高精度CTD剖面仪应用

一种温盐链技术的应用方法屈新岳;宋蕾【摘要】温盐链是将多个温盐传感器,按照不同测量深度的需要,分别安装在1根链或缆绳上,形成同时测量海洋中某点位不同深度的温度、盐度数据分布梯度的测量装置.文章介绍了Idronaut生产的OS304 CTD的基本组成和特点、工作模式、技术性能和应用方法.【期刊名称】《气象水文海洋仪器》【年(卷),期】2010(027)002【总页数】3页(P32-34)【关键词】海洋环境;CTD温盐链;应用方法【作者】屈新岳;宋蕾【作者单位】辽宁省91550部队,大连,116023;辽宁省91550部队,大连,116023【正文语种】中文【中图分类】TH7660 引言CTD测量技术(电导率-Conductivity,温度-Temperature和深度-Dep th)是研究海洋和应用海洋最基本的一种技术。

高精度CTD剖面仪已经列为“863”标准化的项目,随着海洋世纪的到来,CTD测量技术越来越受到世界各国的普遍重视,在国内国际具有很大的市场。

可以相信,在目前广泛应用的基础上,将有更加宽阔的发展前在世界上,CTD研制生产的单位数不胜数。

在我国颇有影响的主要有美国的Seabird,FSI,IO和YSI等十几家,欧洲一些国家如意大利和挪威也一直进行CTD测量技术的研究。

AANDERAA公司以海流计仪器为主,同时配有CTD传感器,一般以修正声速为目的,但是精度偏低。

目前,生产浅海温度链和温盐链的生产厂家不多,其中不是因为CTD的测量精度不高,而是由于CTD体型过于庞大。

后来,意大利Id ronaut公司开发了300系列的CTD仪器,研制出小型化大口径的七电极电导率传感器,与美国Seabird公司的三电极的911 Plus CTD竞争,直接挑战Seabird的带潜水泵的三电极电导率传感器。

该种仪器采用压力平衡式的设计,研制特殊的七电极电导池,其导流管的孔径、长度与整体结构均与Seabird有显著的差别,声速可以消除潜水泵对于测量引起的危害。

海洋温度与盐度观测技术解析与数据处理方法引言海洋是地球重要的组成部分，对于地球的气候变化、生态系统、经济与人类生活都有着深远影响。

其中，海洋温度和盐度是海洋环境中的两个重要指标，对于海洋环流、气候变化、海洋生物和海洋资源的研究具有重要意义。

在本文中，我们将重点探讨海洋温度与盐度的观测技术解析和数据处理方法。

一、海洋温度观测技术解析1.1 海洋温度观测技术的发展历程海洋温度观测技术的发展可以追溯到19世纪初，当时的主要方法是利用海水表面的温度藻类和观测船只携带的温度计进行测量。

随着科学技术的进步，出现了更加先进的温度观测技术，如深海浮标、卫星遥感等。

而近年来，随着潜水器、浮标和船只等观测设备的不断发展，海洋温度观测技术也得到了很大的提升。

1.2 海洋温度观测技术的主要方法目前，海洋温度观测技术主要有以下几种方法：1.2.1 常规观测法常规观测法是通过使用船只或潜水器等设备，在不同深度和位置采集海水样品，并在实验室中使用温度计或其他温度测量设备进行测量。

这种方法精度较高，但成本高，操作繁琐。

1.2.2 浮标观测法浮标观测法是通过在海洋中布放浮标，浮标上配备有温度传感器，浮标会自动记录海水温度的变化，并将数据传送给地面接收站。

这种方法能够实时监测海洋温度，但观测数据受浮标密度和分布的影响。

1.2.3 卫星遥感法卫星遥感法是利用卫星上的热成像仪等设备对海洋表面温度进行观测。

这种方法可以大范围、高时间分辨率地获取海洋温度数据，但无法获取深层海水的温度。

二、海洋盐度观测技术解析2.1 海洋盐度观测技术的原理海洋盐度观测技术是通过测量海水中盐度的含量来确定海洋盐度。

海水中的盐度主要由溶解于其中的盐类的质量浓度决定。

2.2 海洋盐度观测技术的主要方法目前，海洋盐度观测技术主要有以下几种方法：2.2.1 地面收集法地面收集法是通过收集海水样品并在实验室中对其盐度进行测量。

这种方法精确度较高，但需要大量采样和实验室分析，工作量较大。

浅地层剖面仪在障碍物探测中的应用仁辉（航道局 510220）容摘要：目前有多种障碍物的探测手段，包括多波束、侧扫声纳、海洋磁力、浅地层剖面法、拖底扫海和人工探摸等。

