора и дополнительных подключенных устройств.
Заякоренное оборудование для исследования океана часто использует датчики того же типа, что применяются при обычных исследовательских задачах и быстрых проверках, но их можно рассматривать как оборудование другого типа. В отличие от относительно коротких забросов с профилографами, заякоренные устройства производят распределенные во времени ряды данных в одном конкретном месте.
В результате желаемая продолжительность развертывания без необходимости в техническом обслуживании, пожалуй, является самым важным фактором при выборе устройства. Определив длительность установки, пользователь может лучше подобрать частоту выборки, чтобы максимально увеличить срок службы батареи и памяти на этот период.
Любая из моделей AML может быть поставлена в кабельном исполнении для установки на буи и аналогичные платформы с постоянной передачей данных по сигналы RS232. Защиту от обрастания обеспечивают УФ-лампы, питающиеся от дополнительного порта в боковой части приборов.
Необходимо заказать измерители профиля звука в воде?
У Вас есть вопросы по измерителям профиля звука в воде, требуется профессиональная консультация и подбор аналогов оборудования? Есть вопросы по калибровке, дополнительным комплектующим и внесению изделий в Реестр СИ.
Все подобные вопросы можно обсудить со специалистами нашей компании, а также запросить подробную техническую документацию и разработку решения (это можно сделать любым удобным способом - отправив запрос на нашу корпоративную почту или воспользоваться автоматической формой обратной связи в карточке нужного изделия).
Дополнительный сервис поставщика: обучение сотрудников работе с оборудованием, калибровке, техническому обслуживанию, расширенная гарантия, техническое сопровождение, ремонт, разработка решения на базе представленных приборов.
Наша компания отправляет грузы в любые регионы России и СНГ.