Текущий счетчик
Амперметр — это океанографическое устройство для измерения расхода механическими, наклонными, акустическими или электрическими средствами.
Различные системы отсчета
[ редактировать ]В физике различают разные системы отсчета в зависимости от того, где находится наблюдатель , это основы дляЛагранжева и эйлерова спецификация поля потока в гидродинамике : наблюдатель может находиться либо в движущейся системе отсчета (как для лагранжева дрифтера ), либо в покоящейся системе отсчета .
- Лагранжевы измерители течений измеряют смещение океанографического дрифтера , незашвартованного буя или фактического положения незакрепленного судна до положения, предсказанного счислением пути .
- Эйлеровы измерители тока измеряют ток, проходящий через измеритель тока покоя.
Типы
[ редактировать ]
Механический
[ редактировать ]Механические измерители тока в основном основаны на подсчете оборотов винта и, таким образом, являются измерителями тока ротора. Реализация середины 20-го века - это измеритель тока Экмана , который сбрасывает шарики в контейнер для подсчета количества оборотов. Радиотокометр Робертса представляет собой устройство, установленное на заякоренном буе и передающее свои данные по радио на обслуживающее судно. Измерители тока Савониуса вращаются вокруг вертикальной оси, чтобы минимизировать погрешность, вносимую вертикальным движением. [1]
Акустический
[ редактировать ]Существует два основных типа измерителей акустического тока: доплеровские и время путешествия. В обоих методах используется керамический преобразователь для излучения звука в воду.
Допплеровские инструменты более распространены. Прибором этого типа является акустический доплеровский профилометр тока (ADCP), который измеряет течения воды скорость в диапазоне глубин, используя эффект Доплера звуковых волн, рассеянных обратно от частиц в толще воды. ADCP используют время распространения звука для определения положения движущихся частиц. Одноточечные устройства снова используют доплеровский сдвиг, но игнорируют время прохождения. Такой одноточечный доплеровский датчик тока (DCS) имеет типичный диапазон скоростей от 0 до 300 см/с. Устройства обычно оснащаются дополнительными опциональными датчиками.
Приборы времени перемещения определяют скорость воды как минимум по двум акустическим сигналам: одному вверх по течению, а другому вниз по течению. Точно измеряя время прохождения от излучателя до приемника в обоих направлениях, можно определить среднюю скорость воды между двумя точками. Используя несколько путей, скорость воды можно определить в трех измерениях.
Измерители времени прохождения обычно более точны, чем доплеровские измерители, но регистрируют только скорость между датчиками. Доплеровские измерители имеют то преимущество, что они могут определять скорость воды в значительном диапазоне, а в случае ADCP - в нескольких диапазонах.
Электромагнитная индукция
[ редактировать ]Этот новый подход, например, применяется во Флоридском проливе , где электромагнитная индукция в затопленном телефонном кабеле используется для оценки потока через шлюз. [2] и всю установку можно рассматривать как один огромный измеритель тока. Физика, лежащая в основе: Заряженные частицы (ионы в морской воде) движутся вместе с океанскими течениями в магнитном поле Земли, перпендикулярном движению. Используя закон индукции Фарадея (третье из уравнений Максвелла ), можно оценить изменчивость осредненного горизонтального потока, измеряя индуцированные электрические токи. Метод имеет незначительный эффект вертикального взвешивания из-за небольших изменений проводимости на разных глубинах. [3]
Наклон