浅地层剖面法可以对浅地层埋藏障碍物进行探测，选择窄脉冲、高频率并采用匹配滤波技术（Chirp）的浅地层剖面仪，采取一些必要的方法和条件，可以取得比较满意的探测结果。

关键词：障碍物；浅地层剖面仪；反射系数；分辨率；天然气管线；扫测；沉船1前言在石油天然气开采、管线铺设、航道开挖、码头、桥梁等海洋工程项目施工区域，经常存在诸如沉船、礁石、管线、残留物体等影响设计施工的障碍物。

这些障碍物需要在设计施工前进行探测，摸清障碍物的类型和分布，采取有效的措施进行规避或清除。

目前，有多种障碍物探测的手段，包括多波束、侧扫声纳、海洋磁力、浅地层剖面法、拖底扫海和人工探摸等。

每一种探测方法都存在优点和不足，单纯依靠一种方法无法对障碍物进行全面的探测，通常做法是根据区域特点综合多种手段实施作业的。

但前述这些手段多数都是针对表层障碍物，只有浅地层剖面法可以开展浅地层的障碍物探测。

基于原理和目标的不同，浅地层剖面法对障碍物的探测有着相对特殊的应用方法。

2浅地层剖面仪原理浅地层剖面仪（以下简称浅剖仪）又称次海底剖面仪，它是研究海底各层形态构造和其厚度的有效工具，其工作原理与回声测深仪一样[1]。

浅剖仪一般由收发机、换能器、电源等组成，换能器周期性向海底发射低频声波信号，声波遇到海底地层界面时产生反射信号，经收发机接收处理绘制成海底地层剖面图像。

浅地层剖面法优点是在同一剖面上能快速不间断地进行扫描探测，对于有一定规模的障碍物的探测，无论其是否有掩护，探测效果都较好，一般常用浅地层剖面法探测障碍物以提供准确的平面位置与埋深[2]。

图2-1 浅剖仪工作示意图2.1反射系数由于声波的海底反射能量大小由反射系数（R ）决定，反射系数R 为：R =ρ2v 2-ρ1v 1ρ2v 2+ρ1v 1[3]ρ1 V1，ρ2 V2分别表示一、二层介质的密度和声速,ρV 称为声阻率，简单地说，海底相邻两层存在一定声阻率量差，就能在剖面仪显示器上反映两相邻的界面线，并能分别显示两层沉积物的性质图像特性差异。

CTD测量技术的现状与发展张兆英(国家海洋技术中心, 天津300111)摘要: CTD测量技术是海洋研究开发的关键技术之一。

本文简述了CTD测量技术基本原理,介绍了国内外CTD技术的现状和动向, 同时还探讨了CTD技术的发展趋势和关注的几点看法。

关键词: C TD测量技术; 现状; 发展中图分类号: P716文献标识码: C文章编号: 1003-2029 ( 2003) 04-0105-06C TD测量技术是研究海洋和应用海洋的最基本的一种技术。

“九五”“863”计划使我国CTD测量技术发生了巨大变化, 无论从高精度CTD剖面仪研制上, 还是CTD检定设备标准的建立方面, 都赶上或达到了国际同类产品的先进水平。

高精度CTD剖面仪已经列为“十五”“863”标准化的项目,而C TD检定设备正在为海洋仪器的研制鉴定检定进行服务。

随着海洋世纪的到来, CTD测量技术越来越受到世界各国的普遍重视, 在国内国际具有很大的市场。

可以相信, 在目前广泛应用的基础上, 将有更加宽阔的发展前景。

1CTD测量技术1. 1CTD测量技术简介K = K (R )对于海水CTD参数的测量, 可以归结到一种物理量的测量。

例如, 由传感器测量响应的电阻的变化来完成。

简而言之, 电导率C与一定海水水柱的电阻有关(C= K ) ,可以通过流过电导池的海水的电阻随海洋环境(海水的温度、压力和盐度) 的变化来提取。

温度的变化通过热敏电阻反映海水的温度T (K= T )。

而深度D一般通过压力测量, 根据数学关系进行计算。

而压力P ( K= P ) 的测量采用应变式硅阻随深度变化取得。

收稿日期: 2003-02-11基金项目: 国家高技术研究发展计划( 863 计划) 资助( 2001AA632050)实际上传感器感应的海水CTD参数, 通过转换电路的输出为电信号。

