logo-ri

Repositório Institucional da Produção Científica da Marinha do Brasil (RI-MB)

Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847634
Título: Contribuição para o desenvolvimento de um microCTD para monitoramento oceanográfico em águas rasas
Autor(es): Almeida, Alan Júlio de
Orientador(es): Cernicchiaro, Geraldo
Palavras-chave: Salinidade
Célula de condutividade
Monitoramento
Áreas de conhecimento da DGPM: Física
Data do documento: 2024
Editor: Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas
Descrição: A obtenção de perfis de temperatura e condutividade da água do mar em regiões costeiras permite o emprego de instrumentos com características mais flexíveis em relação aos CTD (condutivity, temperature and depth) destinados à obtenção de tais medidas em alto mar e grandes profundidades. A popularização da eletrônica analógica e digital na última década estimulou iniciativas de desenvolvimento de "projetos livres” de sondas alternativas construídas com materiais acessíveis e capazes de adquirir dados com qualidade suficiente para estudos nessas localidades. Das três variáveis medidas, temperatura e profundidade contam com relevante oferta sensores de prateleira, sendo a segunda, na verdade, estimada com a medição da pressão da coluna d’água. Por outro lado, a condutividade, que por sua vez é utilizada para estimar a salinidade da água do mar, apresenta poucos dispositivos comerciais de medição adequados para instalação nesse tipo de equipamento, dado que estão mais presentes em instrumentos de bancada. Outro aspecto importante é o invólucro que mantém os sensores em contato com a água ao mesmo tempo que protege as placas eletrônicas que os controlam. Neste trabalho é apresentado um dispositivo denominado sonda μCTD, dotado de sensores de temperatura e pressão digitais disponíveis comercialmente, e um sensor de condutividade desenvolvido durante este projeto especialmente para integrar à sonda, cujo invólucro é formado por um conjunto de peças e tubos de PVC regularmente empregados para instalações hidráulicas residenciais. O primeiro sensor é um termômetro digital cujo transdutor é uma variação do sensor de temperatura a diodo, e o segundo, um sensor de pressão absoluta piezoresistivo com transdutor construído com tecnologia MEMS (micro-electromechanical system). O sensor de condutividade apresenta como transdutor uma célula de condutância de quatro eletrodos operada em corrente contínua e regida por uma interface eletrônica microcontrolada dotada de um circuito de condicionamento de sinais analógicos. Nas medições em bancada o sensor de condutividade demonstrou incerteza dominada pelas incertezas originadas no processo de conversão AD relativo às variáveis de corrente e diferença de potencial. O sensor apresentou também erro relativo entre 3,5% e 6,6% e absoluto máximo de 4,2%. As medições em campo foram comprometidas pelo vazamento de água para dentro do instrumento, mas serviram para validar a sonda μCTD como alternativa a um marégrafo pela medição da coluna d’água com seu sensor de pressão.
Abstract: Obtaining temperature and conductivity profiles of seawater in coastal regions allows the use of instruments with more flexible characteristics in relation to CTD (conductivity, temperature and depth) intended to obtain such measurements on the high seas and at great depths. The popularization of analog and digital electronics in the last decade has stimulated initiatives to develop "free projects" of alternative probes built with accessible materials and capable of acquiring data of sufficient quality for studies in these locations. Of the three variables measured, temperature and depth have a relevant supply of shelf sensors, the second being actually estimated by measuring the pressure of the water column. On the other hand, conductivity, which in turn is used to estimate the salinity of seawater, has few commercial measuring devices suitable for installation in this type of equipment, since they are more present in laboratory instruments. Another important aspect is the enclosure that keeps the sensors in contact with water while protecting the electronic boards that control them. In this work, is presented a device named μCTD probe, which is made with commercially available temperature and pressure sensors, and a conductivity sensor developed from scratch specially to be integrated to the probe, whose enclosure is formed by a set of PVC parts and pipes regularly used for residential hydraulic installations. The first sensor is a digital thermometer whose transducer is a variation of the diode temperature sensor, and the second one, a piezoresistive absolute pressure sensor with transducer built with MEMS (micro- electromechanical system) technology. The conductivity sensor has as transducer a four- electrode conductance cell operated in direct current and governed by a microcontrolled electronic interface equipped with an analog signal conditioning circuit. In bench measurements, the conductivity sensor demonstrated uncertainty dominated by the uncertainties arising from the AD conversion process related to the current and voltage variables. The sensor also presented a relative error between 3.5% and 6.6% and a maximum absolute error of 4.2%. Field measurements were compromised by water leakage into the instrument, but served to validate the μCTD probe as an alternative to a tide gauge by measuring the water column with its pressure sensor.
Tipo de Acesso: Acesso aberto
URI: https://www.repositorio.mar.mil.br/handle/ripcmb/847634
Tipo: Dissertação
Aparece nas coleções:Ciência, Tecnologia e Inovação: Coleção de Dissertações

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Dissertação - Alan Júlio de Almeida.pdfDissertação - Alan Júlio de Almeida4,61 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.