전류계

Current meter
이 기사는 해양학 기구의 한 종류에 관한 것이다. 전류를 측정하는 계측기는 전류계를 참조하십시오.
프로펠러식 전류계. 시간 간격당 프로펠러의 회전수는 전자적으로 계산된다.

전류계는 기계적, 틸트, 음향적 또는 전기적 수단에 의한 유량 측정을 위한 해양학적 장치다.

서로 다른 기준 프레임

물리학에서 관찰자의 위치에 따라 서로 다른 기준 프레임을 구분하는데, 이는 유체역학에서 유체역학에서 유체역학에서 유체의 흐름장(Lagrangian)과 유체역학에서 라그랑어(Lagrangian) 및 오일러(Ulerian) 사양에 대한 기본이다. 관찰자는 이동 프레임(래그랑지안 드리프트의 경우) 또는 휴식 프레임에 있을 수 있다.

종류들

로버츠 무선 전류계를 전개하는 부표, c. 1960

기계적인

주요 기사: 로터 전류계

기계적 전류계는 대부분 프로펠러의 회전수를 세는 것에 기초하므로 로터 전류계다. 20세기 중반에 실현된 것은 회전수를 세기 위해 용기에 공을 떨어뜨리는 에크만 전류계다. 로버츠 무선 전류계는 계류된 부표에 장착된 장치로, 그 결과를 무선으로 서비스 선박에 전송한다. 사보니우스 전류계는 수직 이동에 의해 발생하는 오류를 최소화하기 위해 수직 축을 중심으로 회전한다.[1]

어쿠스틱

음향 전류계에는 도플러와 이동 시간이라는 두 가지 기본적인 유형이 있다. 두 방법 모두 세라믹 변환기를 사용하여 물 속으로 소리를 내보낸다.

도플러 악기는 더 흔하다. 이러한 유형의 계측기는 ACP(Authic Doppler current profiler)로, 물기둥 내의 입자에서 뒤로 산란되는 음파의 도플러 효과를 이용하여 깊이 범위에서 수류 전류의 속도를 측정한다. ADCP는 소리의 이동 시간을 이용하여 움직이는 입자의 위치를 결정한다. 단일 지점 장치는 도플러 시프트를 다시 사용하지만 이동 시간은 무시한다. 그러한 단일점 도플러 전류 센서(DCS)는 일반적인 속도 범위가 0~300 cm/s이다. 그 장치들은 보통 추가적인 옵션 센서가 장착되어 있다.

이동 시간 계측기는 적어도 두 개의 음향 신호, 즉 하나의 상승 흐름과 하강 흐름으로 수속을 결정한다. 방출기에서 수신기로 이동하는 시간을 정밀하게 측정함으로써 양방향에서 평균 수속을 두 지점 사이에서 결정할 수 있다. 다중 경로를 이용하여 수속을 3차원으로 결정할 수 있다.

이동 시간 미터는 일반적으로 도플러 미터보다 정확하지만 변환기 사이의 속도만 기록한다. 도플러 미터는 상당한 범위에서, ADCP의 경우 다중 범위에서 수속을 결정할 수 있다는 장점이 있다.

전자 유도

예를 들어 이 새로운 접근방식은 플로리다 해협에서 채택된 것으로, 물속에 잠긴 전화 케이블의 전자기 유도를 사용하여 게이트웨이를[2] 통과하는 전류를 추정하는데 사용되며, 완전한 설정은 하나의 거대한 전류계로 볼 수 있다. 뒤에 있는 물리학: 충전된 입자(해수의 이온)는 그 움직임에 수직인 지구의 자기장에서 해류를 따라 움직이고 있다. 패러데이의 유도 법칙(맥스웰 방정식 중 세 번째)을 이용하여 유도 전류를 측정함으로써 평균 수평 흐름의 변동성을 평가할 수 있다. 이 방법은 서로 다른 깊이의 전도도 변화가 작기 때문에 약간의 수직가중 효과가 있다.[3]