一般说来传输特性为一高次多项式。

K = Σni= 0ai Ri为取得传感器的定标方程, 要求严格的试验程序: 第一, 需要足够精度的测试设备; 第二, 权威的计量标准; 第三, 根据传感器与定标设备, 设计测量方案, 制定操作步骤, 测量取数; 第四, 进行符合传感器物理特性的定标方程的拟合。

第53卷 第8期 2023年8月中国海洋大学学报P E R I O D I C A LO FO C E A N U N I V E R S I T YO FC H I N A53(8):081~085A u g.,2023911P l u sC T D 溶解氧传感器校正方法及漂移过程的探讨❋孙 毅1,2,潘 俊1,2,吕方辉1,2,陈 钊1,2,魏传杰1,2,姜金光1,2,刁新源1,2❋❋(1.中国科学院海洋研究所,山东青岛266071;2.中国科学院海洋大科学研究中心,山东青岛266071)摘 要: 本文基于两个航次C T D 观测资料与现场同步W i n k l e r 滴定溶解氧资料比对分析,阐述了溶解氧传感器测量误差校正方法以及剖面测量中测量误差变化过程,并依据传感器校正系数漂移变化预估传感器使用寿命,为今后海洋调查取得真实可信溶解氧资料提供技术指引㊂关键词: 溶解氧传感器;W i n k l e r 滴定;校正方法;使用寿命中图法分类号: P 734.4 文献标志码: A 文章编号: 1672-5174(2023)08-081-05D O I : 10.16441/j.c n k i .h d x b .20220243引用格式: 孙毅,潘俊,吕方辉,等.911P l u s C T D 溶解氧传感器校正方法及漂移过程的探讨[J ].中国海洋大学学报(自然科学版),2023,53(8):81-85.S u nY i ,P a n J u n ,L vF a n g h u i ,e t a l .D i s c u s s i o n o n c a l i b r a t i o nm e t h o d a n dd r i f t p r o c e s s o f 911P l u sC T Dd i s s o l v e do x y ge n s e n s o r [J ].P e r i o d i c a l o fO c e a nU n i v e r s i t y of C h i n a ,2023,53(8):81-85. ❋ 基金项目:国家自然科学基金项目(41806164)资助S u p p o r t e d b yt h eN a t i o n a l N a t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o n o f C h i n a (41806164)收稿日期:2022-04-26;修订日期:2022-06-29作者简介:孙 毅(1990 ),男,工程师,主要从事海洋生物地球化学研究工作㊂E -m a i l :s u n y i @qd i o .a c .c n ❋❋ 通讯作者:E -m a i l :d i a o x i n y u a n @qd i o .a c .c n 近几年随着海洋观测频率和范围的增大,通过C T D 温盐深仪定点快速的进行剖面观测受到科学家的青睐,S B E -911pl u sC T D 温盐深仪是由美国S E A -B I R D (海鸟公司)生产的综合剖面测量系统,是目前使用频次最高,也是精确度最高的多参数水质仪,由S B E -9p l u s 水下单元㊁S B E11p l u s 甲板单元和S B E32采水器等几部分组成㊂S B E -911p l u sC T D 温盐深仪可携带S B E43溶解氧传感器㊁p H 传感器和叶绿素浊度集成传感器等,用于原位观测海洋温度㊁盐度㊁深度㊁p H ㊁浊度㊁溶解氧等基本物理㊁化学生物参数㊂目前针对温盐深仪携带的S B E43溶解氧传感器校准问题国内仍缺乏有效手段,国内计量机构仅给出溶解氧传感器的示值误差,未能对溶解氧传感器存在的漂移误差进行有效校正,漂移误差的存在降低了其在剖面观测中数据的可信度㊂本文利用W i n k l e r 滴定法[1]对C T D 观测溶解氧数据进行现场剖面校正,并通过校正系数的变化及时了解传感器的状态,避免航次使用过程中出现传感器失效造成数据无法使用等一系列问题㊂1 溶解氧传感器的工作原理及漂移原因船载911P l u sC T D 配备的溶解氧传感器是S B E43型,S B E43是一种采用极谱法原理的膜传感器,其工作方式必须泵送才能进行准确测量[2],并通过计算每秒钟从海洋环境扩散到工作电极(阴极)的氧气分子数来确定溶解氧浓度,测量精确度可达3μm o l ㊃k g -1[3]㊂在工作电极(阴极)上,氧气分子转化为氢氧根离子,每个氧气分子完成反应需要消耗4个电子,由于氧气在膜内反应分子数与电流呈正比,S B E43又将电流转换成0到+5伏特的输出电压,配备了S B E 43溶解氧传感器的911P