Gesellschaft für Geosystemanalyse

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Current profler (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.

Signature (broad band)
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Das erste Gerät der Produktlinie der Nortek Signature Serie, der Signature55, verwendet die AD2CP-Technologie für eine Erweiterung der Reichweiten von Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmessern auf bis zu 1000 Meter.
Das Zwei-Frequenzsystem und Breitband-Instrument baut auf einer vollständig erneuerten Technologie-Plattform auf und enthält neue Funktionen und Anwendungsmöglichkeiten, welche sich sowohl am wissenschaftlichen Bedarf als auch an Erfordernissen der Offshore-Industrie orientieren. Entworfen für unterschiedliche Einsätze, inklusive bojengestützter Anwendungen, hat Nortek ein robustes System für betriebliche Anwendungen entwickelt und bietet gleichzeitig technologische Innovationen hinsichtlich Datenauswertung und Präzision an.

Das System ist insbesondere für folgende Anwendungen geeignet:

 
  • Erfassung von Meeresströmungen inklusive Strömungen in Grenzschichten, Austauschprozessen zwischen Ozeanbecken und von Transportvorgängen in und aus Polarmeeren
  • Verifizierung numerischer Modelle
  • Online-Monitoring von Fundamentlasten an Offshore-Bauwerken mittels plattform- oder bojengestützter Instrumentierung
  • Erfassung von Schadstoff-Transportwegen
  • Effizienzstudien im Bereich erneuerbarer Energien

Der Signature55 bietet weiter den folgenden Komfort:

  • eine geringe Größe mit einer Höhe von 40 cm und ein niedriges Gewichts von 45 kg ohne Batterien.
  • mögliche nachträgliche Kalibrierungen. Einflüsse magnetisch wirkender Eisenteile auf den Sensor während der Messungen können im Postprocessing heraus gerechnet werden.
  • Ethernet-Schnittstelle. Daten-Download von einem GB innerhalb von 6 Minuten. Direkt-Anbindung an eigenes Netzwerk möglich.
  • Online-Software zur Initialisierung und Tests des Instrumentes sowie zur Visualisierung der Daten.
  • präzise Qualitätskontrollen aufgrund möglicher Speicherung einzelner Pings.
  • Breitband-AD2CP. Reduzierter Stromverbrauch um einen Faktor von 10 bis 30 im Vergleich zu etablierten Systemen.
  • saisonale Datenaufzeichnung. Betrieb und Auflösung lassen sich periodisch reduzieren um Energie für relevantere Zeitabschnitte zu sparen.
  • Verwendung von piezoelektrischen Keramik-Kompositen für die Schallgeber zur Maximierung und Optimierung von Richteigenschaft, Reichweite und Effizienz.
  • AD2CP-Flexibilität: Optionaler Betrieb des Systems mit Schallfrequenzen von 55 oder 75 kHz für Veränderungen zu Energieverbrauch, Reichweite und Auflösung

Bitte kontaktieren Sie uns, falls Fragen bestehen oder weitere Informationen benötigt werden. Zum Download stehen ein Datenblatt sowie eine Publikation bereit. Weiterhin finden Sie einen Link zu einem einführenden Webinar.

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Der Signature250 ist eine kosteneffiziente Alternative zum Signature55, wenn dessen volle Reichweite von 1000 m für profilierende Strömungsmessungen nicht benötigt wird. Insbesondere eignet sich der Signature für profilierende Strömungsmessungen großer Reichweiten und die Aufzeichnung von Wellenhöhen und –richtungen.
Das zutreffend als Signature250 bezeichnete Instrument verfügt über eine Schallfrequenz von 250 kHz und eine Profilreichweite von 200 Metern zur Aufzeichnung von Strömungen. Wellenrichtungen, Eisdicken und –drift lassen sich mittels aufwärts gerichteter Geräte aus 150 m Wassertiefe messen. Die Ausstattung mit echtem Breitband bietet eine Vielzahl an Möglichkeiten und Vorteilen, die für wissenschaftliche Anwendungen ebenso wie für Einsätze in Offshore-Industrien entwickelt wurden. Es ist verfügt für den operationellen Betrieb einerseits über eine robuste Ausstattung und bietet andererseits Innovationen für Auswertung und Genauigkeit von Daten.

