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综合报道

Argo剖面浮标携带的Druck和Kistler压力传感器性能比较

编辑 :中国Argo实时资料中心    时间 :2015-07-17 10:28:46    访问次数 :
      最近,美国海鸟公司依据海上实测数据,对安装在Argo浮标上的SBE41和SBE41CP型CTD的Druck和Kistler压力传感器进行了比较。之所以开展该项比较工作是因为Druck压力传感器厂家在2014年发生了火灾,在短时间内将无法提供其产品。海鸟公司预计在2015年9月才能恢复提供带Druck压力传感器的CTD。为了满足Argo计划的布放需求,将会大量使用Kistler压力传感器。自Argo计划实施以来,海鸟公司已经向不同国家提供了1310个带Kistler压力传感器的Argo浮标。通过表层压力数据分析,两种类型压力传感器均存在压力漂移情况。这些数据来自全球Argo资料中心,且所有浮标均由澳大利亚在2009年3月以后布放,可以避免Druck传感器可能出现的微泄漏问题。最后,选取了228个带Druck压力传感器和19个带Kistler压力传感器的浮标。从这些浮标获取的表层压力数据来看,两种传感器呈现的压力偏移、漂移非常相似。海鸟公司建议用户考虑和接受在Argo浮标上使用Kistler压力传感器。

1、方法

      由CSIRO处理的Argo浮标数据下载自美国全球Argo资料中心,共640个浮标。为了避免Druck压力传感器微泄漏问题,剔除了2009年4月以前布放的浮标,同时剔除剖面数量少于50条的浮标。最后,选取了228个带Druck压力传感器和19个带Kistler压力传感器的浮标。从浮标技术文件中搜索“PRES_SurfaceOffsetNotTruncated_dbar”变量,提取出未截断表层压力的数据。这些数据被用来检验每种传感器在低压力情况下的漂移。由于在Druck压力传感器中出现过“微泄漏”问题,海鸟公司会业务化地将带Druck压力传感器的CTD在4000帕斯卡压力下进行测试,以探测Argo制造过程中的缺陷,并测量偏移和漂移。

2、结果

      图1和图2分别显示了装载Druck和Kistler压力传感器的浮标表层压力随时间的变化。其中,8个Druck压力传感器测量的表层压力出现了无法解释的毛刺(图1中灰色表示)。剩余的220个Druck传感器在其工作期内呈现±1.5分巴的漂移。Kistler传感器则呈现出更小的漂移范围,约±0.5分巴,但该分析中用到的浮标数量远比前者少,且这些浮标比图1中使用的浮标更新。两种不同类型的压力传感器均呈现出小的负偏移趋势。

图1  Druck压力传感器在海上测量的海表压力变化

图2 Kistler压力传感器在海上测量的海表压力变化

      图3和图4显示了海鸟公司在制造Argo CTD传感器前对压力传感器漂移的评估结果。图3中红色曲线表示一个没通过检测的Druck传感器的压力变化,其压力呈现出大于±0.25分巴的漂移。图4显示了相同条件下对Kistler传感器的测试结果。需要指出的是,这些数据在读取第一次测量结果后已经被“归零”,以便在接下来的数据中更好的反映漂移情况。两种类型的压力传感器的测量数据均落在可接受的±0.25分巴标准内,而Druck传感器比Kistler传感器显示出更小的变化。

图3 实验室高压条件下对Druck压力传感器测试结果

图4 实验室高压条件下对Kistler压力传感器测试结果

3、讨论与结论

      通过在海洋中表层压力测量结果显示,Druck和Kistler压力传感器在长期漂移和短期噪声中有着相似的工作性能,两者均显示出小的负漂移。在实验室高压漂移评估中,两种传感器呈现了相似的长期工作性能。

      总之,两种压力传感器在海上工作的性能均比较稳定,其中8个Druck传感器出现了无法解释的表层压力毛刺,Druck和Kistler传感器的长期漂移分别在±1.5分巴和±0.5分巴范围内。

      Druck厂家已承诺重建厂房继续生产用于Argo剖面浮标SBE41和SBE41CP型CTD上2000分巴压力传感器,但他们仍无法保证在2015年5月前恢复生产。海鸟公司深信,基于现有的数据分析结果,Kistler传感器能满足Argo计划的要求,建议用户接受该类型传感器,以避免延缓Argo浮标的正常布放计划。