l u sC T D 会记录这个电压,然后使用O w e n s 和M i l l a r d 算法[4]的改进版本转换为氧浓度㊂在另一个电极(阳极),当氧气被测量时,金属银失去电子形成银离子,银离子溶解到溶液中,因此,传感器电解质的化学成分不断变化,导致缓慢但持续的灵敏度损失㊂这种电化学漂移在高氧浓度时加速,在没有氧气消耗时下降到零㊂因此,当传感器未被采样时,传感器应存储在零氧或接近零氧的环境中,从而大大减少电化学漂移,提高长期数据质量㊂另一个引起漂移的原因是膜污染,当C T D 上甲板后应当用去离子水清洗管路,在近海作业中,由于易受到底层沉积物或者生物附着影响,定时用稀释后的曲拉通和次氯酸钠溶液进行日常维护[5],可有效避免溶解氧膜受到污染,当膜受到污染后漂移程度增大,溶解氧传感器只能进行返厂换膜重新标定㊂2 溶解氧传感器系数校正方法Copyright ©博看网. All Rights Reserved.中 国 海 洋 大 学 学 报2023年2.1校正原理由S B E 43输出电压计算溶解氧(m g/L )的公式如下:O x y ge n m g /L ()=S o c ˑV +V of f s e t +t a u T ,P ()ˑ∂V ∂téëêêùûúú{}ˑO x s o l (T ,S )ˑ(1.0+A ˑT +B ˑT 2+C ˑT 3)ˑe E ˑPK ()㊂(1)式中:V 为S B E 43输出电压(V );∂V /∂t 为S B E 43输出信号的时间偏导数(V /s );T 为C T D 温度(ħ);S 为C TD 盐度(ps u );P 为C T D 压力(d b a r s );K 为C T D 温度(ħ);t a u (T ,P )为传感器在温度和压力下的时间常数;O x s o l (T ,S )为溶解氧饱和浓度(m g/L ),其为温度和盐度的函数[6]:O x s o l (T ,S )=e x p{A 0+A 1(T s )+A 2(T s )2+A 3(T s )3+A 4(T s )4+A 5(T s )5+S ˑ[B 0+B 1(T s )+B 2(T s )2+B 3(T s )3]+C 0(S )2}㊂(2)式中:S 为C T D 盐度(ps u );T 为C T D 温度(ħ);T s =I n [(298.15-T )/(273.15+T )];A 0=2.00907;A 1=3.22014;A 2=4.0501;A 3=4.94457;A 4=-0.256847;A 5=3.88767;B 0=-0.00624523;B 1=-0.00737614;B 2=-0.010341;B 3=-0.00817083;C 0=-0.000000488682;S o c ,V o f fs e t ,A ,B ,C ,E ,t a u 20,D 1,D 2为校正系数,其中t a u (T ,P )=t a u 20ˑe x p(D 1ˑP +D 2ˑ[T -20])[7];由于校正系数A ,B ,C 和E 随时间变化很慢,在本文中仍采用S B E 43校准证书里的数值,将∂V /∂t 设为0,公式1简化为:O x y g e n m g /L ()=S o c ˑV +V o f f s e t ()ˑφ㊂(3)式中:φ=O x s o l (T ,S )ˑ(1.0+A ˑT +B ˑT 2+C ˑT 3)ˑe(E ˑPK),O x y g e n (m g /L )φ=S o c ˑ(V +V o f fs e t )=M ˑV +B ㊂(4)式中:S o c =M ;V o f fs e t =B /M ㊂通过实验室W i n k l e r 法测定溶解氧浓度与φ的比值作为因变量,S B E 43输出电压作为自变量,进行一元线性回归,即可求出S o c ,V o f f s e t ㊂2.2校正步骤(1)经C T D 数据后处理软件S B ED a t a P r o c .e x e 进行源数据校正后导出分辨率为1m 的深度值以及压力㊁温度㊁盐度㊁溶解氧饱和度㊁传感器溶解氧浓度和S B E43输出电压等数据[8]㊂(2)计算采样水层的φ值并用公式(4)将各个采样水层温克勒法测定的溶解氧数据与φ的比值作为Y 轴,S B E43输出电压作为X 轴,大洋中每个站位采样层次尽量覆盖表层至底层水体,对X ㊁Y 值进行一元线性拟合,求出S o c 和V o f fs e t ㊂(3)将配置文件中的S o c 和V o f fs e t 替换成新的校正系数㊂3 校正结果分析3.1校正系数变化趋势航次1执行时间为2020年9月10日 2020年10月6日,总共进行了10d 全水深C T D 作业,对搭载的S B E 43传感器进行了5站剖面校正;航次2执行时间为2021年3月15日 2021年5月15日,对同一序列号S B E43传感器进行了42d 全水深C T D 作业,其中含11站S B E43传感器的校正㊂两个航次中间未进行C TD 