Счетчик тока - Википедия - Current meter

Эта статья о типе океанографического инструмента. Для прибора для измерения электрического тока см. амперметр.
Измеритель тока пропеллерного типа. Обороты гребного винта за интервал времени подсчитываются электронным способом.

А измеритель тока является океанографический устройство для измерение расхода механическими, наклонными, акустическими или электрическими средствами.

Различные системы отсчета

В физика, различают разные системы отсчета в зависимости от того, где наблюдатель расположен, это основа для Лагранжева и эйлерова спецификация поля течения в динамика жидкостей: Наблюдатель может находиться либо в Подвижная рамка (что касается Лагранжева дрифтер ) или в рама отдыха.

Типы

Буй с радиометром Робертса, c. 1960 г.

Механический

Основная статья: Измеритель тока ротора

Механические измерители тока в основном основаны на подсчете оборотов пропеллера и, таким образом, являются измерителями тока ротора. Осознание середины 20 века - это Экман измеритель тока который сбрасывает шары в контейнер для подсчета количества оборотов. Измеритель радиотока Робертс - это устройство, установленное на пришвартованном буй и передает свои выводы по радио на обслуживающее судно. Савониус измерители тока вращаются вокруг вертикальной оси, чтобы минимизировать ошибку, вызванную вертикальным перемещением.[1]

Акустический

Существует два основных типа акустических измерителей тока: доплеровский и измеритель времени в пути. В обоих методах используется керамический преобразователь для излучения звука в воду.

Доплеровские инструменты более распространены. Инструмент этого типа - Акустический доплеровский профилограф тока (ADCP), который измеряет течение воды скорости в диапазоне глубин с помощью Эффект Допплера из звуковые волны рассеивается обратно от частиц в толще воды. ADCP используют время прохождения звука для определения положения движущихся частиц. Одноточечные устройства снова используют доплеровский сдвиг, но игнорируют время пробега. Такой одноточечный доплеровский датчик тока (DCS) имеет типичный диапазон скоростей от 0 до 300 см / с. Устройства обычно оснащены дополнительными опциональными датчиками.

Приборы измерения времени прохождения определяют скорость воды по крайней мере по двум акустическим сигналам, один вверх по течению и один вниз по течению. Путем точного измерения времени 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 в пути обычно более точны, чем измерители Доплера, но регистрируют только скорость между преобразователями. Преимущество доплеровских измерителей заключается в том, что они могут определять скорость воды в значительном диапазоне, а в случае ADCP - в нескольких диапазонах.

Электромагнитная индукция

Этот новый подход, например, используется в Флоридский пролив куда электромагнитная индукция в подводный телефонный кабель используется для оценки сквозного потока через шлюз[2] а всю установку можно рассматривать как один огромный измеритель тока. Суть физики: заряженные частицы (ионы в морской воде) движутся вместе с Океанские течения в магнитном поле Земли, перпендикулярном движению. С помощью Закон индукции Фарадея (треть Уравнения Максвелла ), можно оценить изменчивость усредненного горизонтального потока путем измерения наведенных электрических токов. Метод имеет незначительный эффект вертикального утяжеления из-за небольших изменений проводимости на разной глубине.[3]

Принцип работы измерителя тока наклона

Наклон

Измерители тока наклона работают по принципу перетаскивания-наклона и предназначены для плавания или опускания в зависимости от типа. Плавающий измеритель тока наклона обычно состоит из подповерхностного плавучего корпуса, который крепится к морскому дну с помощью гибкого троса или троса. Понижающийся ток наклона аналогичен, но корпус спроектирован 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. Как только характеристики корпуса известны, скорость может быть определена путем измерения угла корпуса и направления наклона.[4] Корпус содержит Регистратор данных который регистрирует ориентацию (угол от вертикали и пеленг по компасу) 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 опускания наклона могут быть прикреплены к океанографический причал, плавучий док или рыбный загон. Измерители тока наклона имеют преимущество перед другими методами измерения тока в том, что они, как правило, являются относительно недорогими приборами, а конструкция и эксплуатация относительно просты.[6] Низкая стоимость прибора может позволить исследователям использовать приборы в большем количестве (тем самым увеличивая пространственную плотность) и / или в местах, где существует риск потери прибора.[7]

Коррекция глубины

Счетчики тока обычно размещаются в океанографический причал состоящий из якорного груза на земле, швартовного троса с подключенным к нему инструментом (-ами) и плавучего устройства для удержания швартовного троса более или менее вертикальным. Как воздушный змей на ветру, фактическая форма швартовки не будет полностью прямой, а будет соответствовать так называемому (полу)цепная связь.Под влиянием водные течения (и ветер если верхний буй находится над поверхностью моря) может быть определена форма швартовки и по ней фактическая глубина инструментов.[8][9] Если токи сильные (более 0,1 РС ) и длинные швартовые тросы (более 1 км ) положение инструмента может варьироваться до 50 м.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ К. Рид Николс, Роберт Г. Уильямс, Энциклопедия морских наук (2008), Издательство Infobase,ISBN  0-8160-5022-8. соответствующие отрывки онлайн в Google Книгах, дата обращения 26.01.2012.
  2. ^ Дюшес, Орели. «Мониторинг МОЦ на 26,5 ° с.ш.». Национальный центр океанографии, Саутгемптон. Архивировано из оригинал на 2012-09-17. Получено 2012-09-18.
  3. ^ Майнен, Кристофер С. «Текущий транспорт Флориды - история проекта». Атлантическая океанографическая и метерологическая лаборатория NOAA. Получено 26 сентября 2012.
  4. ^ http://www.nefsc.noaa.gov/epd/ocean/MainPage/tilt/shtcm.html
  5. ^ https://www.sciencedaily.com/releases/2010/09/100914102112.htm
  6. ^ Лоуэлл, Николас С .; Уолш, Дэвид Р .; Полман, Джон В. (2015). «Сравнение измерителей тока наклона и акустического доплеровского измерителя тока в винограднике Саунд, штат Массачусетс». 2015 IEEE / OES Eleveth Измерение течений, волн и турбулентности (CWTM). С. 1–7. Дои:10.1109 / CWTM.2015.7098135. ISBN  978-1-4799-8419-0.
  7. ^ Марчант, Росс; Стивенс, Томас; Шукроун, Северина; Кумбс, Гэвин; Сантаросса, Майкл; Уинни, Джеймс; Ридд, Питер (2014). «Плавучая привязанная сфера для оценки морских течений». Журнал IEEE по океанической инженерии. 39 (1): 2. Bibcode:2014IJOE ... 39 .... 2M. Дои:10.1109 / JOE.2012.2236151.
  8. ^ Дьюи, Ричард К. «Дизайн и динамика швартовки - пакет Matlab для проектирования и тестирования океанографических швартовок и буксируемых тел». Центр исследований Земли и океана, Университет Виктории. Получено 2012-09-25.
  9. ^ Дьюи, Ричард К. (1 декабря 1999 г.). «Дизайн и динамика причалов - пакет Matlab® для проектирования и анализа океанографических причалов». Морские модели. 1 (1–4): 103–157. Дои:10.1016 / S1369-9350 (00) 00002-X.