一种大中型海洋压力式测深仪校准系统及校准方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大中型海洋压力式测深仪校准系统及校准方法，校准系统包括压力标准器和校准装置；校准装置包括外螺纹接头、过滤器、中转接柱、左转接管、平台、左转接柱、左通道旁路组件、右通道旁路组件、右转接柱、中通道旁路组件、右转接管和压力转接件。本发明专利技术解决了传统校准方法的工作时间长和人工耗费严重的问题，能够大幅提高大中型海洋压力式测深仪压力传感器的校准效率。力传感器的校准效率。力传感器的校准效率。

【技术实现步骤摘要】
一种大中型海洋压力式测深仪校准系统及校准方法


[0001]本专利技术涉及海洋测量
，具体涉及一种大中型海洋压力式测深仪校准系统及校准方法。

技术介绍

[0002]温盐深测量仪(CTD)是最常用的海洋学测量仪器，通常至少挂载有“盐度(电导率)”「Conductivity，简称C」传感器、温度「Temperature，简称T」传感器、深度(压力)「Depth/Pressure，简称D」传感器。还通常选配声速(SV)、溶解氧(DO)、浊度、叶绿素等其他多种参数传感器集成为更复杂的海洋学测量仪器。总之，通常海洋学测量仪器是上述一系列传感器的组合，但一般不可缺少的最基本的量为C、T和D。当然，制造厂商也根据需要以单T(soloT)、单D(soloD)或温压组合(TD)或温盐组合(CT)的形式组成产品。
[0003]海洋从深度上通常可分为5个水层：海洋上层(200m以上)、海洋中层(200m
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1km)、海洋深层(1km
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4km)、海洋深渊层(4km
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6km)、海洋超深渊层(6km以下)。世界大洋中90％海域深度不会超过6km。
[0004]一般情况下：中低量程的CTD主要用于近岸、浅海、海洋上层、海洋中层使用，此类含有的压力传感器的量程一般是20m
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1km水深，少数做到2km水深。此类仪器出厂时在相对中低压力下在压力罐中校准，因此一般不做用于高压校准的螺纹接口。
[0005]相对地，部署于海洋深层、深渊层的CTD，其深度量程可达或超过6km。所以其在出厂校准时，需要在压力出口处做出内螺纹，以方便其与高压标准器连接校准。
[0006]“海水(海洋)深度”是作为物理海洋各种参数测量的一种最基本的标尺，海洋压力式测深仪是指用于安装有压力传感器(D)的、可用于测量海水深度功能的一系列海洋测量仪器。大中型海洋压力式测深仪一般挂载了温度、盐度、深度传感器(至少含有压力传感器)，带有压力传感器螺纹接口，主要用于海洋深层、深渊层海洋参数测量的海洋仪器。
[0007]现有的大中型海洋压力式测深仪的主要特点为：
[0008]1、形态偏大或中等。
[0009]2、有压力传感器出口为内螺纹转接件接口。
[0010]3、量程较大，通常为1km
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6km，并以4km
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6km为主。
[0011]4、大多数为耐超高压的金属外壳。
[0012]5、均为通过压力传感器获得海水压力值从而转换为深度值的海洋测量仪器。
[0013]6、压力传感器最大允许误差的绝对值通常为0.015％FS
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0.3％FS，并以0.1％FS、0.05％FS的为主。
[0014]7、一般为直读式仪器或者具有连接数据线后直接读取测量数据的功能，可持续记录。
[0015]当前对上述具有压力传感器内螺纹转接件接口的大中型海洋压力式测深仪(以下简称被校准仪器)的常见校准方法为：将标准器和被校准仪器在(20
±
1)℃恒温室内，使得设备的温度达到平衡。将被校准仪器置于可升降平台上，使其压力接口位置与活塞式压力
计的参考线尽量在统一高度。记录室内大气压值。打开被校准仪器的记录软件，记录被校准仪器在当前大气压内的压力示值、压力原始值(如果有)，此为初始零点。活塞式压力计压力测试口处引出一根细耐高压管，高压管的终端外接一个活动的内螺纹接口。将压力标准器的内螺纹接口与压力转接件一端的外螺纹接口连接。再使用压力转接件的另一端与被检仪器的内螺纹压力接口连接。
[0016]使用活塞式压力计，通过加减砝码的方式进行升降压，在被校准仪器量程范围内制造6
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7个稳定的标准压力平衡点并记录，同时用计算机记录被校准仪器的压力示值、压力原始值(如果有)。降压结束后，将被校准仪器与标准器断开连接。继续连续记录被校准仪器的压力示值、压力原始值(如果有)，此为末尾零点。即包括初始和末尾零点时，升降压过程共造出13
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15个压力校准点。最后将被校准仪器的压力示值、原始值与各校准点的压力标准值、大气压值进行综合计算，可完成此类压力式测深仪的校准。
[0017]现有的校准方法主要具有如下问题：
[0018]1、工作时间长。传统方法每次校准1台仪器，每个校准点要求系统稳定约3min。算上前后连接、调试等时间，每台仪器校准试验工作时间约要1h。后期将数据进行处理，将数据根据当时手工操作校准的情况进行清洗、预处理，整理成可以出具证书的标准化数据，耗时约1h。即，对1台仪器压力传感器校准，需要至少用时2h。常见情况为，实验室同时来检约30台，虽然可能型号不同但量程相同的大中型海洋压力式测深仪。如果按照传统方式进行工作，那么整个工作时间要60h。按照8小时工作日来计算，约7.5天才能完成。