[ редактировать ]Измерители тока наклона работают по принципу перетаскивания-наклона и в зависимости от типа могут плавать или погружаться. Плавающий измеритель наклона течений обычно состоит из подземного плавучего корпуса, который прикреплен к морскому дну с помощью гибкого троса или троса. Ток опускания наклона аналогичен, но корпус устроен таким образом, что счетчик свисает с точки крепления. В любом случае корпус наклоняется в зависимости от его формы, плавучести (отрицательной или положительной) и скорости воды. Когда характеристики корпуса известны, скорость можно определить путем измерения угла корпуса и направления наклона. [4] В корпусе находится регистратор данных , который записывает ориентацию (угол от вертикали и компасного направления) измерителя тока наклона. Плавающие измерители тока наклона обычно устанавливаются на дне с помощью свинцового или бетонного якоря, но могут быть установлены на ловушках для омаров или других удобных якорях. [5] Измерители наклона погружающегося течения могут быть прикреплены к океанографическому причалу , плавучему причалу или загону для рыбы. Преимущество измерителей тока наклона перед другими методами измерения тока заключается в том, что они, как правило, являются относительно дешевыми приборами, а их конструкция и эксплуатация относительно просты. [6] Низкая стоимость прибора может позволить исследователям использовать его в большем количестве (тем самым увеличивая пространственную плотность) и/или в местах, где существует риск потери прибора. [7]
Коррекция глубины
[ редактировать ]Текущие измерители обычно устанавливаются внутри океанографического причала, состоящего из якорного груза на земле, швартовного троса с подключенными к нему приборами и плавучего устройства, удерживающего швартовочный трос более или менее вертикально. Подобно воздушному змею на ветру, реальная форма швартовочной линии не будет полностью прямой, а будет следовать так называемой (полу-) цепной линии .Под действием водных течений (и ветра , если верхний буй находится над поверхностью моря) можно определить форму швартовки и тем самым фактическую глубину залегания приборов. [8] [9] При сильных течениях (более 0,1 м/с ) и длине швартовных тросов (более 1 км ) положение прибора может изменяться до 50 м .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ К. Рид Николс, Роберт Г. Уильямс, Энциклопедия морской науки (2008), Infobase Publishing, ISBN 0-8160-5022-8 . соответствующие отрывки онлайн в Google Книгах , доступ онлайн 26 января 2012 г.
- ^ Дюшес, Орели. «Мониторинг МОЦ на 26,5° с.ш.» . Национальный океанографический центр, Саутгемптон. Архивировано из оригинала 17 сентября 2012 г. Проверено 18 сентября 2012 г.
- ^ Мейнен, Кристофер С. «Текущий транспорт Флориды - предыстория проекта» . Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория НОАА . Проверено 26 сентября 2012 г.
- ^ Рыболовство, NOAA (1 сентября 2021 г.). «Новая Англия/Средняя Атлантика | Рыболовство NOAA» . НОАА .
- ^ «Новый измеритель тока дает ответы для индустрии омаров, фермеров, выращивающих устрицы, и ученых» . ScienceDaily .
- ^ Лоуэлл, Николас С.; Уолш, Дэвид Р.; Полман, Джон В. (2015). «Сравнение измерителей тока наклона и акустического доплеровского измерителя тока в звуке виноградника, Массачусетс». 2015 IEEE/OES Одиннадцатое измерение тока, волн и турбулентности (CWTM) . стр. 1–7. дои : 10.1109/CWTM.2015.7098135 . ISBN 978-1-4799-8419-0 . S2CID 32839642 .
- ^ Марчант, Росс; Стивенс, Томас; Шукрун, Северин; Кумбс, Гэвин; Сантаросса, Майкл; Уинни, Джеймс; Ридд, Питер (2014). «Плавучая привязанная сфера для оценки морских течений». Журнал IEEE океанической инженерии . 39 (1): 2. Бибкод : 2014IJOE...39....2M . дои : 10.1109/JOE.2012.2236151 . S2CID 2832210 .
- ^ Дьюи, Ричард К. «Проектирование и динамика швартовки — пакет Matlab для проектирования и испытаний океанографических причалов и буксируемых тел» . Центр исследований Земли и океана Университета Виктории. Архивировано из оригинала 12 октября 2013 г. Проверено 25 сентября 2012 г.
- ^ Дьюи, Ричард К. (1 декабря 1999 г.). «Проектирование и динамика швартовки — пакет Matlab® для проектирования и анализа океанографических причалов». Морские модели . 1 (1–4): 103–157. дои : 10.1016/S1369-9350(00)00002-X .