Назначение
Зонды гидрологические ОЛД-1 (далее - зонды) предназначены для измерений избыточного давления столба жидкости, температуры морской воды, относительной электрической проводимости морской воды и скорости распространения звука в морской воде.
Описание
Принцип работы зонда заключается в преобразовании измеряемых физических величин с помощью измерительных преобразователей (датчиков) избыточного гидростатического давления, температуры, относительной электрической проводимости и скорости распространения звука в морской воде в аналоговые электрические сигналы, формировании их цифровых эквивалентов (кодов), архивировании их в памяти погружаемого устройства (ПУ).
Зонд представляет собой измерительный комплекс с независимыми измерительными каналами - измерительный канал избыточного гидростатического давления (ИКД), измерительный канал температуры морской воды (ИКТ), измерительный канал относительной электрической проводимости (ИКП), измерительный канал скорости распространения звука в морской воде (ИКСЗ).
Датчик ИКД - тензометрический датчик с чувствительным элементом в виде плеч измерительного тензометрического моста, нанесенных на деформируемую под действием избыточного гидростатического давления сапфировую подложку. Выходной сигнал напряжения моста зависит от степени деформации подложки и пропорционален выходному электрическому сигналу датчика. Для уменьшения зависимости выходного сигнала датчика от температуры в схеме измерительного канала предусмотрена цепь компенсации погрешности от температуры.
Датчик ИКТ - медный термометр сопротивления, включенный в несимметричный измерительный мост, выходной сигнал которого пропорционален электрическому сопротивлению чувствительного элемента датчика.
Датчик ИКП - кондуктометрический датчик трансформаторного типа с измерительной и генераторной катушками тороидальной формы, размещенных коаксиально в герметичном металлическом цилиндре, представляющем из себя разомкнутый виток для электромагнитного поля. Электромагнитная связь между катушками обеспечивается электропроводящей морской водой, заполняющей кварцевую трубку, расположенную коаксиально с осями катушек. Материал трубки обеспечивает стабильность геометрических размеров объема жидкости, заполняющей трубку, и, соответственно, независимость коэффициента связи между катушками от температуры и гидростатического давления окружающей водной среды. Выходной сигнал датчика, представляющий собой разность напряжений генерации (накачки) и измерительного напряжения, пропорционален электрической проводимости морской воды.
Датчик ИКСЗ - датчик пьезоакустического типа, в котором совмещены излучатель и приемник импульсов акустического сигнала с известной базой (расстоянием между излучателем и приемником). Скорость распространения звука в морской воде вычисляется автоматически с учетом фиксированной длины пути и измеренного интервала времени между излученным и принятыми импульсами.
Выходные сигналы датчиков поступают на входы многоканального аналогоцифрового преобразователя, на выходе которого формируются цифровые сигналы (коды), соответствующие измеренным значениям физических величин. Обработка цифровых сигналов погружаемого устройства выполняется микроконтроллером с установленным в его память программным обеспечением (ПО) ПУ «Зонд 1. ВТИГ.0000.02» и «Зонд 2. ВТИГ.0000.03».
ПО ПУ совместно с сервисным программным обеспечением ПО «ПРОФИЛЬ-2002. ВТИГ.0000.01» и «ПРОФИЛЬ-2002. ВТИГ.0000.01-01» позволяет отображать на мониторе прибора управления и индикации (далее - ПУИ) или ПК пользователя как результаты измерений, сохраненные в памяти зонда (рабочий режим), так и текущие результаты в режимах калибровки и поверки его измерительных каналов.
Датчики, конструктивно объединённые в блок датчиков ПУ, расположены на нижней торцевой части корпуса ПУ и имеют прямой контакт с окружающей водной средой.
Механическая защита датчиков обеспечивается ограждением цилиндрической формы, изготовленным из высокопрочного пластика.
На противоположном торце корпуса ПУ расположены вилка герметичного коаксиального соединителя (гермоввод) и герметичный переключатель режимов работы, управляемый магнитным ключом (ГПР).
Корпус зонда цилиндрической формы изготовлен из высокопрочной нержавеющей
стали.
В герметичном объеме корпуса зонда расположены магнитоуправляемые реле ГПР, блок автономного питания, блок аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, устройство цифровой твердотельной памяти.
Зонд имеет шесть модификаций (осн, -01, -02, -03, -04, -05), отличающихся комплектностью, а также количеством измерительных каналов (у модификаций -04, -05 представлены все ИК, у модификаций осн, -01, -02, -03 - отсутствует ИК скорости распространения звука в морской воде).
