Gesellschaft für Geosystemanalyse

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Current profiler (Profilströmungsmessgeräte)

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Nortek stellt mit dem Aquadopp-Profiler, dem AWAC, dem Signature55 sowie den Signature1000 und 500 verschiedene Modelle von ADCPs her, welche sowohl für Einsätze in Flachwasserbereichen als auch für größere Tiefen mit Messweiten von mehreren hundert Metern entwickelt wurden und je nach Modell dreidimensionale Strömungen gleichzeitig in bis zu 128 Zellen aufzeichnen (Signature55 bis zu 200 Zellen). Die Geräte erfassen in geringen Tiefen neben Strömungen auch Wellenhöhen und -richtungen. Eine High-Resolution-Firmware ermöglicht für einige Typen von Aquadopp-Profilern den Betrieb in hochauflösendem Modus und damit Profilmessungen für Reichweiten von wenigen Metern mit Zellabständen im Zentimeterbereich und mit höherer Messfrequenz. Die auf der AD2CP-Plattform aufbauenden und mit Breitband-Technologie ausgestatteten Signature-Serien bieten hinsichtlich Reichweite und Auflösung wesentlich erweiterte Leistungsspektren.

Aquadopp (narrow band)
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Aquadopp Profiler

Modellvarianten

Der kompakte, leichte und einfach zu bedienende Aquadopp-Profiler findet bevorzugt in flachen Gewässern des Küstenbereichs, sowie in Ästuaren, in Fließgewässern und Seen des Binnenlandes vorrangig stationär und bodennah verankert aber auch an Seilvorrichtungen oder an Bojen Verwendung. Das Gerät ist für Strömungsmessungen in Zeitskalen von größer 1 Sekunde vorgesehen und liefert hochwertige, exakte und unverzerrte Daten. Es verfügt über die klassischen Vorteile von Doppler-Systemen wie eine relative Unempfindlichkeit bezüglich Biofouling und Verzicht auf bewegte und abstehende Teile. Mit Einführung der neuen Mid-Life-Elektronik 2008, konnte das Gehäuse um 10 cm verkürzt, die Profilreichweite erweitert und der Stromverbrauch reduziert werden. Auf Wunsch kann ein längeres Gehäuse verwendet werden um zwei Batterien einzusetzen und die Betriebsdauer zu verdoppeln.

Die Aquadopp-Profiler messen im Unterschied zu den Geräten der Aquadopp-Reihe nicht nur innerhalb eines Bereiches, sondern in Abhängigkeit von Ausstattung und Konfiguration in 10 bis 128 Zellen und mit Reichweiten bis maximal 90 m. Die intern mittels Sensoren und Kompass aufgezeichneten Neigungen und Ausrichtungen erlauben auch bei Befestigung an beweglichen Strukturen die Berechnung der Strömungsrichtung.

 

Drucksonden liefern Tiefenangaben und messen bspw. den Tidenhub. Wie der Aquadopp lässt sich der Aquadopp Profiler mit unterschiedlichen Messköpfen ausstatten, um Ausrichtungen modifizieren oder Einschränkungen aufgrund des Messumfeldes umgehen zu können.

Beispielsweise lassen sich Geräte mit rechtwinklig ausgerichtetem Schallgeber flach auf der Sohle einsetzen und so Strömungen in unmittelbarer Sohlnähe aufzeichnen.

Die dem Stand der Technik entsprechende Stromversorgung, erweiterbare Datenspeicher und miniaturisierte Elektronik ermöglichen neben Aufzeichnungen in Echtzeit auch eigenständige autarke Einsätze. Der interne 9 MB Datenspeicher des Aquadopp-Profilers sowie standardmäßige Alkaline-Batterien gewährleisten einen durchgängigen Betrieb von 2 bis 4 Monaten. Bei Bedarf lässt sich der Arbeitsspeicher bis auf 361 MB erweitern, weitere Batterien können in externen Zusatzkanistern untergebracht werden. Der Aquadopp Profiler ist in Tiefen bis 300 m einsetzbar.