[0019]2、人工耗费严重。如前文所述，一般压力实验室可能同时来检30台量程相同的大中型海洋压力式测深仪。如果每台的各个压力校准点都要搬动一次不锈钢砝码(约5kg/次)，需要搬运390次，大约搬运了2吨的砝码，对体力的消耗非常严重。以6km量程CTD为例，每次5kg，需要至少搬动14次，70kg/台次。按照30台计算，30台次
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70kg/台次＝2100kg，即2.1吨。按照每年来检400台次大中型海洋压力式测深仪来计算，全部试验过程需要搬动砝码5600次，约28吨重物。
[0020]对若干专业术语的说明：
[0021]压力转接件:是指两端均带有外螺纹的、中空的、耐高压的，用于连接标准器和被校准仪器的小型转接装置。其与标准器的连接端定义为S端，与被校准仪器的连接端定义为D端。S代表Standard，D代表Device。
[0022]专用数据线:是指将被校准仪器的数据输出端与计算机的数据端口连接，用于传输数据的电缆。根据被校准仪器的类型不同，其与被校准仪器连接端可能是2芯
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6芯水密接头、type
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C、Micro
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USB等多种样式；其与计算机的数据端口可能是RS232型COM口、RS485型COM口、USB型等样式。一般来说，与被校准仪器连接端大多为4芯水密接头，与计算机的数据端口多为RS232型。与计算机的数据端口为RS232型COM口的专用数据线一般带有两根导线，用于外接直流电源，常见供电方式为12V，为在被校准仪器内部电池电量不足时使用。
[0023]位差：从垂直角度上看，标准器参考位置与被检仪器压力传感器之间往往存在一定的高度差。如果这段高度差内的传导介质为液体(癸二酸酯或水)，则往往要考虑其影响。而对于气体介质来说，由于在室温和(10
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20)MPa的压力下，气体的密度仅仅为同等条件下的约10％
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20％，这样的气柱差造成的影响也可以忽略。
[0024]压力传导介质：用于将压力标准器所造出的标准压力值传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大中型海洋压力式测深仪校准系统，其特征在于，包括压力标准器和校准装置；校准装置包括外螺纹接头、过滤器、中转接柱、左转接管、平台、左转接柱、左通道旁路组件、右通道旁路组件、右转接柱、中通道旁路组件、右转接管和压力转接件；所述平台上设有中转接柱、左转接柱和右转接柱，中转接柱和左转接柱之间通过左转接管相互连通，所述中转接柱和右转接柱之间通过右转接管相互连通；所述中转接柱连通于过滤器的出口，所述过滤器的入口连通于外螺纹接头一；所述外螺纹接头一用于连接压力标准器的压力出口；中转接柱、左转接柱和右转接柱分别连通于中通道旁路组件、左通道旁路组件和右通道旁路组件；中通道旁路组件、左通道旁路组件和右通道旁路组件均包括一个或多个内螺纹活接头，各内螺纹活接头均配置有可拆卸的封堵用于对内螺纹活接头进行封闭；中通道旁路组件、左通道旁路组件和右通道旁路组件的内螺纹活接头分别连接带阀门一的连接管一、带阀门二的连接管二和带阀门三的连接管三，所述连接管一、连接管二和连接管三分别连接于中转接柱、左转接柱和右转接柱；中通道旁路组件、左通道旁路组件和右通道旁路组件的各内螺纹活接头通过压力转接件连接被校准仪器的压力接口。2.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，中通道旁路组件、左通道旁路组件和右通道旁路组件可采用单通道旁路组件、双通道旁路组件或三通道旁路组件；所述单通道旁路组件仅含单个内螺纹活接头，单通道旁路组件的内螺纹活接头连通于连接管一、连接管二或连接管三；所述双通道旁路组件含有两个内螺纹活接头，双通道旁路组件的两个内螺纹活接头分别连通于三通的两个端口，三通余下的一个端口连通于连接管一、连接管二或连接管三；所述三通道旁路组件含有三个内螺纹活接头，三通道旁路组件的三个内螺纹活接头分别连通于一个四通的三个端口，四通余下的一个端口连通于连接管一、连接管二或连接管三。3.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，压力标准器采用0.005级的活塞式压力计或0.01级的数字压力计和压力控制器。4.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，所述平台具有四个可调节高度的支脚。5.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，内螺纹活接头与连接管一、连接管二、连接管三连接的管路以及连接管一、连接管二、连接管三均采用弹性卡套管，外径为3.17mm，壁厚为1mm。6.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，所述过滤器采用耐60MPa压力的、过滤粒径为7μm的前置颗粒过滤器。7.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，所述中转接柱为四通结构，所述左转接柱和右转接柱均为二通结构。8.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，左转接管和右转接管均采用耐60MPa高压、外径6mm、壁厚2mm的金属管。9.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，所述中转接柱、左转接柱和右转接柱分别连接有所述中内螺纹活接头、...

【专利技术属性】
技术研发人员：于小焱，张川，高占科，林煦淏，康莹，袁玲玲，夏登文，程绍华，于建清，
申请(专利权)人：国家海洋标准计量中心，
类型：发明
国别省市：