Зонд обеспечивает два режима:
- запоминание данных в электронной памяти с целью считывания накопленных данных после извлечения зонда из морской среды. Данные памяти с помощью кабеля связи передаются на ПУИ, входящий в состав универсального морского вычислительного комплекса (УМВК), обеспечивающего обработку и электронное документирование данных (рабочий режим). При отсутствии УМВК в составе зонда данные могут быть переданы в персональный компьютер (ПК) пользователя;
- непрерывный вывод текущих данных непосредственно на монитор ПУИ или ПК пользователя, необходимых при калибровках и поверках зонда с использованием кабеля связи.
Зонды со встроенным программным обеспечением по алгоритмам изготовителя производят вычисления солёности и плотности морской воды при определении вертикальных профилей (распределений вдоль вертикали) указанных физических величин в морской воде в месте зондирования.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке.
Общий вид зонда приведен на рисунке 1.
Заводской номер наносится на ограждение блока датчиков ПУ методом гравировки.
Место пломбирования в виде пломбировочной чашки расположено под герметичным переключателем режимов работы ПУ в верхней части его прочного корпуса.
Программное обеспечение
Программное обеспечение (ПО) зонда включает:
- ПО ПУ «Зонд 1. ВТИГ.0000.02» (в изделиях модификации осн., -01 и -03), обеспечивающее автоматизацию процесса измерений, накопление полученной информации в твердотельной памяти ПУ и передачу результатов измерений в виде цифровых кодов значений измеренных величин в СОМ-порт ПУИ или ПК для дальнейшей их обработки;
- ПО ПУ «Зонд 2. ВТИГ.0000.03» (в изделиях модификации -02, -04 и -05), обеспечивающее автоматизацию процесса измерений, накопление полученной информации в твердотельной памяти ПУ и передачу результатов измерений в виде цифровых кодов значений измеренных величин в USB-порт ПУИ или ПК для их дальнейшей обработки;
- ПО «ПРОФИЛЬ-2002. ВТИГ.0000.01», обеспечивающее прием через СОМ-порт результатов измерений от ПУ, содержащего ПО «Зонд 1. ВТИГ.0000.02», расчёт в ПУИ или ПК значений физических величин ИКД, ИКТ, ИКП согласно калибровочным коэффициентам соответствующего измерительного канала, расчёт значений скорости распространения звука в морской воде, расчёт значений солёности и плотности, а также их обработку, архивацию, визуализацию и передачу корабельным потребителям;
- ПО «ПРОФИЛЬ-2002. ВТИГ.0000.01-01», обеспечивающее прием в ПУИ или ПК результатов измерений от ПУ, содержащего ПО «Зонд 2. ВТИГ.0000.03», расчёт в ПУИ или ПК значений физических величин ИКД, ИКТ, ИКП, ИКСЗ согласно калибровочным коэффициентам соответствующего измерительного канала, расчёт значений солёности и плотности, дополнительный расчёт по данным ИКД, ИКТ и ИКП значений скорости распространения звука в морской воде, а также их обработку, архивацию, визуализацию и передачу корабельным потребителям.
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний» по Р 50.2.077-2014.
Влияние ПО учтено при нормировании метрологических характеристик Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значения | Значения | Значения | Значения |
| Идентификационное наименование ПО | ВТИГ.0000.02 | ВТИГ.0000.03 | ВТИГ.0000.01 | ВТИГ.0000.01-01 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.0 | 1.1 | 1.0 | 1.0 |
| Цифровой идентификатор ПО | С15А7ВЕС, CRC32 | DF4mACB, CRC32 | Е0437СЕС, CRC32 | 7EB03FAB, CRC32 |
Технические характеристики
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Измерительный канал избыточного гидростатического давления: диапазон измерений, МПа пределы допускаемой абсолютной погрешности, МПа | от 0 до 20 ±0,025 |
| Измерительный канал температуры морской воды: диапазон измерений, °С пределы допускаемой абсолютной погрешности, °С | от -2,5 до 35 ±0,03 |
| Измерительный канал относительной электрической проводимости морской воды: диапазон измерений, отн. ед. пределы допускаемой абсолютной погрешности, отн. ед. | от 0,1 до 1,6 ±0,0015 |
| Измерительный канал скорости распространения звука в морской воде: диапазон измерений, м/с пределы допускаемой абсолютной погрешности, м/с | от 1402 до 1560 ±0,5 |
Таблица 3 - Основные технические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Частота измерений по каждому измерительному каналу, Гц | 12 |