Besonders geeignet ist der Signature250 für die Untersuchung von:

 
  • Meereszirkulation inkl. Grenzschichtströmungen, Wasseraustausch zwischen Becken sowie Transportprozessen in und aus polaren Regionen.
  • Wellenbedingungen in tieferen Gewässern
  • Eisdicken und Driftgeschwindigkeiten

Wie andere Produkte der Signature-Serie bietet der Signature 250 folgenden Komfort

  • eine geringe Größe mit einer Höhe von weniger als 55 cm und ein niedriges Gewicht von 1,5 kg in Wasser (18,5 kg in Luft) ohne Batterien.
  • nachträgliche Kalibrierungen. Einflüsse magnetisch wirkender Teile auf den Sensor während der Messungen können im Postprocessing heraus gerechnet werden
  • Ethernet-Schnittstelle. Daten-Download von einem GB innerhalb von 6 Minuten. Direkt-Anbindung an eigenes Netzwerk möglich.
  • Speicherung einzelner Pings für präzise Qualitätskontrollen.
  • Breitband-AD2CP. Im Vergleich zu etablierten Systemen mit um einen Faktor von 10 bis 30 reduziertem Stromverbrauch.
  • Verschiedene gleichlaufende und abwechselnde Messschemata. Die patentierte AD2CP-Plattform (US Patent 7,911,880) ermöglicht parallele und abwechselnde Messungen und somit erhöhte Flexibilitäten für eine Kombination unterschiedlicher Konfigurationen.

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Signature 250 Datenblatt [1.356 KB]

Die beiden neuentwickelten AD2CPs von Nortek mit jeweils 5 Schallstrahlen, der Signature1000 und der Signature500, stellen vielseitige Instrumente sowohl für Turbulenzmessungen als auch für die Aufzeichnung von Strömungsprofilen dar.

Signature1000 und Signature500, zwei 5-strahlige Profilströmungsmessgeräte wurden im Hinblick auf anspruchsvolle wissenschaftliche Untersuchungen entwickelt. Aufbauend auf der AD2CP-Plattform bieten beide Geräte beispiellose Leistungen in hochenergetischen turbulenten Strömungen, mit der zusätzlichen Möglichkeit eines Parallel-Betriebs zweier unterschiedlicher Messschemata. Abstandsmessungen mittels Ultraschall (Altimeter) versorgen den Nutzer mit hochaufgelösten Distanzmessungen zu Sohle oder Oberfläche.

Die Messsysteme mit 1 MHz- oder 500 kHz-Schallfrequenz bieten ein umfangreiches neues Leistungsvermögen für folgende Untersuchungen:

 
  • Beurteilung von Standorten erneuerbarer Energieressourcen im Meer
  • Erfassung turbulenter Lasten auf Meeresturbinen und Strukturen
  • Messung von Veränderungen von Sohllagen und Sedimenttransport
  • Erfassung turbulenter Mischungsverhältnisse in Ästuaren

Auf der AD2CP-Technologie aufbauend bieten die Systeme folgenden Komfort:

  • Geringe physikalische Größe und geringes Gewicht
  • Zwei simultan durchführbare Messsmethoden
  • Große Sendesignalbandbreite (Breitband-Prozessierung) für Anwendung best -geeigneter Messschemata
  • Synchronisierung verschiedener Instrumente über Ethernet
  • Ethernet-Schnittstelle für direkten Netzwerkanschluss und Daten-Übertragungsraten von 20 MB
  • Kontinuierlich schnelle Aufzeichnungen im Burst-Modus

Bitte kontaktieren Sie uns, falls Fragen bestehen oder weitere Informationen benötigt werden. Das folgende Datenblatt steht zum Download bereit. Weiterhin finden Sie einen Link zu einem einführenden Webinar.