Die Bedienungssoftware für Windowsbetriebssysteme dient Echtzeitaufnahmen, Planung und Konfiguration autarker Einsätze und dem Auslesen der Daten. Gewöhnlich wird der Aquadopp über einen angeschlossenen PC konfiguriert. Kommunikationen über RS232/RS422 Schnittstellen (binär oder ASCII) weiterer Konsolen oder über eigene Nutzerprogramme mittels ActiveX-Komponenten sind ebenfalls möglich.

Charakteristische Merkmale des Aquadopp Profiler sind:

  • Kurze Blanking-Distanzen (Abstände vom Gehäuse, innerhalb derer keine Messungen möglich sind)
  • Flache Messzellen bei höheren Fließgeschwindigkeiten
  • Geringer Energieverbrauch
  • Geringes Gewicht dank eines Plastik-Titan-Gehäuses
  • Auswechselbare Messköpfe (inkl. des Z-Profilers)
  • Umfangreiche Betriebs-, Speicher- und Auswertungssoftware
  • Mögliche Datenfernübertragung mittels Funkmodem
  • Aufzeichnung von Wellenbewegungen Mittels PUV => Wave Systems (Seegangserfassung)

Die ersten Aquadopp-Profiler wurden 2000 ausgeliefert. Heute wird das Gerät weltweit von wissenschaftlichen Instituten, Ingenieuren und Behörden eingesetzt. Kundenreferenzlisten können auf Anfrage bereit gestellt werden.

Downloads / Zusatzinformationen

  • Eine Broschüre (pdf-Format) zum Aquadopp-Profiler finden Sie hier [781 KB] .
  • Weitere Informationen finden Sie auf der Nortek-Homepage

Aquadopp Z-Cell

(1 Mhz)

Eine innovative Erweiterung des Aquadopp-Profilers stellt der Z-Cell-Profiler (Aquadopp Z-Cell) dar, welcher mittels eines neu entwickelten Messkopfes mit zusätzlich in die horizontale Ebene ausstrahlenden Signalgebern (2 MHz) direkt am Gerät ansetzend eine weitere Messung ermöglicht (Cell Zero). Der Aquadopp Z-Cell ist eine Hardware – und Softwareerweiterung des 1 MHz Aquadopp Profiler. Abgesehen von der Erweiterung um eine zusätzliche Messzelle verfügt diese Ausführung über die gleichen Spezifikationen wie das Standardgerät.

 

Aquadopp Z-Cell

(600 kHz)

Die übliche Blanking-Distanz, also der Abstand vom Gerät von bis zu einem halben Meter ohne Messwerte, wird mit der Cell Zero (Nullzelle) überbrückt und das Messprofil in Richtung des Gerätes komplettiert. Studien zeigen, dass Strömungsverhältnisse innerhalb dieses Bereiches deutlich von Strömungen in 2 bis 3m Entfernung differieren können, weshalb die Erweiterung für bestimmte Fragestellungen eine sinnvolle Ergänzung bedeutet. Die Fotos auf der rechten Seite stellen oben einen Messkopf des 1 MHz-Gerätes und unten des 600 kHz-Gerätes dar.

 

Aquadopp Z-Cell

bottom frame

Die 2 MHz-Version verfügt über drei und die 600 kHz-Version über zwei Signalgeber, was lediglich eine zweidimensionale Erfassung der Strömung in X-, Y-Richtung in der horizontalen Ebene ermöglicht, aber Vorteile für die Gestaltung des Messkopfes sowie der Gerätegröße bedeutet. Auch bei Neigung des Instrumentes können in der Cell Zero korrekte Ergebnisse erzielt werden. Da der Z-Cell-Profiler zusätzliche Eingangskanäle benötigt, besteht keine Rückwärtskompatibilität mit der Elektronik vor 2010 hergestellter Aquadopp Profiler.

