MUSEO STORICO della STRUMENTAZIONE OCEANOGRAFICA

CTD Neil Brown Instrument System Inc. Mk III


sonda Neil Brown Mk III



andamento del termoclino negli oceani
È stato progettato e sviluppato dal famoso ingegnere ed oceanografo Neil Brown fra il 1970 ed il 1973. Lo strumento dell'OGS è stato acquistato nel 1976.

Si tratta di una batisonda (lo scafo può raggiungere i 2000 metri di profondità) su cui sono installati sensori di temperatura, di conducibilità, pressione e di ossigeno.

Da bordo di una nave, con un particolare verricello, la sonda viene calata a velocità costante nelle profondità marine e con rapidissima cadenza (20 misure al secondo) esegue le misure ed invia i dati acquisiti, tramite il cavo di sostegno, alla stazione ricevente a bordo, da cui trae l'alimentazione elettrica.
La sonda è trattenuta da un cavo di acciaio con all'interno un filo di rame isolato attraverso cui passa sia l'alimentazione elettrica in un verso, sia il segnale con i dati nel verso opposto. Il mare e l'acciaio costituiscono la chiusura del circuito elettrico

Lo scopo è quello di ottenere profili di temperatura e di salinità e quindi di densità su tutta la colonna d'acqua, dalla superficie al fondo del mare. Nel nostro caso si misura pure la concentrazione dell'ossigeno disciolto in acqua.


sensori CTD nella parte inferiore



particolare della cella (danneggiata) per l'ossigeno disciolto



particolare della cella di conducibilità e del termistor (vista dal basso)



sonda termometrica al platino in primo piano (vista dall'alto)


Al suo tempo, questo strumento ha rappresentato una rivoluzione nella tele-misura della temperatura e della salinità in particolare sulla soglia del termoclino dove in pochissimi centimetri di profondità, la temperatura può diminuire (le misure si fanno scendendo) anche di diversi gradi.

Infatti essendo la salinità ottenuta da un calcolo complesso eseguito con le misure sullo stesso campione d'acqua (quindi "contemporanee" nella discesa della sonda) di temperatura, conducibilità elettrica dell'acqua e pressione, la difficoltà era insita nei differenti tempi di risposta dei sensori.
In particolare la cella per la misura della conducibilità ha una ottima precisione ed una risposta molto rapida alle variazioni, mentre una sonda termometrica al platino pur avendo l'ottima precisione richiesta, ha una risposta molto lenta alle variazioni. Altrimenti usando un termistor, si ottiene la giusta rapidità ma si perde in precisione.
Sulla soglia del termoclino tale problema "esplode", perché essendoci una improvvisa notevole diminuzione della temperatura, una sua misura imperfetta applicata alla formula per il calcolo della salinità, ne provoca un valore che non corrisponde al vero: gergalmente uno spike.

Neil Brown risolve il problema grazie all'invenzione di un rivoluzionario circuito elettronico che riesce a compensare la rapidità del termistor, alla precisione della sonda al platino e costruisce una cella di conducibilità (al tempo) incredibilmente piccola (nella foto il tubicino bianco a sezione quadra).
Come si vede nella stessa foto, il supporto ceramico (sottile barretta bianca) del termistor (puntino scuro all'estremità) è ruotato di 45° apposta perché il termistor sia il più vicino possibile all'imbocco della cella di conducibilità nel percorso dell'acqua.


È stato previsto che i sensori siano protetti anche nel caso estremo in cui la sonda venga sbattuta sulla murata della nave a causa del moto ondoso nel momento critico del recupero: come si vede nella prima foto in alto, la sonda è dotata di una robusta gabbia a loro protezione.

Interessante il semplice sistema di chiusura delle flange di chiusura dello scafo, con una semplice vite. (nella foto a destra)


marchio originale Neil Brown Instrument Sistems Inc. Falmouth MASS. U.S.A. (l'adesivo GO è stato applicato dalla "General Oceanics" in occasione di un upgrade degli anni '90)

stazione ricevente

Di solito lo strumento viene calato in mare associato ad un campionatore a bottiglie con cui si raccolgono campioni d'acqua su cui si possono fare indagini di tipo chimico-biologico (nella foto a sinistra scattata nel 1987 su R/V Meteor, si intravede il CTD Neil Brown MkIII in mezzo e sotto alla Rosette)

Lo strumento è ancora funzionante, ma ormai obsoleto.

Attualmente l'OGS usa il SBE 911 plus prodotto dalla Sea Bird Electronics che ha costruito un CTD con uno speciale percorso obbligato per l'acqua da misurare. I sensori di temperatura e di conducibilità sono inseriti in un tubo in cui l'acqua viene fatta fluire a velocità controllata da un'apposita pompa. In questo modo, essendo ben certo e costante il ritardo fra le due misure, si sono eliminate le incertezze di misura.

clip a vite per la chiusura dello scafo



(1983) Rosette e CTD sul caruggetto di N/O "Bannock"



Ultimo aggiornamento: 30 agosto 2013

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