下放作业,两个航次中对各个站位的采样层次均从表层覆盖至底层水体,采样层数一般不少于20层,每站按照公式(4)进行线性拟合的相关系数R 2值均大于0.999,表1为两个航次16个站位S o c ,V o f f s e t 及拟合相关系数R 2值㊂表1 W i n k l e r 滴定溶解氧线性拟合校正系数T a b l e 1 W i n k l e r t i t r a t i o n d i s s o l v e d o x y ge n l i n e a rf i t c o r r e c t i o n c o e f f i c i e n t 日期D a t e灵敏度系数S o c 零点电压值V o f f s e t 相关系数R 22020-09-150.4485-0.44270.999712020-09-160.4548-0.45910.999572020-09-170.4543-0.45280.999732020-09-210.4513-0.45470.999472020-09-240.4518-0.44980.999412021-03-280.4677-0.46350.999742021-03-300.4654-0.45480.999662021-03-310.4641-0.45510.999432021-04-050.4695-0.46460.999732021-04-080.4710-0.47060.999862021-04-090.4708-0.47540.999802021-04-150.4833-0.46950.999712021-04-230.4866-0.48830.999802021-04-300.4870-0.47570.999812021-05-070.4954-0.49150.999952021-05-090.4937-0.48660.99969从图1(a )可以看出,S o c 整体变化趋势随着时间而升高,航次1中S o c 主要在0.45附近波动,V o f f s e t 是无氧状态下传感器固定电压值,从图1(b )可以看出V o f f s e t 电压值整体变化趋势随着使用时间而降低,在航次1中,V o f f s e t 主要集中在-0.45附近波动,航次228Copyright ©博看网. All Rights Reserved.8期孙 毅,等:911P l u s C T D 溶解氧传感器校正方法及漂移过程的探讨由于时间跨度大,S o c 较航次1产生明显上升漂移,其波动范围介于0.46~0.50之间,V o f f s e t 也产生明显压降,其范围介于-0.45~-0.50之间㊂由于S B E43传感器S o c 出厂设定值为0.4245,航次2结束后S o c 校准值为0.4955,相较于出厂值漂移约17%,S B E 公司规定新校准的S o c 值与出厂校准值相差15%~20%时,建议换膜重新校准,由于S B E 公司目前没有提供S B E 43膜备件,因此,航次2结束后该S B E43传感器须进行返厂换膜,以保证后期航次数据准确可靠㊂图1 溶解氧传感器校正系数随时间变化趋势F i g .1 T h e t r e n d o f t h e c o r r e c t i o n c o e f f i c i e n t o f t h e d i s s o l v e d o x y ge n s e n s o r o v e r t i m e 3.2校正前后传感器测量误差分析航次1作业时间短,且S o c 变化幅度不大(见图1(a )),因此我们可以将航次1中五个站位的W i n k l e r o x y g e n /φ与V o l t a g e 进行综合拟合分析,航次1五个站位采用W i n k l e r 滴定法共测量了n =96个水样,相关系数R 2为0.99961(见图2(a )),通过公式(4)计算得到综合校正系数S o c 值为0.4521,V o f f s e t 值为-0.4518,将S B E 43配置文件中校正系数出厂值替换成新的综合校正系数,然后通过海鸟软件S B ED a t a P -r o c .e x e 软件重新导出校准后的S B E43溶解氧浓度值(m g/L )和电压值(V )㊂图2(b )纵坐标为S B E43传感器溶解氧与W i n k -l e r 滴定溶解氧差值(m g/L ),横坐标为W i n k l e r 滴定溶解氧值㊂校准前溶解氧传感器与W i n k l e r 滴定溶解氧差值约在-0.4~-0.8m g/L ,除上层水体(D Oȡ6m g/L )外,传感器误差值与溶解氧浓度呈线性正相关关系,相关性系数为0.77,传感器灵敏度随着溶解氧浓度升高而降低㊂在深渊层(4000mɤd e p t h ɤ6000m )溶解氧浓度为5.3m g/L 时,传感器最大误差值为-0.8m g /L ,上层水体中传感器误差值低于深渊层水体,误差范围在-0.4~-0.6m g /L ,将配置文件替换成图2(a )中新的校正系数后,图2(b )中圆型散点显示校准后的溶解氧传感器与W