CTD Seabird - Introduction et contexte

Introduction

Lors des campagnes océanographiques, des profils verticaux sont réalisés à intervalles réguliers avec une sonde CTD-O2, pour Conductivity-Temperature-Depth-Oxygen. Cet instrument permet de mesurer avec une très grande précision la température, la salinité et l’oxygène dissous de l’océan le long de la colonne d’eau par la mesure de la pression.

La sonde hydrologique la plus fréquemment utilisée dans les laboratoires est une sonde SEABIRD, modèle SBE911+V2. Elle est équipée en standard des capteurs suivants:

• un capteur de pression de type Digiquartz® développé par la société Paroscientific Inc. Il est muni d’un capteur de température interne afin d’effectuer une correction de température sur la mesure de pression. Il permet de réaliser des mesures de 0 à 10 000 psi (pound per square inch, absolute), soit 6 800 dbars, avec 1 dbar = 1,4503774 psia, une résolution de 0,001 % de la pleine échelle (soit 0,068 dbar) et une exactitude de 0,015 % de la pleine échelle (soit environ 1 dbar).
• deux capteurs de température à sonde de platine, permettant des mesures entre -5 °C et +35 °C, avec une résolution de 0,0002 °C et une exactitude de 0,002 °C.
• deux capteurs de conductivité à électrodes placés dans un tube en verre, mesurant la conductivité absolue. La gamme de mesure se situe de 0 à 7 S/m (Siemens par mètre, équivalent à 0-70 mho/cm), avec une résolution de 4.10-5 S/m et une exactitude de 0,0003 S/m.
• deux capteurs d’oxygène dissous, à membrane polarographique, permettant des mesures dans une gamme de 0 à 120 % de saturation et une exactitude de 2 % dans la gamme de mesure.
• deux pompes externes relient chacun des jeux de capteurs T/C et O2, afin d’assurer une meilleure synchronisation de leurs réponses dynamiques. De même, chaque capteur de température est relié au capteur de conductivité par un conduit (TC duct), afin que les deux capteurs mesurent exactement la même eau. Le capteur de température ayant un temps de réponse de 70 ms, l’eau de mer, en passant dans le TC-duct, met exactement 70 ms pour être mesurée par le capteur de conductivité, capteur dont la réponse est instantanée.

Cette architecture explique en grande partie la qualité des mesures, mais aussi la complexité des diagnostics lorsque la chaîne ne fonctionne plus correctement.

La sonde est généralement installée horizontalement sur un châssis incorporant une rosette ou un carousel pour le prélèvement d’eau à différentes profondeurs. Des capteurs supplémentaires peuvent aussi être montés sur la CTD ou sur la rosette, comme par exemple:

• un fluorimètre ECO-FL de chez Wetlabs pour la mesure de la chlorophylle.
• un transmissiomètre C-Star de chez Wetlabs.
• un capteur de lumière (PAR).
• un altimètre pour mesurer la distance entre la CTD et le fond.
• deux LADCP (courantomètres Doppler) pour la mesure du courant le long du profil vertical.

Les prélèvements sont effectués à la remontée, puis analysés à bord ou au laboratoire. L’ensemble du système de mesure, souvent appelé bathysonde, est relié au navire par un câble électro-porteur mis en œuvre avec un treuil électrique dédié.

L’unité de pont (deck-unit) SBE11 alimente la bathysonde et récupère les données en temps réel via le câble électro-porteur, le contact tournant et l’ordinateur d’acquisition. Le logiciel d’acquisition Seasave fourni par Seabird convertit ensuite les fréquences et tensions issues des capteurs en grandeurs physiques.

Le système de mesure comprend donc trois sous-ensembles principaux:

1. la chaîne d’alimentation
2. la bathysonde elle-même
3. la chaîne d’acquisition

Une bonne partie de ces éléments travaillent dans l’eau de mer, milieu hostile par définition. Lors d’un dysfonctionnement, il n’est donc pas toujours aisé de déterminer l’origine du problème. L’objectif de ce guide est de faciliter le diagnostic des pannes à partir de cas concrets, de vérifications simples et d’un partage d’expérience.

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