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Neue Signature Firmware-Versionen ab September 2016 enthalten die folgenden Erweiterungen:

1. AHRS (Attitude and Heading Reference Sensor)

Zur Ermittlung korrekter Neigungen und Ausrichtungen verfügen Signature-Messgeräte über Beschleunigungsmesser und Magnetometer, was bei festem Einbau ausreichend ist. Bei Einsätzen auf bewegten Plattformen, beispielsweise Bojen, werden die anhand von Beschleunigungssensor ermittelten Neigungen durch Bewegungen gestört. Dies hat Auswirkungen auf die Erfassung der Ausrichtung. Das AHRS verfügt deshalb zusätzlich über Gyroskop-Rotations-Messungen. Algorithmen verknüpfen die mittels Gyroskop, Beschleunigungssensor und Magnetometer gemessenen Daten um die echte Neigung und Ausrichtung auch bei bewegten Instrumenten zu erhalten.

Voraussetzung ist eine erweiterte Hardware und Austausch des Standardboards gegen ein umfangreicheres Sensorboard. Sämtliche Geräte der Signature-Reihe können mit AHRS ausgestattet werden, ältere Geräte lassen sich nachrüsten.

Spezifikationen

Dynamikbereich des Beschleunigungssensors +/- 2g
Dynamikbereich des Gyroskops +/- 250 deg/sec
Dynamikbereich des Magnetometers +/- 1.3 Gauss
Bereich der Bewegung um die Querachse +/- 90 deg
Bereich der Bewegung um die Längsachse +/- 180 deg
Lage-Kurs-Bereich 360 deg, all axis
Lagegenauigkeit (statisch, +/- 30 deg) +/- 0.3 deg
Kursgenauigkeit (dynamisch)* +/- 5 deg
Kursgenauigkeit (statisch) 2 Grad für Neigung < 20 deg
Messrate wie Messrate (bis zu 16 Hz)


(*Dynamische Spezifikationen hängen von der Art der Bewegung ab)

2. HR (High Resolution)

Für den Signature1000 bietet das neue Firmware-Upgrade echte High-Resolution-Messungen. Die Verwendung der Pulse-Coherent-Methode (Phasenverschiebung) ist auf dem zentralen vertikalen Signalgeber möglich und kann dort wesentlich höher aufgelöst aufzeichnen, als im Standardmessschema. Zu berücksichtigen sind limitierende Einflüsse der Fließgeschwindigkeit auf die Messreichweite. Die Prozessierung im Signature1000 verwendet eine neue Methode zur Eliminierung von Mehrdeutigkeiten in den Daten für eine Erweiterung der Reichweite im Vergleich zu vorherigen Pulse-Coherent-Geräten.

Spezifikationen

Geschwindigkeitsbereich: 3 cm/sec – 1.4 m/s
Zellgrößen: 2 cm – 25 cm
Profil-Reichweite 10 cm – 7 m

3. Qualitätsparameter (Average-QA/QC Dateien)

Aufgrund hoher Messraten der Signatures und Möglichkeit der Speicherung aller Rohdaten kann die Bearbeitung großen Datenmengen aufwendig werden. Für einen schnelleren Überblick wird mit der neuen Firmwareversion für den „Average Mode“ eine zusätzliche Datei angelegt, welche Durchschnittswerte von Fließgeschwindigkeiten enthält. Dabei finden nur Werte mit einer Korrelationsrate von über 50 % Berücksichtigung. Ein in Prozent angegebener Qualitätsparameter wird integriert.

4. Synchronisation mittels RS485

Die Signature-Reihe verfügt über verschiedene Synchronisationsmöglichkeiten (Ethernet PTP, Hardware Trigger, serielle Steuerbefehle). Zusätzlich besteht nun eine Triggerfunktion über ein differentielles RS485-kompatibles Hardware-Signal. Damit kann ein Signature mittels Ausgabe eines RS485 Synchronimpulses als Master dienen, was mit nur geringem zusätzlichen Stromverbrauch die Synchronisation von Messungen mehrerer Signature-Geräte erlaubt. Voraussetzung ist, dass es sich um Geräte des gleichen Typs handelt (z.B. Signature500), welche das gleiche Messraster verwenden.

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