| Продолжительность непрерывной работы ПУ в автономном режиме от встроенной аккумуляторной батареи, ч, не менее - для ПУ без измерительного канала скорости распространения звука | 16 |
| - для ПУ с измерительным каналом скорости распространения звука | 10 |
| Параметры электрического питания: | |
| - напряжение переменного тока, В | 220±11 |
| - переходное отклонение, В | от 248,6 до 165 |
| Потребляемая электрическая мощность, В • А, не более | 180 |
| Масса, кг, не более: - ПУ; | 11 |
| - ПУИ | 7 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Габаритные размеры: - ПУ (диаметр; высота), мм, не более - ПУИ (длина; ширина; высота), мм, не более | 120; 750 434; 197; 363 |
| Средний срок службы, лет | 10 |
| Средняя наработка на отказ, ч, не менее | 5000 |
| Условия эксплуатации: - диапазон рабочих температур ПУ, °С; - диапазон рабочих температур ПУИ, °С; - относительная влажность при температуре +35 °C, %; - для ПУ; - для ПУИ | от -4 до +35 от 0 до +40 100 98 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист документации (руководство по эксплуатации, формуляр) типографским способом.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность зондов
| Обозначение составной части | Наименование составной части | Количество составных частей на модификацию |
| осн. | 01 | 02 | 03 | 04 | 05 |
| ВТИГ2.840.005-04 | Устройство погружаемое ПУ | 1* | 1* | - | 1* | - | - |
| ВТИГ2.840.005-02 | Устройство погружаемое ПУ | 1* | - | 1* | - | - | - |
| ВТИГ2.840.005-03 | Устройство погружаемое ПУ | 1 | - | - | - | 1 | 1 |
| ВТИГ3.031.001-01 | Устройство зарядное ЗУ-2403 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| ВТИГ6.644.007-01 | Кабель связи 2 | 1 | 1 | - | 1 | - | |
| ВТИГ6.644.007-02 | Кабель связи 3 | 1 | - | - | - | - | 1 |
| ВТИГ.465214.001 | Разветвитель сетевой РС | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| ВТИГ.468352.004-01 | Устройство сопряжения УС-1 | 1 | - | 1 | - | 1 | 1 |
| ШИПУ.466535.003 | Универсальный морской | 1 | 1 | - | - | - | 1 |
| | вычислительный комплекс | | | | | | |
| | УМВК-15 в составе: | | | | | | |
| ШИПУ.466226.003 | Прибор управления и индикации | 1 | 1 | - | - | - | 1 |
| ШИПУ.467259.003 | Клавиатура с манипулятором | | | | | | |
| | «трэкбол» | 1 | 1 | - | - | - | 1 |
| ШИПУ.436112.001 | Блок бесперебойного питания | 1 | 1 | - | - | - | 1 |
| ШИПУ.685631.001 | Кабель 1 | 1 | 1 | - | - | - | 1 |
| ШИПУ.685631.002 | Кабель 2 | 1 | 1 | - | - | - | 1 |
| ШИПУ.466535.003 | Комплект эксплуатационных | | | | | | |
| ВЭ | цокументов | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| - | Принтер формата А4 с | | | | | | |
| | комплектом кабелей | 1 | 1 | - | - | - | 1 |
| ВТИГ.0000.01 | Программный комплекс | 1 | 1 | - | 1 | - | |
| | «ПРОФИЛЬ-2002» | | | | | | |
| ВТИГ.0000.01-01 | Программный комплекс | 1 | - | 1 | - | 1 | 1 |
| | «ПРОФИЛЬ-2002» | | | | | | |
| Обозначение составной части | Наименование составной части | Количество составных частей на модификацию |
| осн. | 01 | 02 | 03 | 04 | 05 |
| ВТИГ1.573.004 | Комплект ЗИП согласно ведомости ВТИГ1.570.004ЗИ | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| ВТИГ1.570.004ВЭ | Комплект эксплуатационных цокументов | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| ВТИГ1.570.004РЭ | Руководство по эксплуатации | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| ВТИГ4.171.001 | Ящик укладочный | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Примечание: «*» - данная модификация зонда не содержит ИКСЗ.
Сведения о методах измерений
приведены в разделе 2 «Использование по назначению» руководства по эксплуатации ВТИГ1.570.004РЭ.
Нормативные документы
ГОСТ 8.558-2009 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры
Государственная поверочная схема для средств измерений избыточного давления до 4000 МПа, утвержденная приказом Росстандарта от 29.06.2018 г. № 1339
Государственная поверочная схема для средств измерений удельной электрической проводимости жидкостей, утвержденная приказом Росстандарта от 27.12.2018 г. № 2771
ГОСТ Р 8.870-2014 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений скорости звука в жидких средах в диапазоне от 800 до 2000 м/с
ВТИГ1.570.004ТУ Зонд гидрологический ОЛД-1. Технические условия
85464-22: Методика поверкиСкачать6.3 Мб