 

Downloads / Zusatzinformationen

  • Eine Broschüre (pdf-Format) zum Aquadopp Z-Cell finden Sie hier [1.347 KB] Weitere Informationen finden Sie auf der Nortek-Homepage
  • Artikel in SeaTechnology [1.209 KB] (Feb. 2010)

Aquadopp HR-Profiler

Eine Erweiterung des Aquadopp Profilers mittels High-Resolution-Firmware ermöglicht höher auflösende Messungen mit Zellabständen im Zentimeterbereich und einer zeitlichen Auflösung von mehreren Hertz. Ausgehend von der Zielsetzung Grenzschichtstudien in Entfernungen von 1 bis 2 m von der Sohle durchführen zu können und insbesondere geringe Fließgeschwindigkeiten, beispielsweise in Seen oder Ästuarien, aufzuzeichnen, hat sich der HR-Profiler als Messinstrument erwiesen, welches Strömungsdetails liefert, die mit anderen Geräten nicht zu erfassen sind.

 

Beispieldaten

Profile vertikaler Fließgeschwindigkeiten kleiner Oberflächenwellen, Messrate 8 Hz. Zeitreihe mit Fließgeschwindigkeiten von Zelle 1 (5 cm unterhalb der Wasseroberfläche) bis Zelle 15 (in 75 cm Tiefe)

Als optionales Upgrade für den 1 und 2 MHz Aquadopp-Profiler kann mit der HR-Firmware die Pulse-Coherent-Technik (Zwischenperiodenkompensation) implementiert werden, was räumliche Auflösungen mit Zellgrößen von 1 cm und Messraten von bis zu 8 Hz ermöglicht. Zusätzlich zu Grenzschichtmessungen in Sohlnähe eignet sich der HR Profiler für Aufzeichnungen interner Wellen und sehr langsamer Fließgeschwindigkeiten, beispielsweise unterhalb von Eisdecken

Das als Pulse-to-Pulse-Coherent-Profiler (Zwischenperiodenkompensation) eingesetzte Gerät gibt Paare kurzer Schallpulse ins Fluid ab und berechnet die Phasenverschiebung zwischen zwei zurückkehrenden Signalen. Uneindeutige Fließgeschwindigkeiten im Falle einer Überschreitung der Phasenverschiebung von ±180° lassen sich mit Lösungsverfahren vermeiden, welche es ermöglichen auch bei höheren Fließgeschwindigkeiten eindeutige Resultate zu erhalten. Dennoch werden Werte für den Betrieb des HR-Profilers empfohlen, bei welchen das Produkt aus Reichweite und Fließgeschwindigkeit für das 2 MHz-System 0,5 m2/s und für das 1 MHz-System 1 m2/s nicht überschreiten sollte.

Eigenschaften:

 
  • Messungen dreidimensionaler Fließgeschwindigkeitsprofile mit vertikalen Auflösungen von 1 bis 5 cm
  • Kontinuierliche Aufzeichnungen (1 Hz) oder Messungen im Zeitstaffelbetrieb (Burst Mode) mit max. 8 Hz
  • Erweiterter Messbereich für erhöhte Fließgeschwindigkeiten
  • Wählbare Anzahl der Signalgeber: 1 bis 3
  • Reduzierter Messabstand vom Gerät (Blanking Distance: 3 bis 5 cm)
  • Messungen in Sohlnähe bei Abwärtsausrichtung (Down-Looking-Mode)
  • Simultane Erfassung von Strömungsprofilen und Streuung
  • Interne Datenaufzeichnung, Speicherkapazitäten bis 361 MB
  • Wechselmöglichkeit in Standardbetrieb ohne HR-Firmware

Der HR-Profiler wurde für fest installierte Vorrichtungen und nicht für mobilen Einsatz bspw. von Booten aus oder an Unterwasserbojen entwickelt. Befestigungen sollten Eigenbewegungen deshalb weitestgehend ausschließen.

Downloads / Zusatzinformationen

  • Eine Broschüre (pdf-Format) zum Aquadopp HR-Profiler finden Sie hier [781 KB] .
  • Weitere Informationen finden Sie auf der Nortek-Homepage
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