Мультипараметрическая система измерения гидрофизических параметров

Изобретение относится к технике гидрофизических, океанологических, гидрологических исследований и предназначено для использования при измерении разнообразных комбинаций гидрофизических параметров. Система содержит жесткий опорный конструктив, объединяющий гидрофизические датчики, блоки цифровой обработки параметров и микропроцессорный узел. Каждый датчик и связанный с ним через блок цифровой обработки параметра соответствующий микропроцессор заключены в отдельный бароустойчивый корпус и представляют собой законченный автономный модуль, исполняющий свою измерительную функцию. Микропроцессоры объединены последовательным асинхронным интерфейсом через бароустойчивые разъемы в единую двухпроводную сеть, в которой один из модулей является синхронизирующим - ведущим всей системы. Система способна гибко и просто изменять измерительные функции в зависимости от поставленных исследовательских целей. 2 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для комплексного измерения гидрофизических параметров в экспериментальной океанологии, гидрофизике и гидрографии.

Известны такие типы автономных станций, как мультипараметрическая станция [1] для комплексных измерений в океанологии и во внутренних водоемах, содержащая жесткий бароустойчивый конструктив, объединяющий микропроцессор с подключенными к нему блоками измерения параметров, которая является ядром управления и накопителем информации трех миллионов измерений параметров: солености, давления, температуры, растворенного кислорода, проводимости и др.

Недостатками известного решения являются статичность набора измеряемых параметров, ограниченная жестким конструктивом, что не позволяет оперативно менять набор измерителей для получения комбинации параметров адекватной задаче. Рекомбинация или замена измерительного модуля требует стационарных условий и возможность последующей мобильной рекомбинации измеряемых параметров в процессе одной программы, что значительно повышает эффективность метрологической поверки всей комбинации.

Наиболее близким к предлагаемому решению является мультипараметрическая система измерения гидрофизических параметров, содержащая жесткий опорный конструктив, объединяющий микропроцессор с подключенными к нему блоками цифровой обработки параметров, связанными через бароустойчивые разъемы с гидрофизическими датчиками [2]. Система MINIpack имеет возможность использовать 16 каналов измерений от внешних датчиков как в притопленном, так и буксируемом режиме, а также возможность ограниченной рекомбинации измерителей путем разборки конструктива и частичной замены блоков в объединяющем бароустойчивом корпусе. Наличие корпуса не только затрудняет перекомпоновку для рекомбинации и требует стационарных условий для последующей метрологической поверки всей системы, но и ограничивает возможности вариабельности параметров конкретным объемом, что весьма существенно в процессе конкретной экспедиции или рейса судна. В большинстве случаев требуется иметь возможность оперативно варьировать набор измеряемых параметров в процессе дорогостоящего рейса научного судна или экспедиции. Известные решения не могут обеспечить указанного свойства в силу своих недостатков.

Целью предлагаемого изобретения является измерительная система, которая способна гибко и просто изменять измерительные функции в зависимости от поставленных исследовательских целей.

В сущности, техническим результатом, ожидаемым от использования предлагаемого изобретения, является устранение зависимости вариабельности мультипараметрической системы от жесткого конструктивного решения при одновременной возможности использования каждого модуля как самостоятельного измерительного прибора.

Указанный результат достигается тем, что в известной мультипараметрической системе измерения гидрофизических параметров, содержащей жесткий опорный конструктив, объединяющий микропроцессор с подключенными к нему блоками цифровой обработки параметров, связанными через бароустойчивые электроразъемы с гидрофизическими датчиками, датчики с цифровыми блоками заключены в отдельные автономные бароустойчивые корпуса, содержащие микропроцессоры, объединенные последовательным асинхронным интерфейсом через бароустойчивые разъемы в единую двухпроводную сеть, в которой каждый датчик со своим микропроцессором является законченным автономным модулем, исполняющим свою измерительную функцию, при этом один из модулей назначается синхронизирующим - ведущим измерения всей системы.

Таким образом, каждый модуль системы работает в автономном режиме независимо от остальных модулей, но по программе измерений, написанной для всей системы. Такая система формируется под задачу непосредственно перед измерениями из готовых к употреблению отдельных модулей. Модули могут быть снабжены цилиндрическими пластиковыми или стальными корпусами.

На фиг.1 показано схематичное соединение измерительных модулей, где 1-32 - измерительные модули (например, в цилиндрических корпусах) соединены через разъемы шиной - 33 двухпроводного последовательного интерфейса. Компоновка общего вида мультипараметрической системы типа донной станции; на фиг.2 - 1-32 - измерительные модули, соединенные шиной 33, 34 - опорный конструктив, 35 - плавучесть (например, эпоксидный сферопластик), 36 - модуль гидроакустического размыкателя типа «АГАР» разработки ОКБОТ.

Гидроакустический размыкатель служит для извлечения донной станции после завершения ее работы. По сигналу акустического излучателя судна размыкатель отсоединяет станцию от якоря и она всплывает.

Система может быть оперативно рекомбинирована относительно параметров измерения с помощью последовательного асинхронного интерфейса, например, R S485 или FSK. Интерфейс RS485 используют, когда электропитание модулей разделено, т.е. индивидуально в каждом модуле, а FSK используют тогда, когда электропитание осуществляется от единого источника, расположенного в одном из модулей, например управляющем, или из отдельного энергомодуля.

Обслуживание предлагаемой системы значительно упрощается, т.к. поверочные операции выполняются для каждого модуля отдельно и не оказывают взаимного влияния, а также расширяется диапазон измеряемых параметров и вариабельность их комбинаций. Обслуживание системы не требует стационарных условий и возможно в процессе экспедиции или рейса научно-исследовательского судна.

Источники информации, использованные при составлении заявки

1. Inter Ocean systems, inc. CTD/S4 Multiparameter Data Acquision Instrument. 4241 Ponderosa Avenue, Suite A, San Diego, CA 92123-6501,

www.interoceansystems.com/ctds4/him.

2. Chelsea Technologies Group - Sensors - MINIpack CTD-F, Sensor Suite Compact, Smart Media based multi-parameter monitoring system for oceanography and limnology, Chelsea Technologies Group 55 Central Avenue, Molesey, Surrey, KT8 2QZ, UK.

www.chelsea.co.uk/Instruments%20MINIPACK.htm.

Мультипараметрическая система измерения гидрофизических параметров, содержащая жесткий опорный конструктив, объединяющий гидрофизические датчики, блоки цифровой обработки параметров и микропроцессорный узел, отличающаяся тем, что каждый датчик и связанный с ним через блок цифровой обработки параметра соответствующий микропроцессор заключены в отдельный бароустойчивый корпус и представляют собой законченный автономный модуль, исполняющий свою измерительную функцию, при этом микропроцессоры объединены последовательным асинхронным интерфейсом через бароустойчивые разъемы в единую двухпроводную сеть, в которой один из модулей является синхронизирующим - ведущим всей системы.