CC BY
13ТЕХНИКА ДЛЯ РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | ТРУДЫ ВНИРО. 2021 г. Том 184
Технические средства океанологического обеспечения промысла
удк 551.46 э01: 10.36038/2307-3497-2021-184-99-111
Оценка неопределённости калибровки эталонной ячейки электропроводимости калибратора СТ01 «Idronaut» «Установки для измерения УЭП морской воды ВНИРО»
А.Н. Рамазин
Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (ФГБНУ «ВНИРО»), Москва
E-mail: ramazin@vniro.ru
Приведены результаты анализа экспериментальных исследований метрологических характеристик эталонных ячеек, выполненных в процессе калибровки датчиков удельной электропроводимости (УЭП) СТД-зондов в течение 10 лет с 2008 по 2017 гг. с помощью «Установки для измерения УЭП морской воды ВНИРО». Рассмотрены факторы, определяющие неопределённость калибровки эталонной ячейки УЭП. Проведены расчёты суммарной стандартной неопределённости (ССН) калибровки ячейки и стандартных неопределённостей её составляющих. Сделан вывод о том, что расширенная ССН их калибровки в любой точке диапазона (53^27) мСм/см не будет превышать (2,2^1,0)-10-3 мСм/см, что соответствует относительной расширенной ССН калибровки, равной 4-10-5. Дан анализ вклада отдельных составляющих в суммарную неопределённость. Показано, что ССН калибровки ячейки us определяется главным образом ССН определения эталонного значения УЭП SSW, обусловленная неопределённостью определения температуры пробы внутри ячейки из-за нестабильности и неоднородности температурного поля вокруг неё иЕС(Г). Величина иЕС(Т} колеблется от 9,7-10-4 мСм/см до 3,610-4 мСм/см при уровне нестабильности морской воды в рабочей зоне термобаке, находящейся в пределах от (1,1±0,17)10-3 °C при температуре 25 °C до (0,53±0,19)10-3 °C при температуре 1 °C. Показано, что дрейф статической функции преобразования ячеек за 413 суток не превысил ±0,003 мСм/см.
Ключевые слова: ячейка УЭП, калибровка, стандартная, суммарная и расширенная неопределённость, нестабильность, временной уход.
ВВЕДЕНИЕ
Солёность является одной из характеристик морской воды, определение которой необходимо для расчёта её фундаментальных термодинамических свойств. На современном уровне практическая солёность определяется с использованием алгоритма её расчёта на основе данных измерений относительной электрической проводимости (ОЭП), температуры и избыточного давления [Lewis, Perkin, 1981], получаемых с применением солемеров и CTD-зондов.
Наиболее распространённым эталонным средством измерения, используемым для калибровки датчиков электропроводимости CTD-зон-дов, являются солемеры Autosal 8400B, Portasal 8410A фирмы «Guildline» (Канада).
Вместе с тем, ряд метрологических служб наряду с солемерами для калибровки датчиков электропроводимости использует прецизионную измерительную аппаратуру с выносной кондук-
тивной эталонной ячейкой. Например, фирмы-производители CTD-зондов «General Oceanics», «Neil Brown Instrument System» (США), «Idronaut» (Италия) и др. используют средства калибровки, состоящие из прецизионного моста сопротивления (ПМС) в комплекте с адаптером CSA-1250, согласующим первичный преобразователь электропроводимости с входом ПМС ATB-1250 [Левашов, 2003]. Аналогичные функции выполняют калибраторы электропроводимость-температура СТ01 «Idronaut» или СТ-02 «FSI» (США).
Преимуществом солемера является то, что процесс калибровки его ячейки и измерения длятся всего несколько минут. За это время характеристики ячейки и измерительной схемы остаются практически неизменными.
Недостатком калибраторов является необходимость в течение нескольких часов калибровать ячейку в термобаке. За это время уход характеристик измерительного тракта более веро-
ятен. Вместе с тем, они обладают преимуществом непосредственно проводить сравнения показаний ячейки и средства измерения. В то время как при использовании солемера необходимо отобрать пробу воды, привести её температуру к температуре стабилизации ячейки и после измерения провести вычисления электропроводимости отобранной пробы по результатам измерения ОЭП и температуры морской воды в баке [Lewis, Perkin, 1981], при которой проводилось измерение электропроводимости и отбор пробы.
У солемеров ячейка термостатирована, а у калибраторов она термостабилизируется в калибруемом объёме морской воды. Эта принципиальная конструктивная особенность обуславливает способ их использования для калибровки датчиков удельной электропроводимости (УЭП) CTD-зондов, позволяющих осуществлять калибровку в искусственной морской воде или растворах её солей методом сличения показаний эталонной ячейки и датчика. Это обстоятельство особенно важно для метрологических служб, находящихся вдали от североатлантических вод, ионный состав которых является стандартным [IOC, SCOR and IAPSO, 2010].
Целью настоящего исследования являлось анализ и оценка всей совокупности факторов, влияющих на неопределённость калибровки эта-
лонной ячейки СТ01 «ИгопаиЬ» входящий в состав комплекса метрологического оборудования «Установки для измерения УЭП морской воды ВНИРО» (свидетельство об утверждении типа средства измерений RU.E.31.001.A № 42535).
Оборудование. В течение 10 лет с 2008 по 2017 гг. Метрологической службой измерителей параметров морской воды ВНИРО (МС ВНИРО) были проведены экспериментальные исследования метрологических характеристик эталонных кондуктометрических ячеек, выполняемых в процессе калибровки датчиков удельной электропроводимости различных СТD-зондов. Эти исследования были выполнены с использованием прецизионного калибровочного оборудования [Рамазин, Левашов, 2016; Рамазин, 2016], представленного на рис. 1 а.
В качестве чувствительного элемента датчиков электропроводимости калибратора (стандарта электропроводимость-температура) СТ01 «ИгопаиЬ (Италия) применяется семиэлектрод-ная кондуктивная ячейка ^ШеЬеп D. et а1., 1994]. Центральные кольцевые электроды как бы «удвоенной» ячейки запитываются переменным током, текущим к обоим наиболее удалённым кольцевым электродам. Две смежных пары кольцевых электродов считывают относительное падение напряжения, пропорционально измерен-
Рис. 1. а) Средства калибровки CTD-зондов: Условные обозначения: 1 - эталонная катушка сопротивлений модель 5685А «Tinsley» (UK); 2 - прецизионный мост сопротивлений модели F-18 «ASL» (UK); 3 - СПТС модели 162СЕ
«Rosemount» (UsA); 4 - термостат с ячейкой точки плавления галлия модели 17041, 17042 «Yellow Springs Instrument» (USA); 5 - стандарт электропроводимость-температура модели СТ01 «Idronaut» (ITA); 6 - эталонные ячейки электропроводимости; 7-216 л термобак модели 7051А «Hart Scientific» (USA); 8 - CTD-зонд SBE19plus
перед калибровкой.
