Argo剖面浮标携带的Druck和Kistler压力传感器性能比较
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。