틸트 전류계 작동 원리

틸트

틸트 전류계는 드래그 틸트 원리에 따라 작동하며 유형에 따라 플로트 또는 싱크되도록 설계된다. 부유 틸트 전류계는 일반적으로 유연한 선이나 테더로 해저에 고정된 지표면 아래 부력 하우징으로 구성된다. 침하 기울기 전류는 유사하지만, 하우징은 계량기가 부착점에서 걸려지도록 설계된다. 어느 경우든 하우징은 형태, 부력(음 또는 양) 및 수속의 함수로 기울어진다. 일단 주택의 특성이 파악되면, 주택의 각도와 기울기 방향을 측정하여 속도를 결정할 수 있다.[4] 하우징에는 틸트 전류계의 방향(수직 및 나침반 베어링으로부터의 각도)을 기록하는 데이터 로거가 들어 있다. 부유 틸트 전류계는 일반적으로 납 또는 콘크리트 닻을 사용하여 하단에 배치되지만 바닷가재 트랩 또는 기타 편리한 기회의 닻에 배치될 수 있다.[5] 침하 기울기 전류계는 해양 계류장, 부유 독 또는 어필에 부착할 수 있다. 틸트 전류계는 일반적으로 상대적으로 저렴한 계측기이며 설계와 조작이 비교적 간단하다는 점에서 다른 측정 방법에 비해 유리하다.[6] 이 계측기의 저비용은 연구자가 계량기를 더 많은 숫자로 사용할 수 있도록(공간 밀도를 증가시킴) 또는 계측기 손실의 위험이 있는 위치에서 사용할 수 있게 할 수 있다.[7]

깊이 보정

전류계는 보통 지상의 앵커 중량, 계측기가 연결된 계류선, 계류선을 좀 더 수직으로 또는 덜 수직으로 유지하기 위한 부유식 장치로 구성된 해양 계류선 내에 배치된다. 바람 속의 연처럼 실제 계류선의 모양은 완전히 곧은 것이 아니라 소위 (반)백주를 따르는 것이 될 것이다. 수류(그리고 상단 부표가 해면 위에 있는 경우 바람)의 영향으로 계류선의 형상을 파악할 수 있으며, 이를 통해 계류선의 실제 깊이를 파악할 수 있다.[8][9] 전류가 강하거나(0.1m/s 이상) 계류선이 길면(1km 이상) 계기 위치는 최대 50m까지 달라질 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ C. 리드 니콜스, 로버트 G. 윌리엄스, 해양 과학 백과사전(2008), 인포베이스 출판사, ISBN0-8160-5022-8. 구글북스의 온라인 관련 구절, 온라인 01-26-2012에 접속.
  2. ^ Duchez, Aurélie. "Monitoring the MOC at 26.5°N". National Oceanography Centre, Southampton. Archived from the original on 2012-09-17. Retrieved 2012-09-18.
  3. ^ Meinen, Christopher S. "Florida Current Transport - Project Background". Atlantic Oceanographic & Metereological Laboratory at NOAA. Retrieved 26 September 2012.
  4. ^ Fisheries, NOAA (September 1, 2021). "New England/Mid-Atlantic NOAA Fisheries". NOAA.
  5. ^ "New current meter provides answers for lobster industry, oyster farmers, scientists". ScienceDaily.
  6. ^ Lowell, Nicholas S.; Walsh, David R.; Pohlman, John W. (2015). "A comparison of tilt current meters and an acoustic doppler current meter in vineyard sound, Massachusetts". 2015 IEEE/OES Eleventh Current, Waves and Turbulence Measurement (CWTM). pp. 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). "A Buoyant Tethered Sphere for Marine Current Estimation". IEEE Journal of Oceanic Engineering. 39 (1): 2. Bibcode:2014IJOE...39....2M. doi:10.1109/JOE.2012.2236151.
  8. ^ Dewey, Richard K. "Mooring Design & Dynamics - A Matlab Package for Designing and Testing Oceanographic Moorings And Towed Bodies". Centre for Earth and Ocean Research, University of Victoria. Retrieved 2012-09-25.
  9. ^ Dewey, Richard K. (1 December 1999). "Mooring Design & Dynamics—a Matlab® package for designing and analyzing oceanographic moorings". Marine Models. 1 (1–4): 103–157. doi:10.1016/S1369-9350(00)00002-X.