б) Заполнение эталонной ячейки стандартной морской водой. 1- стандартная морская вода SSW; 2,4 - эталонные ячейки УЭП калибратора СТ01; 3 - крышка эталонной ячейки УЭП; 5-трубопровод; 6 - помпа «OSIL»
ной УЭП воды. Наиболее удалённая пара кольцевых электродов экранирует измерительную ячейку от любых внешних электрических помех.
Кольцевые платиновые электроды, вплавленные внутри трубки из кварцевого стекла с внутренним диаметром 0,8 см. Сама ячейка, длина которой равна 4,5 см, размещена внутри цилиндрического пластикового кожуха.
Нами была проведена некоторая модернизация ячеек. Для этого, для каждой ячейки были изготовлены по 2 крышки (рис. 1 б), обеспечивающие возможность промывки и заполнения ячеек стандартной морской водой - IAPSO Standard Seawater (SSW).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Ячейки после предварительной многократной тщательной промывки заполнялась SSW. Момент заполнения ячейки SSW представлен на рис. 1 б.
Калибровка ячеек осуществлялась в термобаке модели 7051А «Hart Scientific», в котором размещались одна или две ячейки, заполненные SSW вместе со стандартным платиновым термометром сопротивлений (СПТС), располагающемся от них в непосредственной близости. Калибровка проводилась по двум, трём, реже пяти стабилизированным точкам многоразовых измерений в диапазоне изменения температуры от 30 (25)°C до -1,6 (+0,8) °C.
Статическая функция преобразования (СФП) или общее уравнение калибровки СТ01 имеет вид:
C(35,T68,0) = A + B • N, (1)
где A и Bкалибровочные коэффициенты, определяемые методом наименьших квадратов по результатам обработки серий измерений: N - кодовые (не преобразованные) показания ячейки образцовых значений УЭП SSW С(35,Т68,0)э калибратора СТ01; Т68 - значения температуры по Международной практической температурной шкале 1968 г (МПТШ-68) пробы SSW в стабилизированных точках калибровки.
Эталонные значения УЭП рассчитывались по данным измерения СПТС и значению относительной электропроводности К15, указанной на этикетке пузырька со стандартной морской водой с использованием уравнения зависимости относительной электропроводимости SSW гТ от температуры Т68 с помощью программы «Sea Water Calculator»:
г = С(35,Т68,0) + сТ + сТ2 + сТЪ + сТ4 (2)
С(35 15 0) Ч'68Т из'б8т Ч'68> ^ '
где с0 = 0,6766097; сг = 2,00564х10-2; с2 = 1,104259х10-4; с3 = -6,9698*10-7; с4 = 1,0031х10-9
Суммарная стандартная неопределённость измерения температуры СПТС в рабочем объёме термостата и^0 для различных значений температуры Т90 представлена в табл. 1 [Рамазин, 2018]. Температура Т68 определялась из уравнения:
Тб8 = 1,00024 • L0,
(3)
где T90 - среднее значение преобразованных показаний СПТС в температуру Международной температурной шкалы 1990 (МТШ-90) [Mangum, Furukawa, 1990; Рамазин, Левашов, 2016]:
^=f (е (4)
Необходимо отметить, что алгоритм расчёта практической солёности по данным CTD-измере-ний разработан для относительных измерений электропроводимости S = f(R).
Измеряемая CTD-зондами или солемерами относительная электропроводимость (ОЭП) R, равна отношению УЭП пробы морской воды C(S,T,p) солёностью S, находящейся под воздействием температуры Т68 и давления р, к УЭП стандартной морской воды С(35,15,0), солёностью 35 при температуре 15 °C и атмосферном давлении [Lewis, Perkin, 1981]:
R = C(5,T68,p) = C(5,T68,p) C(5,T68,0) x C(35,15,0) C(5,Тб8,0) C(35,Тб8,0)
C (35,T68,0) = Rp ■ RT ■ T.
С (35,15,0) ° ' ' (5)
При измерениях на солемерах при давлении р = 0 значение Яр =1, а уравнение (5) принимает вид:
R =
с(S ,Ta,0)
с (35,15,0)
= RT • T.
(6)
Для удобства восприятия измерительной информации в практической океанографии на стадии калибровки и предварительных измерений используется «условный» переход от ОЭП к УЭП, основанный на умножении Я на величину С(35,15,0) - уравнения (5 и 6), значение которой до настоящего времени однозначно не определено. Например, по результатам анализа работы
[Yerofeyev et al., 1977], значения прямых измерений значения УЭП стандартной морской воды, выполненных до 1975 г. колеблется в диапазоне от 42,698 до 42,929 мСм/см. Более поздние многочисленные работы позволили несколько сузить разброс значений С(35,15,0), но так и не определили однозначно её значение.
Не случайно, расширенная относительная неопределённость национальных государственных стандартов [Brinkmann et al., 2003] не превышает 0,02%, что для прямых измерений С(35,15,0) соответствует расширенной стандартной неопределённости, равной 0,0086 мСм/см. Практически к аналогичному значению расхождений 42,9021±0,0093 мСм/см приходим при сравнении прямых измерений С(35,15,0), выполненных в работах [Poisson, 1975; Culkin, Smith, 1980].
Желание с максимальной точностью определить значение УЭП С(35,15,0) связано со стремлением метрологического сообщества связать определение практической солёности и её основного стандарта с международной системой измерения (СИ) [Seitz, Spitzer, 2002].
Для перехода от ОЭП к УЭП морской воды принимаем значение С(35,15,0)=42,914 мСм/см, рекомендованное производителем SSW и используемое фирмой «Sea Bird». Важно заметить, что именно это значение С(35,15,0) необходимо использовать в программном обеспечении CTD-зонда при использовании алгоритма расчёта практической солёности для обратного перехода от УЭП к ОЭП.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
Факторы неопределённости. Измерительная система калибратора СТ01 и эталонная ячейка электропроводимости, заполненная SSW с ОЭП K15 при температуре Т68 измеряет УЭП С(35,
Т68,0) Э как:
С(35,Т68,0)Э = Стсе11(Т)-=К15-гт-С(Ъ5,15,0), (7)
где G(T)-- электропроводимость, величина, обратная сопротивлению измерительной системы СТ01 эквивалентного сопротивлению столба воды между электродами ячейки; kcell(T) - постоянная ячейки.