i n k l e r 滴定溶解氧误差值明显减小,误差值可控制在ʃ0.2m g/L 之内㊂图2 航次1中5个站位校正曲线和校正前后传感器测量误差随溶解氧浓度变化趋势F i g.2 T h e c a l i b r a t i o n c u r v e o f f i v e s t a t i o n s a n d t h e t r e n d o f s e n s o rm e a s u r e m e n t e r r o rw i t h d i s s o l v e d o x y g e n c o n c e n t r a t i o n b e f o r e a n d a f t e r c a l i b r a t i o n i n v o y a ge 138Copyright ©博看网. All Rights Reserved.中 国 海 洋 大 学 学 报2023年航次2由于时间跨度长,且S o c 变化幅度大,因此无法像航次1一样采用综合校正系数进行整个航次校正,只能以单站校正的方式进行,本文以航次首站和末站为例进行校准前后误差分析㊂图3(a)为航次2首站和末站线性拟合校正图,从W i n k l e r o x y g e n /φ与V o l t a g e 拟合分析可以看出,首站线性拟合系数R 2值为0.99974,校准系数S o c 值为0.4677,V o f fs e t 值为-0.4635,末站线性拟合系数R 2值为0.99969,校准系数S o c 值为0.4937,V o f f s e t 值为-0.4866,末站S o c 相比于首站有明显升高,零溶解氧电压值V o f f s e t 也有所增加㊂从航次2首站剖面测量也可以发现,校准前传感器误差随着溶解氧浓度的增加有变大的趋势,其误差范围与航次1基本一致,最大误差值不超过-0.8m g/L (见图3(b)黑色矩形),经过线性拟合校准后的传感器最大值误差为0.06m g/L (见图3(b )黑色圆点)㊂与首站相比,图3(c )中末站校准前剖面各采样层次传感器测量误差变大,两者最大误差值可达-1.0m g/L ,且溶解氧浓度越高,传感器灵敏度越低,传感器测量误差越大㊂末站传感器经拟合系数校正后,传感器测量误差值减小,最大误差值为0.14m g /L ㊂图3(d )为航次2校正前传感器测量误差随溶解氧浓度变化趋势,可以看出整个测量剖面传感器测量误差与溶解氧浓度呈现正相关关系,相关系数为0.81,航次2深渊层水体整体测量误差较航次1略微偏大,而D Oȡ6m g/L 的上层水体传感器测量误差明显增大,传感器测量最大误差值出现在上层水体㊂从两个单站校正案例可以看出,航次2两个单站校正后传感器测量误差均小于航次1综合系数校正测量误差,所以在保证实验室W i n k l e r 滴定准确前提下,尽量采取单站拟合校正方式来修正测量误差,当线性拟合系数R 2越趋近于1,校正后传感器溶解氧值与W i n k l e r 滴定法两者差值越小,由于实验室W i n k l e r 滴定法在采样和滴定时容易引入误差,导致实验室测溶解氧值可能偏离真实值,例如图3(c )中校正后传感器最大误差值为0.14m g/L 的采样点,该点已经偏离拟合曲线(见图3(a )),校正后误差偏大主要原因是实验室W i n k l e r 法测定溶解氧值不准导致,因此我们在采样过程中应增加采样层次,同时剔除偏离拟合曲线数据点,让更多的采样点聚集在线性相关线上,可以避免个别采样点因实验室W i n k l e r 测量误差对拟合曲线的干扰,保证校正后传感器数据精确性[9]㊂图3 航次2首站和末站校正曲线及校正前后传感器测量误差随溶解氧浓度变化趋势F i g .3 T h e c a l i b r a t i o n c u r v e o f t h e f i r s t s t a t i o n a n d t h e l a s t s t a t i o n o fV o y a ge 2a n d t h e t r e n d of s e n s o r m e a s u r e m e n t e r r o rw i t h d i s s o l v e d o x y ge n c o n c e n t r a t i o n b ef o r e a n d a f t e r c a l i b r a t i o n 48Copyright ©博看网. All Rights Reserved.8期孙毅,等:911P l u s C T D溶解氧传感器校正方法及漂移过程的探讨4结论本文通过对两个航次溶解氧传感器漂移变化的追踪,阐述了传感器校正方法以及传感器的使用阈值,对溶解氧传感器观测和数据处理总结出以下几个结果㊂(1)传感器S o c未发生明显漂移时,建议对每个站都进行系数校正,但为数据处理方便,也可将所有站位W i n k l e r o x y g e n/φ与V o l t a g