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ADV Strömungssensor |
Laserscanner |
Meßprinzip des ADV:
Der Sensor sendet ein akustisches Signal mit 10MHz ins Wasser und berechnet aus der Doppler- Frequenzverschiebung an den drei Empfängern die Strömungsvektoren entlang der drei Richtungen (U, V und W = longitudinal, transversal, vertikal). Dabei wird eingriffsfrei in einer 5cm unterhalb des Sensorkopfes gelegenen Meßzelle von ca. 0.25ccm gemessen. Die Auflösung reicht von 0.1 bis 250cm/s und die Daten werden mit maximal 25Hz aufgezeichnet. Mehr dazu unter www.nortek-as.com.
Funktionsweise des Laser-scanners:
Der Scanner besteht aus zwei Laserquellen, die an der Stange des ADV montiert sind und über Linsen eine quer zur Strömungs verlaufende Linie auf den Untergrund projizieren, sowie aus einer CMOS Kamera. Der Neigungswinkel der Kamera läßt Höhenunterschiede am Boden auch als vertikale Verschiebungen des Abbilds in der Kamera erscheinen. Am PC wird dieses Bild automatisch ausgewertet. Dies erfolgt über eine Helligkeitserkennung in Kombination mit einem Umrechnungsfaktor (Pixel - Millimeter). Je nach gewählter Voreinstellung werden mehrere Pixel gebündelt ausgewertet, um einen robusten Mittelwert und dessen Standardabweichung zu erhalten. Die vertikale Auflösung beträgt 0.3mm und die Kamera erfaßt mit ihrem Blickfeld maximale Höhenunterschiede von 42mm.
Links: Steuersoftware bei einer Messung von Strömung (oben und rechts unten) und Relief (links unten)
Mitte: kombiniertes Messergebnis von Relief und Strömung über einer Schnecke (Aporrhais
pespelecani )
Rechts: Beispiel für das Auflösungsvermögen des Laserscanners
Die Sensoren sind an einem PC-gesteuerten Positioniersystem über der Rinne des Strömungskanals angebracht und können daher exakt positioniert werden. Über ein spezielles Steuerprogramm können die Sensoren sowohl auf einzelne Positionen gefahren werden, wie auch komplexen Mustern folgen. So kann das Relief einer Struktur in Strömungskanal Punkt für Punkt gemessen werden, während zeitgleich die Strömung an den gleichen Stellen aufgezeichnet wird. Dann kann später z.B. ein genaues Bild der Umströmung eines einzelnen Tieres oder einer ganzen Gemeinschaft zusammengesetzt werden. Auch dynamische Prozesse wie die Sedimentbewegung (Erosion oder Deposition) in Wechselwirkung mit biogenen Strukturen kann so verfolgt werden.
Bei aller Technik kann der Strömungskanal jedoch auch einfach dazu verwendet werden, das Verhalten mariner Organismen in unterschiedlichen Strömungsbedingungen zu beobachten. Die breiten Plexiglaswände des Kanals ermöglichen einen flächendeckenden Einblick und ermöglichen den Einsatz optischer Geräte wie Kameras.
Links: eine Garnele (Palaemon) beim Schwimmen, Rechts: Seepocke (Balanus) beim Filtrieren von Nährstoffpartikeln