Для расчёта неопределённости результата калибровки в каждой точке использовали суммарную стандартную неопределённость оценки.
Суммарная стандартная неопределенность (ССН) результата калибровки эталонной ячейки
uZcell складывается из следующих неопределённостей:
uS =„ l(u
fi
УЭП SSW ) + ( USC (г)) +(u SCT 01 )2, (8)
где иУЭП SSW — ССН значения УЭП SSW; uZC(T) - ССН эталонного значения УЭП SSW, обусловленная неопределённостью определения температуры пробы внутри ячейки из-за нестабильности и неоднородности температурного поля вокруг неё; usct01 — ССН измерительной системы СТ01;
ССН значения УЭП SSW может быть представлена в виде:
U УЭП SSW UОЭП SSW
< (35,768,0),
(9)
где и0ЭПSSW - ССН неопределённость значения ОЭП SSW, равная:
" ОЭП SSW
:дК5)2 + d )2,
(10)
где uK - стандартная неопределённость (СН) значения ОЭП K15 SSW, расширенная стандартная неопределённость которой UK15 равна 1-Ю-5 при ширине охвата К =2 [Bacon, 2007]. uKl5 равна:
U
UK15
K15
= 5 • 10-6,
(11)
5rT - относительная СН аппроксимации экспериментальных данных зависимости ОЭП SSW rT от температуры Т68 (2), равная 8,2-10-6 [Perkin, Lewis, 1980]. Тогда:
uОЭП SSW =V К5)2 + (6rT )2 = 9,6 • 10-6. (12)
Подставляя значения Т68 в уравнение (2), а затем полученные значения С(35,Т68,0) в уравнение (9), получим значения иУЭГ1 SSW. Результаты вычислений размещены в табл. 1, из которой видно, что СН иУЭГ SSW при 15 °C будет равна 4,1-10-4 мСм/см, и изменяться от 2,7-10-4 мСм/см до 5,6-10-4 мСм/см при изменении температуры от -1,6 °C до 30 °C, соответственно.
ССН измерения УЭП uZC(T), обусловленная неоднородностью поля температуры, нестабильностью его поддержания и, как следствие неопределённостью определения среднего значения температуры Т68 внутри калибруемой ячейки uZC(T) может быть представлена в виде:
_8C (35,T ,0)
SC (T )
дТ
где
UT =V(uso)2 + (UST)2 ;
(13)
(14)
и1о0 - ССН измерения температуры СПТС в рабочем объёме термостата и1о0 = (1,2т1,6)-10-4 °С представлена в табл. 1 [Рамазин, 2018]; и^т- ССН неоднородного ит1 и нестабильного ит2 температурного поля в рабочей зоне калибровки термостата, оцениваемая по типу В:
^г Ч("тг)' + ("т2)2. (15)
Калибруемая ячейка СТ01 располагалась в непосредственной близости от СПТС. Неравномерность температурного поля ит1 и нестабильность температуры в рабочей зоне термостата ит2 лежат в пределах верхней границы Ь+ и нижней Ь—. Таким образом, считая, что неравномерность температурного поля в рабочем объёме термостата носит равновероятный характер ит1 и ит2, находим из выражения:
Ъ - Ь (16)
ит 1 ит2
2-73 •
Были обработаны данные неоднородности температурного поля и нестабильности поддержания температуры в рабочей зоне термостата в процессе калибровке ячеек СТ01, наблюдае-
мые в течение 10 лет. Усреднённые данные значений ±Ь отклонений температуры от среднего значения т90 для различных точек калибровки помещены в табл. 1. Они лишь при высоких температурах 25-30 °С несколько превышали ±0,001 °С, в то время как при более низких температурах едва достигали ±0,0005 °С.
На рис. 2 представлена диаграмма, показывающая уровень нестабильности температуры воды в термобаке при калибровке эталонных ячеек СТ01, выполненных за период 2008-2017 гг.
При обработке многолетних данных было установлено, что т90 практически равнялась значению медианы. Модуль разности этих величин не превышал (0,2т0,3)-10-4 °С при колебании усреднённого значения Ь от 11,3-10-4 °С при Т90=25 °С до 5,2-10-4 °С при Т90=1 °С, что свидетельствует о хорошей степени приближения исследуемого процесса колебаний верхней границы к нормальному закону с симметричным распределением.
В табл. 1 приведены значения стандартных неопределённостей 5(Ь), характеризующие степень отклонений отдельных результатов кали-
Таблица 1. ССН калибровки эталонной ячейки и её составляющих в рабочем зоне термостата в температурном диапазоне -1,6 т 30 °С
Температура воды в баке, °С 30 25 20 15 10 5 1 -1,6
и^о '10-4,°С 1,6 1,6 1,5 1,4 1,3 1,3 1,2 1,3
±Ь-10-4,°С 10,3 11,3 9,3 8,3 6 4,5 5,3 6
5(Ь)-10-4,°С 1,5 1,7 - 1,7 - 1,7 1,9 -
(ип = ип)-10-4,°С 6,0 6,5 5,3 4,8 3,5 2,6 3,0 3,5
и^т -10-4,°С 8,4 9,2 7,6 6,8 4,9 3,7 4,3 4,9
УЭП, мСм/см 58 53 48 43 38 33 29 27
дС(35,т,0)/дТ, °С/мСм-см-1 1,07 1,04 1,02 0,98 0,95 0,906 0,87 0,85
итт) 10-4, мСм/см 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6
иС(Х)-10-4, мСм/см - 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,6
иъст 01 = ^ 1(и щт))2 + (иОД )2 + (ис^ )2
иЕСт01-10-4, мСм/см - 1,5 1,5 1,6 1,6 1,7 1,7 1,7
и55Ж-10-4, мСм/см 5,6 5,1 4,6 4,1 3,7 3,2 2,9 2,7
ишт)-10-4, мСм/см 9,1 9,7 7,9 6,8 4,8 3,6 3,9 4,3
ьСе11 М^)2 + (иъс )2 + (и^СТ01)
иЕы -10-4, мСм/см - 11,1 9,3 8,1 6,3 5,1 5,2 5,4
иЕ&„-10-3, мСм/см - 2,1 1,9 1,6 1,3 1,0 1,0 1,1
и*т-ю-5 - 4,1 3,9 3,8 3,3 3,0 3,5 3,9
Рис. 2. Диаграмма значений нестабильности температуры воды в термобаке при калибровке эталонных ячеек СТ01, выполненных за период 2008-2017 гг. Условные обозначения: I — диапазон значений отклонений верхней границы стабилизированной температуры в термобаке от среднего значения t90; □ - диапазон значений отклонений верхней границы стабилизированной температуры в термобаке от медианы (68,27%).