e进行统一拟合,校正过程仅使用一个综合系数校正,随着使用周期增加,校正系数S o c和V o f f s e t发生明显漂移,只能通过单站系数校正对观测数据进行有效校正,目前一些国际计划均要求对传感器进行单站校正,所以对实验室滴定溶解氧的频率和精度提出了更高的要求㊂(2)校正系数S o c值与传感器的灵敏度成反比,传感器校正系数S o c值越大,传感器灵敏度越低,传感器测量误差越大,当S o c值超过海鸟出厂值的15%~ 20%时,应返厂换膜㊂(3)在传感器使用前期,除了上层水体外,传感器剖面测量误差与溶解氧浓度呈线性正相关关系,在深渊层传感器测量误差大于上层水体测量误差,在传感器使用后期,传感器在上层水体测量误差大于深渊层水体,传感器测量误差在整个剖面上与溶解氧浓度呈正相关关系㊂(4)传感器进行拟合校正时,由于实验室滴定溶解氧会引起误差,为保证R2趋近于1,应增加采样层次,同时剔除远离线性相关线的离散点,采样层次的分布应按照传感器输出电压的范围均匀设定采样层㊂参考文献:[1] W i n k l e r L W.T h e d e t e r m i n a t i o no f d i s s o l v e d o x y g e n[J].B e r i c h t ed a rDe u t s c h e nC h e m i s c h e nG e s e l l s c h af t,1888,21:2843-2846.[2] M a r t i n iM,B u t m a nB,M i c k e l s o nMJ.L o n g-t e r m p e r f o r m a n c e o fA a n d e r a ao p t o d e sa n dS e a-B i r dS B E-43d i s s o l v e d-o x y g e ns e n s o r s b o t t o m m o u n t e d a t32mi nM a s s a c h u s e t t sB a y[J].J o u r n a l o fA t-m o s p h e r i c a n dO c e a n i cT e c h n o l o g y,2007,24(11):1924-1935.[3] D'A s a r o EA,M c N e i l C.C a l i b r a t i o n a n d s t a b i l i t y o f o x y g e n s e n s o r s o na u t o n o m o u sf l o a t s[J].J o u r n a lo f A t m o s p h e r i ca n d O c e a n i c T e c h n o l o g y,2013,30(8):1896-1906.[4] O w e n sW B,M i l l a r d J r RC.An e w a l g o r i t h m f o r C T D o x y g e n c a l-i b r a t i o n[J].J o u r n a l o f P h y s i c a l O c e a n o g r a p h y,1985,15(5):621-631.[5]杨少磊,谢玲玲,杨庆轩.S B E911p l u sC T D剖面仪的现场校正与数据处理[J].海洋技术,2008,27(3):23-26.Y a n g SL,X i e LL,Y a n g QX.F i e l d c a l i b r a t i o n a n d d a t a p r o c e s s-i n g o f S B E911p l u s C T D p r o f i l e r[J].M a r i n eT e c h n o l o g y,2008,27(3):23-26.[6] G a r c i aHE,G o r d o nL I.O x y g e n s o l u b i l i t y i n s e a w a t e r:B e t t e r f i t-t i n g e q u a t i o n s[J].L i m n o l o g y a n d O c e a n o g r a p h y,1992,37(6): 1307-1312.[7]E d w a r d sB,M u r p h y D,J a n z e nC,e ta l.C a l i b r a t i o n,r e s p o n s e,a n dh y s t e r e s i si nd e e p-s e ad i s s o l v e do x y g e n m e a s u r e m e n t s[J]. 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海洋试验中的观测仪器及技术发展海洋试验是一项旨在深入研究海洋环境的重要科学活动。

