Aktuální měřič - Current meter - Wikipedia

Tento článek je o typu oceánografického nástroje. Pokud jde o přístroj na měření elektrického proudu, viz ampérmetr.
Měřič proudu vrtulového typu. Otáčky vrtule za časový interval se počítají elektronicky.

A měřič proudu je oceánografické zařízení pro měření průtoku mechanickými, naklápěcími, akustickými nebo elektrickými prostředky.

Různé referenční rámce

v fyzika, jeden rozlišuje různé referenční snímky podle toho, kde pozorovatel se nachází, to jsou základy pro ně Lagrangeova a Eulerova specifikace tokového pole v dynamika tekutin: Pozorovatel může být buď v Pohyblivý rám (pokud jde o a Lagrangeový tulák ) nebo v a odpočívá rám.

Typy

Bóje využívající měřič rádiového proudu Roberts, c. 1960

Mechanické

Hlavní článek: Měřič proudu rotoru

Mechanické měřiče proudu jsou většinou založeny na počítání otáček vrtule a jsou tedy měřiči proudu rotoru. Realizace v polovině 20. století je Ekmanův měřič proudu který upustí koule do kontejneru, aby spočítal počet otáček. Měřič rádiového proudu Roberts je zařízení namontované na ukotveném místě bóje a přenáší své nálezy rádiem na servisní plavidlo. Savonius měřiče proudu se otáčejí kolem svislé osy, aby se minimalizovala chyba způsobená svislým pohybem.[1]

Akustický

Existují dva základní typy měřičů akustického proudu: Doppler a Travel Time. Obě metody používají keramický měnič k vysílání zvuku do vody.

Dopplerovy přístroje jsou častější. Nástrojem tohoto typu je Akustický Dopplerův proudový profiler (ADCP), který měří proud vody rychlosti v hloubkovém rozsahu pomocí Dopplerův jev z zvukové vlny rozptýlen zpět z částic ve vodním sloupci. ADCP používají k určení polohy pohybujících se částic čas cestování zvuku. Jednobodová zařízení znovu používají Dopplerův posun, ale ignorují doby jízdy. Takový jednobodový Dopplerův proudový senzor (DCS) má typický rozsah rychlostí 0 až 300 cm / s. Zařízení jsou obvykle vybavena dalšími volitelnými senzory.

Přístroje pro měření doby jízdy určují rychlost vody nejméně dvěma akustickými signály, jedním proti proudu a druhým po proudu. Přesným měřením času cesty z vysílače do přijímače v obou směrech lze určit průměrnou rychlost vody mezi dvěma body. Použitím více cest lze rychlost vody určit ve třech rozměrech.

Měřiče doby jízdy jsou obecně přesnější než dopplerovské měřiče, ale zaznamenávají pouze rychlost mezi měniči. Dopplerovské měřicí přístroje mají tu výhodu, že mohou určovat rychlost vody ve značném rozsahu a v případě ADCP ve více rozsazích.

Elektromagnetická indukce

Tento nový přístup se například používá v EU Florida Strait kde elektromagnetická indukce v ponořený telefonní kabel se používá k odhadu průtoku bránou[2] a kompletní nastavení lze považovat za jeden obrovský měřič proudu. Fyzika v pozadí: Nabité částice (ionty v mořské vodě) se pohybují s oceánské proudy v magnetickém poli Země, které je kolmé na pohyb. Použitím Faradayův zákon indukce (třetí z Maxwellovy rovnice ), je možné vyhodnotit variabilitu průměrovaného horizontálního toku měřením indukovaných elektrických proudů. Metoda má menší vertikální váhový efekt v důsledku malých změn vodivosti v různých hloubkách.[3]