бровок от усреднённых значений b. Эти отклонения лежат в пределах ±1,5-10-4 °C при 7=30 °C и ±1,910-4 °C при 7=1 °C.
Коэффициент чувствительности измерения УЭП SSW находим из выражения:
дС (35, T ,0)
дТ
= (с i+2с2 • T6S + 3сз • Т
68
-4с4 • Тб83)• С(35,15,0).
(17)
По полученным значениям u^O, ur1, uT2, u^T, uT и коэффициента чувствительности по уравнениям (13-16) рассчитываем значения uZC(T) — ССН вычисления эталонных значений УЭП SSW внутри калибруемой ячейки по определённому
среднему значению температуры Т68. Результаты всех вычислений представлены в табл. 1.
Кроме того, для анализа временной стабильности и экспериментального определения ССН uZC(T) ячеек проводилось сравнение их показаний, сдвинутых на 24 часа следующим образом: при калибровке первого зонда для каждой из 7 стабилизованных точек получали значение расхождений Д1 показаний ячеек С2 и С1. А при калибровке второго зонда, сдвинутой по времени ещё на 24 часа, расхождений их показаний Д2 (рис. 4в). При этом предполагалось, что другие составляющие суммарной неопределённости калибровки ячеек приблизительно равны между собой, а разница Д1-Д2 будет в значительной степени характеризовать ССН uZC(T) В табл. 2 представлены данные измерений и последующего анализа.
Как видно из табл. 2 большинство значений Д1-Д2 эталонных ячеек С2 и С1, сдвинутых по времени на 24 ч и 48 ч лежит внутри интервала значений, определённых расчётной величиной
ССН uSC(T).
Результат влияния фактора. Как видно из табл. 1 ССН эталонного значения УЭП SSW uщ-^ снижается в 2,5 раза с (9,7^9,1)-10-4 мСм/см при 25 °C и 30 °C до (3,9^3,6)-10-4 мСм/см при 5 °C и 1 °C. При этом основной вклад вносит ССН uT, обусловленная, главным образом, нестабильностью и неоднородностью поля температуры вокруг эталонной ячейки.
Необходимо отметить, что уровень стабилизации температуры в рабочей зоне, где располагается эталонная ячейка, влияет на уровень стабилизации температуры и УЭП SSW внутри ячей-
Таблица 2. Значения разности показаний Д1-Д2 эталонных ячеек С2 и С1, сдвинутых по времени на 24 ч и 48 ч
УЭП, мСм/см
Даты 53 48 43 38 33 29 27
(Д1-Д2)10-4 мСм/см
22.09.2016 -6,9 3,7 5,8 2,1 -2,1 0,0 -2,6
09-10.11.2016 10,5 8,0 8,6 5,5 4,0 5,0 3,0
23-24.11.2016 3,0 1,0 -2,0 0,0 2,5 3,0 -2,0
21-22.06.2017 10,5 2,5 -0,5 1,5 0,5 4,0 0,5
05-06.07.2017 5,0 3,0 4,0 5,0 3,0 3,5 -1,0
19-20.07.2017 9,0 5,5 4,5 7,0 3,0 3,5 0,5
25-26.10.2017 11,0 7,5 0,5 4,0 5,5 5,0 1,5
s(V^) 6,5 2,6 3,8 2,5 2,5 1,7 2,0
üeC(7)'10-4, мСм/см 9,1 9,7 7,9 6,8 4,8 3,6 3,9
ки. Анализ результатов измерения колебаний температуры СПТС и УЭП ячейки показал, что коэффициент температурного демпфирования КТд равный отношению уровня нестабильности температуры ЬТ в рабочей зоне термобака к уровню колебаний температуры внутри ячейки ЬС лежит в пределах 4т5.
ССН измерительной схемы СТ01 и2Ст01 определяем из выражения:
01 =у!(ищт))2 + (%})2 + (ис^)2' (18)
где и2С(т) - ССН схемы измерения УЭП G(T) калибратора СТ01, и £(т) — СН временной дрейф СФП измерительной схемы СТ01; иКСеи — СН измерения УЭП за счёт неопределённости постоянной эталонной ячейки К
u
ЩТ)
cell-
находим из выражения:
USG(T) - V\UGÄ(T)
{UGB f '
(19)
где иСАт1 — СН типа А измерительной схемы УЭП СТ01; исв — СН типа В измерительной схемы УЭП СТ01;
UGA =.
1
у2,6- 10-5мСм/см, (20) Iп(п-1) tf dN/dC
где n — число наблюдений кода УЭП СТ01; n £60; N - i-й результат наблюдения кода УЭП пробы SSW в эталонной ячейке измерительной схемой СТ01 в процессе калибровки; N - среднее значение кода УЭП из n наблюдений; dN/dC = 1,004 ед.кода/мСм-см-1 — коэффициент чувствительности измерительной схемы СТ01 при измерении УЭП.
Оценка СН ячейки по типу В uGB обусловлена дискретностью AN показаний CT01 AN 1 • 10"4
UGB =
dN / dC л/з 1,004л/з = 5,8• 10"5 мСм/см,
(21)
Подставляя вычисленные значения иСА(т) и исв в выражение (19) получим значения ССН ищ^ которые помещены в табл. 1.
Результат влияния фактора. Влияние фактора незначительно и значениями СН и можно пренебречь.
GA(T) И UGB
выражающиеся в изменении калибровочных коэффициентов СФП и определении значения СН uG(x) была проведена серия экспериментов.
В 2012 году эталонная ячейка С2 калибровалась с периодичностью 1 раз в 1^2 недели. На рис. 3 представлены графики временной изменчивости СФП ячейки С2 в период с 25 января по 28 марта 2012 г., полученные по данным её калибровки по SSW серии Р153, S =34,992. Все сравнения делались по отношению к усреднённым коэффициентам СФП за этот промежуток времени.
Для каждой новой калибровки график временной изменчивости СФП имеет следующий вид:
аС 2 =
[(a - A ) + (B - в). N
dC dN
^ I, (22)
где А и В — средние значения калибровочных коэффициентов Аи В: /-калибровок; а дC/дN = 0,996 мСм-см-1/ед. кода.