观测仪器及技术的发展对于海洋试验的成功实施至关重要。

本文将介绍海洋试验中常见的观测仪器及技术，并讨论它们在海洋试验中的应用。

一、测量水体温度和盐度的仪器1. CTD采样器CTD采样器广泛应用于海洋试验中的温度和盐度测量。

CTD代表测量电导率、温度和深度。

这种采样器通常由一组传感器组成，用于测量水体的电导率、温度和压力，从而确定水体的盐度和温度。

CTD采样器还可以搭配其他传感器，如溶解氧、叶绿素和浊度传感器，以获取更详细的水体特性数据。

2. 声速剖面仪声速剖面仪是用于测量水体中声速分布的仪器。

声速是海洋中声波传播的速度，它受到水温、盐度和压力等因素的影响。

通过测量水体中的声速分布，科学家可以研究海洋中的声波传播、洋流、海洋生物和地质等现象。

声速剖面仪通常是通过测量声纳脉冲在水中的传播时间和距离来确定声速分布。

二、测量水体中的生物和化学物质的仪器1. 溶解氧仪溶解氧是海洋试验中重要的生物和化学指标之一。

它对于海洋生态系统的健康和物质循环起着重要作用。

溶解氧仪用于测量水体中的溶解氧含量。

常见的测量方法包括电化学法和光谱法。

溶解氧仪通常使用电极或光学传感器来测量溶解氧含量。

2. 叶绿素仪叶绿素是海洋中的光合细菌和植物的重要生物标志物。

它的浓度可以用来评估海洋生态系统的生产力和营养状况。

叶绿素仪用于测量水体中的叶绿素含量。

它通常基于光学原理，通过测量水体中的光强变化来间接测量叶绿素含量。

三、测量海洋底质和地质特征的仪器1. 多波束声纳多波束声纳是一种用于测量海底地形和地质特征的仪器。

它通过同时发射多个声波束，测量声波在水下的反射时间和强度来构建海底的三维图像。

多波束声纳在海洋试验中广泛应用于海底地貌、地壳构造、海底沉积物等研究。

2. 激光扫描仪激光扫描仪是一种用于测量海底地形和物体形状的仪器。

它使用激光束扫描海洋表面，测量激光束与物体之间的距离，并通过计算和处理数据来生成三维模型。

Argo、GTSPP与WOD数据集及其应用中需注意的若干问题纪风颖;林绍花;万芳芳;董明媚;刘玉龙【摘要】数据集整体的时空覆盖率制约了海洋科学研究的时空尺度,而海洋仪器的性能和观测方式直接决定了海洋数据的可靠性.以观测仪器作为主要衡量指标,结合数据集的时空覆盖率,对以温度和盐度为数据集主体的自持式拉格朗日环流剖面观测(Argo)数据集、全球温盐剖面数据集(GTSPP)、世界海洋数据集(WOD)进行分析和比对,确定了三者关系:Argo和GTSPP都是WOD的数据源,而GTSPP中包含了Argo实时数据的80％.在此基础上研究确定了目前温盐数据的主要观测仪器为Argo浮标、XBT和CTD,并对这三种仪器的误差来源和量级进行详细分析:由于全球自动观测与传输需求,Argo数据存在电子信号不稳定导致的随机误差,而且在高纬度强温跃层地带出现较强的虚假盐度尖峰,再是自由漂移的特性导致1％～2％盐度剖面漂移超过0.02 PSS-78;由于下降方程的不断演变,全球半数XBT数据提供者并未提供仪器型号,导致数据整体的可靠性下降;由于CTD基本采用船载观测,因此成本高、共享数据少且多集中近海.因此在对全球温盐数据进行应用时,应综合考虑观测仪器的可靠性和时空覆盖率,有效实现对资料本身误差和真实海洋现象的甄别.【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2016(035)002【总页数】9页(P140-148)【关键词】Argo;GTSPP;WOD【作者】纪风颖;林绍花;万芳芳;董明媚;刘玉龙【作者单位】国家海洋信息中心,天津300171;国家海洋信息中心,天津300171;国家海洋信息中心,天津300171;国家海洋信息中心,天津300171;国家海洋信息中心,天津300171【正文语种】中文【中图分类】P715海水的温度和盐度是描述海水性质的重要物理量，其时空分布和变化几乎与海洋中所有现象都密切相关。

现有的数值同化模型、海平面高度变化和业务化海气耦合模式都迫切需要海洋温度和盐度数据，改进其初始场和边界约束条件。