Princip fungování měřiče náklonu proudu

Náklon

Měřiče sklopného proudu fungují na principu drag-tilt a jsou navrženy tak, aby se vznášely nebo klesaly v závislosti na typu. Měřič plovoucího náklonu proudu se obvykle skládá z podpovrchového vztlakového krytu, který je ukotven k mořskému dnu pružnou šňůrou nebo postrojem. Ponorný nakláněcí proud je podobný, ale pouzdro je navrženo tak, aby měřič visel z připojovacího bodu. V obou případech se skříň nakloní v závislosti na jejím tvaru, vztlaku (negativní nebo pozitivní) a rychlosti vody. Jakmile jsou známy vlastnosti krytu, lze rychlost určit měřením úhlu krytu a směru naklonění.[4] Pouzdro obsahuje a datalogger který zaznamenává orientaci (úhel od svislého a kompasového směru) měřiče náklonu proudu. Měřiče plovoucího náklonu jsou obvykle nasazeny na dně pomocí olověné nebo betonové kotvy, ale mohou být rozmístěny na pasti na humry nebo jiné vhodné kotvy příležitosti.[5] Měřiče sklopného proudu mohou být připojeny k oceánografické kotviště, plovoucí dok nebo rybářské pero. Měřiče nakloněného proudu mají oproti jiným metodám měření proudu výhodu v tom, že se obecně jedná o relativně levné přístroje a konstrukce a provoz jsou relativně jednoduché.[6] Nízké náklady na přístroj mohou vědcům umožnit používat měřicí přístroje ve větším počtu (čímž se zvyšuje prostorová hustota) a / nebo na místech, kde existuje riziko ztráty přístroje.[7]

Korekce hloubky

Aktuální měřiče jsou obvykle rozmístěny v rámci oceánografické kotviště skládající se z kotevního závaží na zemi, kotevní šňůry s připojeným nástrojem (nástroji) a plovoucího zařízení, které udržuje kotevní šňůru víceméně vertikální. Stejně jako drak ve větru nebude skutečný tvar kotevní šňůry úplně rovný, ale bude následovat tzv. (Napůl)řetězovka Pod vlivem vodní proudy (a vítr pokud je horní bóje nad mořskou hladinou) lze určit tvar kotevní šňůry a tím skutečnou hloubku nástrojů.[8][9] Pokud jsou proudy silné (nad 0,1 slečna ) a kotevní šňůry jsou dlouhé (více než 1 km ), poloha nástroje se může lišit až do 50 m.

Viz také

Reference

  1. ^ C. Reid Nichols, Robert G. Williams, Encyclopedia of Marine Science (2008), Infobase Publishing,ISBN  0-8160-5022-8. relevantní pasáže online v Knihách Google, přístup online 01-26-2012.
  2. ^ Duchez, Aurélie. „Monitorování MOC při 26,5 ° severní šířky“. Národní oceánografické centrum, Southampton. Archivovány od originál dne 2012-09-17. Citováno 2012-09-18.
  3. ^ Meinen, Christopher S. „Aktuální doprava na Floridě - pozadí projektu“. Atlantic Oceanographic & Metereological Laboratory at NOAA. Citováno 26. září 2012.
  4. ^ http://www.nefsc.noaa.gov/epd/ocean/MainPage/tilt/shtcm.html
  5. ^ https://www.sciencedaily.com/releases/2010/09/100914102112.htm
  6. ^ Lowell, Nicholas S .; Walsh, David R .; Pohlman, John W. (2015). „Srovnání měřičů náklonu a akustického dopplerovského měřiče proudu ve zvuku vinic, Massachusetts“. 2015 IEEE / OES Eleveth měření proudu, vln a turbulence (CWTM). s. 1–7. doi:10.1109 / CWTM.2015.7098135. ISBN  978-1-4799-8419-0.
  7. ^ Marchant, Ross; Stevens, Thomas; Choukroun, Severine; Coombes, Gavin; Santarossa, Michael; Whinney, James; Ridd, Peter (2014). "Plovoucí uvázaná koule pro odhad mořského proudu". IEEE Journal of Oceanic Engineering. 39 (1): 2. Bibcode:2014IJOE ... 39 .... 2M. doi:10.1109 / JOE.2012.2236151.
  8. ^ Dewey, Richard K. „Design a dynamika kotvení - balíček Matlab pro navrhování a testování oceánografických kotviště a vlečených těl“. Centrum pro výzkum Země a oceánu, Victoria University. Citováno 2012-09-25.
  9. ^ Dewey, Richard K. (1. prosince 1999). „Mooring Design & Dynamics — a Matlab® package for designing and analyzing oceanographic moorings“. Námořní modely. 1 (1–4): 103–157. doi:10.1016 / S1369-9350 (00) 00002-X.