Как видно из результатов проведённого исследования (рис. 3 а, б) уход СФП за 2 месяца (62 дня) находится в пределах ±(0,0015т0,0023) мСм/см.
Суточный уход калибровочных коэффициентов определялся из выражения:
аС = аС/,
(23)
где АС = С,- - См; т
количество суток между двумя ближайшими калибровками ячейки / и /+1.
А СН дрейфа калибровочных коэффициентов оцениваем по типу В равна
иг (f — С (т)
АС
73
(24)
Временная стабильность эталонных ячеек.
Для ответа на вопрос, как долго эталонные ячейки сохраняют свои метрологические характеристики,
Результаты расчётов представлены в табл. 3. Средний суточный дрейф СФП измерительной схемы СТ01, выраженный в изменчивости калибровочных коэффициентов, составил от 0,9-10-4 мСм/см при 53 мСм/см до 1,6-10-4 мСм/см при 27 мСм/см.
В 2016-17 гг. в течение 413 дней с 22 сентября 2016 г. по 26 ноября 2017 г. проводились наблюдения за изменчивостью ряда метрологических характеристик измерительной схемы СТ01. В процесс этих наблюдений были получены данные для определения временной стабильности СФП иС(Т). Для этого осуществлялось сравнение коэффициентов СФП каждой новой калибровки по отношению к коэффициентам предыдущей.
При анализе были исключены данные, дающие заниженные результаты, когда срок между
0,003 0,002
z 0,001
и
Т
* 0
< -0,001
-0,002 -0,003
a)
--
3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5
0,003
-■-■25.01 0,002
— ■07.02 м с 0,001
-s-45.02 С м 0
■28.02 2
С < -0,001
■13.03
-0,002 -
■27.03
-0,003
УЭП, мСм/см
Количество суток
Рис. 3. График временной изменчивости СФП эталонных ячейки С2 за период с 25 января по 28 марта 2012 г. Таблица 3. Значения суточного дрейфа показаний эталонной ячейки С2
УЭП, мСм/см
количество суток, 27 29 33 38 43 48 53
t Значения суточного ухода ячейки С2 — AC, мСм/см
За период с 25 января по 28 марта 2012г
13 1,2E-04 1,1E-04 8,9E-05 5,8E-05 2,8E-05 -2,3E-06 -3,3E-05
-2,8E-04 -2,7E-04 -2,7E-04 -2,6E-04 -2,6E-04 -2,5E-04 -2,4E-04
8 ur ( ) G (t) АС ^ , = ¡m* , мСм/см 73
1,6E-04 1,6E-04 1,6E-04 1,5E-04 1,5E-04 1,4E-04 1,4E-04
13 -8,0E-05 -7,7E-05 -7,0E-05 -6,2E-05 -5,3E-05 -4,5E-05 -3,7E-05
14 8,3E-05 7,3E-05 5,2E-05 2,7E-05 9,1E-07 -2,5E-05 -5,0E-05
14 -5,0E-05 -5,2E-05 -5,5E-05 -5,9E-05 -6,2E-05 -6,6E-05 -7,0E-05
Дё 1,6E-04 1,5E-04 1,4E-04 1,3E-04 1,1E-04 9,9E-05 8,9E-05
За период с22 сентября 2016 г. по 9 ноября 2017г
14 6,8E-05 7,4E-05 8,6E-05 1,0E-04 1,2E-04 1,3E-04 1,5E-04
14 -8,3E-05 -8,9E-05 -1,0E-04 -1,1E-04 -1,3E-04 -1,4E-04 -1,6E-04
14 -1,0E-04 -9,9E-05 -8,9E-05 -7,5E-05 -6,2E-05 -4,9E-05 -3,6E-05
15 5,2E-05 5,3E-05 5,5E-05 5,8E-05 6,1E-05 6,3E-05 6,6E-05
AC 8,9E-05 9,1E-05 9,6E-05 1,0E-04 1,1E-04 1,2E-04 1,3E-04
Средние значения суточного ухода ячейки С2 — Д^ мСм/см (за оба периода)
ДC
1,3E-04
1,2E-04
1,2E-04
1,1E-04
1,1E-04
1,1E-04
1,1E-04
двумя ближайшими калибровками превышал 15 суток.
Результаты расчётов представлены в табл. 3. Средний суточный дрейф СФП измерительной схемы СТ01, выраженный в изменчивости калибровочных коэффициентов, составил от 0,9-10-4 мСм/см при 27 мСм/см до 1,3-10-4 мСм/см при 53 мСм/см.
Кроме того, в процессе этого эксперимента проводилось сравнение показаний двух эталонных ячеек и анализ их стабильности. В начале
22.09.2016 г. была выполнена одновременная калибровка двух ячеек С1 и С2 по SSW. Затем, непосредственно перед каждой калибровкой датчиков зондов на протяжении всего срока испытаний осуществлялась калибровка только ячейки С2. В процессе калибровки датчиков сначала одного, а затем второго зонда, по времени сдвинутым на 24 ч и 48 ч, проводилось сравнение показаний ячейки С2 с некалиброванной — С1 (рис. 4 в, г).
На рис. 4 а, б представлены графики временной изменчивости СФП ячейки С2 за 413 дней. На
0,003 0,002 0,001 0
УЭП, мСм/см
22.09.2016 09.11.2016
23.11.2016
21.06.2017 05.07.2017 19.07.2017 24.08.2017 25.10.2017 09.11.2017
-»- 22.09.2016 -■- 09.11.2016
---10.11.2016
-х- 23.11.2016 -ж- 24.11.2016 -•- 21.06.2017 -1- 22.06.2017
- 05.07.2017
- 06.07.2017
--- 19.07.2017
-.- 20.07.2017 -а- 24.08.2017 -х- 25.10.2017 -*- 26.10.2017 -•- 09.11.2017
УЭП, мСм/см
0,003 0,002 0,001
м с
м/с 0
С м
и -0,001
<
-0,002 -0,003 -0,004
г) 0,006
0,005
0,004
0,003
см 0,002
См/ 0,001
0,000
V -0,001 1
U -0,002 -0,003 -0,004 -0,005
б) 53 См/см
43 29 См/см См/см
0 0 1 20 1 80 2 40 3 00 3 60 42
Количество суток
г) 53 См/см
43 См/см
29 См/см
0 1 20 1 80 2 40 500 3
Количество суток
Рис. 4. График временной изменчивости СФП эталонной ячейки С2 и С1 за период с 22 сентября 2016 г. по 9 ноября
2017 г.
а) и б) - стабильность калибруемой каждый раз ячейки С2; в) и г) - стабильность некалиброванной ячейки С1 относительно ячейки С2
рисунке 4 в, г представлены графики временной изменчивости СФП некалиброванной ячейки С1.
Результат влияния фактора - суточный уход. Анализ всей совокупности данных за два периода исследований даёт СН дрейфа калибровочных коэффициентов измерительной схемы СТ01 иС(т) не превышает (1,4^1,6)-10-4 мСм/см. Максимальные значения временного ухода показаний ячейки наблюдались на уровне (2,4^2,8)-10-4 мСм/см (табл. 3), когда межкалибровочный интервал составлял 8 суток.
- временная стабильность. Как видно из графиков (рис. 4 а, б) уход СФП ячейки С2 более чем за 1 год не превысил ± 0,003 мСм/см и может иметь как положительную, так и отрицательную величину.
Дрейф не калиброванной ячейки С1 (рис. 4 в, г) лежит в диапазоне, не превышающем ±0,004 мСм/см. При этом график временной изменчивости СФП ячейки С1 по отношению к калиброванной ячейке С2 практически полностью повторяет очертания аналогичного графика для С2 (рис. 4 б, г).
СН постоянной эталонной ячейки СТ01 и,
C, KCell
в основном определяется влиянием температуры на кварцевую трубку кондуктометрической ячейки. Для неё влияние температуры Т на постоянную ячейки определяется как [Shreiner, Pratt, 2004]:
dKCeU > dT
Kr.
Cell
= a„.
сЯ_ ] 1 _ dT J' l
_ 2a„ =_a
ds_ dT
(25)
где I - длина ячейки 4,5см; 5 - площадь ячейки 0,5024см2; Ка11 = 8,957 см-1; акв = 5,5-10-7°С-1 -коэффициент теплового расширения кварцевого стекла трубки ячейки.
Относительная СН постоянной ячейки будет равна:
и
(26)
K
= -« кв • UT >
cell
где uT - СН изменения температуры SSW снаружи ячейки не превышает 1,2-10-3 °C.
Результат влияния фактора. Относительная СН изменения постоянной ячейки, связанная
0
с неопределённостью ит, будет равна 6,6-10-10 и в расчётах ССН ею можно пренебречь.
Таким образом, ССН калибровки эталонной ячейки, рассчитанная на основе полученных усреднённых данных (табл. 1), находится в пределах (1,1^0,5)-10-3 мСм/см при изменении УЭП от 53 мСм/см до 27 мСм/см.
Расширенная ССН для уровня доверия 0,95 равна:
US = K ■ uS
(27)
где К =1,96 - коэффициент охвата, определяемый по формуле Велча-Саттерсвейта как коэффициент Стьюдента с эффективным числом степеней свободы [Руководство, 1999] близком к те.
Таким образом, расширенная ССН калибровки эталонных ячеек в любой точке диапазона (53^27) мСм/см не будет превышать:
п = K • uy = 1,96(1,11 - 0,51)- 10ъ =
^Cell ^Ceíí
= (2,2 -1,0) • 103 мСм/см.
(28)
А относительная расширенная ССН калибровки эталонных ячеек не превысит величины, равной (3,5^4,2)-10-5.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выполненный анализ усреднённых экспериментальных данных калибровок эталонных ячеек калибратора СТ01 Установки для измерения УЭП морской воды ВНИРО (рис. 1), позволяет сделать вывод о том, что, расширенная ССН их калибровки в любой точке диапазона (53^27) мСм/см не будет превышать (2,2^1,0)-10-3 мСм/см, что соответствует относительной расширенной ССН калибровки, не превышающей 4-10-5.
Значения ССН uz калибровки эталонных ячеек определяется, главным образом, ССН значения УЭП SSW внутри ячейки ищ^, вычисляемой через ССН среднего значения 768 пространственно-временной неоднородности температурного поля вблизи ячейки. Значение uколеблется от 9,7-10-4 мСм/см до 3,6-10-4 мСм/см при уровне нестабильности морской воды в рабочей зоне термобака, находящейся в пределах от (1,1±0,17)-10-3 °C при температуре 25 °C до (0,53±0,19)-10-3 °C при температуре 1 °C (рис. 2).
Такая стабилизация температуры морской воды в рабочей зоне термобака обеспечивает повышение уровня стабилизации температуры и УЭП внутри эталонной ячейки в 4-5 раз.
При расчётах ССН калибровки ячеек относительную ССН значения ОЭП SSW можно считать величиной постоянной, равной 9,6-10-6.
Анализ временной стабильности метрологических характеристик ячеек, выполненный в 2016-17 гг. в течение 413 суток, показал, что дрейф СФП постоянно калибруемой ячейки С2 более чем за 1 год находится в пределах ±0,003 мСм/см (рис. 4а, б) и может иметь как положительную, так и отрицательную величину. Дрейф не калиброванной ячейки С1 (рис. 4 в, г) лежит в диапазоне, не превышающем ±0,004 мСм/см. Характер дрейфа, выраженный конфигурацией кривых, идентичен.
Максимальные значения временного дрейфа показаний ячейки наблюдались на уровне (2,4^2,8)-10-4 мСм/см (табл. 3), когда межкалибровочный интервал составлял 8 суток. СН временной изменчивости СФП измерительной схемы СТ01, отражающей суточный уход калибровочных коэффициентов, находится на уровне (1,4П,6)-10-4 мСм/см.
ЛИТЕРАТУРА
Левашов Д.Е. 2003. Техника экспедиционных исследований: Инструментальные методы и технические средства оценки промыслово-значимых факторов среды. М.: Изд-во ВНИРО. 400 с. Рамазин А.Н. 2016. Некоторые научно-методические аспекты метрологического обеспечения измерений электропроводности и температуры морской воды с помощью СТД-зондов // Труды ВНИРО. Т. 159. С. 167-182.
Рамазин А.Н., Левашов Д.Е., 2016. Методические рекомендации по калибровке и метрологическому обеспечению измерителей параметров водной среды. М.: Изд-во ВНИРО. 127 с. Рамазин А.Н. 2018. Оценка неопределённости калибровки и измерений датчиков температуры СТД-зондов «Sea Bird» // Системы контроля окружающей среды. Севастополь: ИПТС. 2018. Вып.14 (34), С. 33-42. Руководство по выражению неопределённости измерения. 1999. Перевод с англ. под науч. ред. проф. Слае-ва В. А. СПб.: ВНИИМ им. Д. И. Менделеева. 134 с. (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. 1993. First edition. ISO, Switzerland. 101 pp.)
Bacon, S.; Culkin, F.; Higgs, N.; Ridout, P. 2007. IAPSO Standard Seawater: definition of the uncertainty in the calibration procedure, and stability of recent batches // J. of Atmospheric and Oceanic Technology. 24 (10). pp.1785-1799. Accessible via: https://journals.ametsoc. org/doi/pdf/10.1175/JTECH2081.1 20.08.2019. Brinkmann F, Dam N.E., Deak E., Durbiano F., Ferrara E., Fuko J., Jensen H.D., Mariassy M., Shreiner R.H., Spitzer P., Sudmeier U., Surdu M., Vyskoc'iL, Vyskoc'iL L. Primary
methods for the measurement of electrolytic conductivity. Accessible via: http://www.researchgate. net/publication/227274619. 20.08.2019.
Culkin F, Smith N. D. 1980. Determination of the Concentration of Potassium Chloride Solution Having the Same Electrical Conductivity, at 15 °C and Infinite Frequency, as Standard Seawater of Salinity 35.0000%o (Chlorinity 19.37394 %0) // IEEE J. of Oceanic Engineering. V. OE-5. N 1, p. 22-23.
IOC, SCOR and IAPSO. 2010. The international thermodynamic equation of seawater - 2010: Calculation and use of thermodynamic properties. Intergovernmental Oceanographic Commission, Manuals and Guides. No. 56, UNESCO (English), 196 pp. Accessible via: http://www.teos-10.org/TE0S-10_ Manual.pdf. 20.08.2019.
Lewis E.L, Perkin R.G. 1981. The Practical Salinity Scale 1978: conversion of existing data // Deep-Sea Res. V. 28a. № 4. pp. 307-328.
Mangum B.W., Furukawa, G.T. 1990. Guidelines for Realizing the International Temperature of 1990 (ITS-90). NIST Tech. Note 1265. 190 p.
Poisson A. 1975. Measurement of absolute electrical conductivity of standard sea water on the basis of KCl as standard // UNESCO Technical Paper in Marine Science. Annex 3, vol. 24-61 p.
Perkin R. G., Lewis E.L. 1980. The practical salinity scale1978: Fitting the data // IEEE J. Oceanic Engineering.V. OE-5. no. 1, pp. 9-16.
Seitz S, Spitzer P. Traceable measurements of conductivity and its relation to salinity. Working Group for Electrochemistry. Physikalisch-Technische Bundesanstalt. 31 р. Accessible via: https://www.ptb.de/ cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_3/ 3.l/3.13/2 30ptbsem/2 30ptbsem_ptb-seitz.pdf/ 20.08.2019.
Stueben D., Haushahn P., Stueben K. 1994. MINIBAT - a new, simple system for in-situ measurement, mapping and sampling of dissolved trace elements in aquatic systems // Int. underwater syst. desing. V. 16. N 5. рр. 5-14.
Shreiner R.H., Pratt K.W. 2004. Standard Reference Materials: Primary Standards and Standard Reference Materials for Electrolytic Conductivity. NIST Special Publication 260-142. 26 p.
Yerofeyev P.N., Ponomareva L.S., Ramazin A.N., 1977. Criteria for the definition of salinity water by electroconductivity with corrections for temperature and pressure. Four Russian papers on salinity. Inst. of Ocean Sciences, Patricia Bay. Victoria, B.C., рр. 1-56. Accessible via: http://www.dfo-mpo.gc.ca/ Library/54947.pdf. 20.08.2019.
Поступила в редакцию 09.09.2019 г.
Принята после рецензии 30.10.2019 г.
EQUIPMENT FOR FISHERIES RESEARCH
Technical means of oceanological support of the fishery
| TRUDY VNIRO. 2021. Vol. 184
doi: 10.36038/2307-3497-2021-184-99-111
Evaluation of calibration uncertainty reference conductivity cell of calibrator CT01«Idronaut» «Installations for measuring conductivity of sea water VNIRO»
Ramazin A.N.
Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (VNIRO), Moscow, Russia
The results of analysis are given for the experimental studies of the metrological characteristics of the reference conductivity cells carried out during the calibration of the conductivity sensors of CTD probes from 2008 to 2017 using "Installation for measuring conductivity sea water VNIRO" The factors determining the uncertainty of calibration of the conductivity reference cell are considered. The calculations were carried out for the combined standard uncertainty (CSU) of the cell calibration and standard uncertainties of its components. The expanded CSU of their calibration at any point in the range (53^27) mS/cm was concluded not to exceed (2.2^1.0)-10-3 mS/cm, which corresponds to the relative expanded CSU calibration equal to 4-10-5. The analysis of the contribution of individual components to the total uncertainty is given. It was shown that CSU of the cell calibration is mainly estimated by the CSU of determining the reference value of the CSU SSW, due to the uncertainty in determining of the sample temperature inside the cell because of instability and inhomo-geneity of the temperature field around it uEC(r). The value of uEC(7) varies from 9.7104 mS/cm to 3.6-10-4 mS/cm at the level of instability of sea water in the thermal tank ranging from (1.1 ± 0.17)-10-3 °C at a temperature of 25 °C to (0.53±0.19)-10-3 °C at a temperature of 1 °C. The drift of the static cell conversion function for 413 days did not exceed ±0.003 mS/cm.
Keywords: conductivity cell, calibration, standard, combined and expanded uncertainty, instability, temporal drift.
REFERENCES
Levashov D.E. 2003. Tekhnika ekspedicionnyh issLedovanij: InstrumentaL'nye metody i tekhnicheskie sredstva ocenki promysLovo-znachimyh faktorov sredy [Facilities and technique for marine surveys: Instrumental methods and components for estimating the fishing-significant characteristics of water medium]. M.: Izd-vo VNIRO. 400 s.
Ramazin A.N. 2016. Nekotorye nauchno-metodicheskie aspekty metroLogicheskogo obespecheniya izmerenij eLektroprovodnosti i temperatury morskoj vody s pomoshch'yu STD-zondov [Some scientific and methodoLogicaL aspects of metroLogicaL suppLy of conductivity and sea water temperature measurements with CTD-probes] // Trudy VNIRO, T. 159, S. 167-182.
Ramazin A. N., Levashov D. E., 2016. Metodicheskie rekomendacii po kaLibrovke i metroLogicheskomu obespecheniyu izmeriteLej parametrov vodnoj sredy [GuideLines for caLibration and metroLogicaL support of measuring instruments for the parameters of the aquatic environment]. M.: Izd-vo VNIRO. 127 s.
Ramazin A.N. 2018. Ocenka neopredeLyonnosti kaLibrovki i izmerenij datchikov temperatury STD-zondov «Sea Bird» [EvaLuation of caLibration and measurement uncertainty of temperature sensors of CTD-probe "Sea
Bird"] //Sistemy kontrolya okruzhayushchej sredy. Sevastopol': IPTS. 2018. Vyp.14 (34), S.33-42.
Rukovodstvo po vyrazheniyu neopredelennosti izmereniya. 1999.Perevod s angl. pod nauch. red. prof. Slaeva V.A. SPb.: VNIIM im. D. I. Mendeleeva. 134 s. (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement. 1993. First edition. ISO, Switzerland. 101 pp.)
Bacon, S.; Culkin, F.; Higgs, N.; Ridout, P. 2007. IAPSO Standard Seawater: definition of the uncertainty in the calibration procedure, and stability of recent batches // J. of Atmospheric and Oceanic Technology. 24 (10). pp.1785-1799. Accessible via: https://journals.ametsoc. org/doi/pdf/10.1175/JTECH2081.1 20.08.2019.
Brinkmann F, Dam N.E., Deak E., Durbiano F., Ferrara E., Fuko J., Jensen H. D., Mariassy M., Shreiner R. H., Spitzer P., Sudmeier U., Surdu M., Vyskoc'il, Vyskoc'il L. Primary methods for the measurement of electrolytic conductivity. Accessible via: http://www.researchgate. net/publication/227274619. 20.08.2019.
Culkin F., Smith N. D. 1980. Determination of the Concentration of Potassium Chloride Solution Having the Same Electrical Conductivity, at 15 °C and Infinite Frequency, as Standard Seawater of Salinity 35.0000%o (Chlorinity 19.37394 %0) // IEEE J. of Oceanic Engineering. V. OE-5. N 1, pp. 22-23.
IOC, SCOR and IAPSO. 2010. The internationaL thermodynamic equation of seawater - 2010: Calculation and use of thermodynamic properties. Intergovernmental Oceanographic Commission, Manuals and Guides. No. 56, UNESCO (English), 196 pp. Accessible via: http://www.teos-10.org/TE0S-10_ ManuaL.pdf. 20.08.2019.
Lewis E.L., Perkin R.G. 1981. The Practical Salinity Scale 1978: conversion of existing data // Deep-Sea Res. V. 28a. № 4. pp. 307-328.
Mangum B.W., Furukawa, G.T. 1990. Guidelines for Realizing the InternationaL Temperature of 1990 (ITS-90). NIST Tech. Note 1265. 190 p.
Poisson A. 1975. Measurement of absolute electrical conductivity of standard sea water on the basis of KCL as standard // UNESCO Technical Paper in Marine Science. Annex 3, vol. 24-61 p.
Perkin R.G, Lewis E.L. 1980. The practical salinity scaLe1978: Fitting the data // IEEE J. Oceanic Engineering.V. OE-5. pp. 9-16.
Seitz S, Spitzer P. TraceabLe measurements of conductivity and its reLation to saLinity. Working Group for
ELectrochemistry. PhysikaLisch-Technische BundesanstaLt. 31 p. Accessible via: https://www.ptb.de/ cms/fiLeadmin/internet/fachabteiLungen/abteiLung_3/ 3.l/3.13/230ptbsem/230ptbsem_ptb-seitz.pdf/ 20.08.2019.
Stueben D., Haushahn P., Stueben K. 1994. MINIBAT - a new, simpLe system for in-situ measurement, mapping and sampLing of dissoLved trace eLements in aquatic systems // Int. underwater syst. desing. V. 16. N 5. pp. 5-14.
Shreiner R.H., Pratt K.W. 2004. Standard Reference MateriaLs: Primary Standards and Standard Reference MateriaLs for ELectroLytic Conductivity. NIST SpeciaL PubLication 260-142. 26 p.
Yerofeyev P.N., Ponomareva L.S., Ramazin A.N., 1977. Criteria for the definition of saLinity water by eLectroconductivity with corrections for temperature and pressure. Four Russian papers on saLinity. Inst. of Ocean Sciences, Patricia Bay. Victoria, B.C., pp. 1-56. AccessibLe via: http://www.dfo-mpo.gc.ca/ Library/54947.pdf. 20.08.2019.
TABLE CAPTIONS
Table 1. The combined standard uncertainty of caLibration of the reference ceLL and its components in the working area of the thermostat in the temperature range -1.6 + 30 °C
Table 2. The vaLues of the difference in the readings A1-A2 of the reference ceLLs C2 and C1, shifted in time by 24 and 48 hours
Table 3. VaLues of daiLy reading drift of indications of reference ceLL C2
FIGURE CAPTIONS
Fig. 1. a) CaLibration TooLs for CTD Probes: SymboLs: 1 - Standard resistor modeL 5685A «TinsLey» (UK); 2 -Precision Thermometry Bridge F18 «ASL» (UK); 3 - Standard PLatinum Resistance Thermometer modeL 162CE «Rosemount» (USA); 4 - GaLLium meLting point thermostat modeLs 17041, 17042 «YeLLow Springs Instrument» (USA); 5 - Standard conductivity- temperature modeL CT01 «Idronaut» (ITA); 6 - Reference conductivity ceLL; 7-216 L thermaL tank modeL 7051A «Hart Scientific» (USA); 8 - CTD-probe SBE19pLus before caLibration. 6) -fiLLing the reference conductivity ceLL with standard seawater; 2,4 - Reference conductivity ceLL; 3 - reference ceLL cover; 5 - tubing; 6 - pump «OSIL»
Fig. 2. The water temperature instabiLity diagram for thermaL tank during caLibration of reference ceLLs, conducted in 2008-2017. SymboLs: I - the range of deviations of the upper Limit of the stabiLized temperature in the thermaL tank from the average; □ - range of deviations of the upper Limit of the stabiLized temperature in the thermaL tank from the median (68,27%)
Fig. 3. Graph of temporaL variabiLity of caLibration function of reference ceLL C2 for the period from January 25 to March 28, 2012
Fig. 4. Graph of the temporaL variabiLity of the caLibration function of reference ceLLs C2 and C1 for the period from September 22, 2016 tiLL November 9, 2017. a) and b) stabiLity of C2 ceLL caLibrated each time; c) and d) stabiLity of an uncaLibrated ceLL C1 reLative to ceLL C2
