Self Contained Autonomous Micro Profiler (Mikro-Profiler für Vertikal-Profile in Gewässern)

SCAMP ist ein tragbarer mikrostruktureller Profiler von geringem Gewicht für extrem kleinskalige Fluktuationsmessungen (im Millimeterbereich) bzgl. Leitfähigkeit, Temperatur und Chlorophyll-Konzentrationen in Seen, Speicherbecken, Ästuaren und Ozeanen. Die Daten finden Verwendung zur Ableitung von Dissipationsraten turbulenter kinetischer Energie, In-Situ-Flux von Wärme und Salinität sowie dem mikrostrukturellen Verhalten dieser Parameter.

Beispiele typischer SCAMP-Anwendungen:

- Erfassung turbulenter Mischungen in Oberflächengewässern- Aufzeichnung von Temperaturgradienten im Profil
- Messung vertikaler turbulenter Diffusivität
- Untersuchung wind- und abkühlungsinduzierter Mischungen in oberflächennahen Schichten

Die folgenden Sensoren können in das System integriert werden:

Fast Conductivity Sensor

(Leitfähigkeits-Sensor mit hoher Messrate)

Der Sensor wurde für hoch auflösende Messungen elektrischer Leitfähigkeit in Wasser entworfen. Der Sensor besteht aus vier Elektroden (Platinkugeln) und verschmolzenem Glas. Jede der Elektroden ist galvanisiert und mit amorphem Platin überzogen. Die Abbildung rechts veranschaulicht die Größenverhältnisse. Der Sensor findet Verwendung bei der Analyse von Turbulenzen in geschichteten Flüssigkeiten. Er muss in Kombination mit geeigneter Elektronik wie dem MicroScale-Leitfähigkeits- und Temperaturmessgerät (MSCTI, über PME lieferbar) verwendet werden.

Der Sensor funktioniert über einen dimensionsbeständigen Kontakt zwischen Wasser und der Elektronik, welche eine vierpolige Messung der Leitfähigkeit des Wassers ermöglicht, indem Wechselstrom zwischen den inneren Elektroden geliefert wird und die Wechselstromspannung zwischen den äußeren Elektroden gemessen wird. Die Mittelung der Leitfähigkeit des Sensors bedingt die räumliche Auflösung. Der Sensor reagiert auf Leitfähigkeitsausdehnungen die relativ groß im Verhältnis zum Abstand der inneren Elektroden sind und ist bei abnehmenden Ausdehnungen weniger empfindlich. Das räumliche mittelnde Volumen des Sensors kann als Kugel mit einem Durchmesser von ½ mm zentriert zwischen den inneren Elektroden angegeben werden. Dies ist nur als Annäherung zu verstehen, wobei allerdings die tatsächliche Empfindlichkeit beschrieben als komplexe Gewichtungsfunktion zu allen Punkten um den Sensor passt.

Folgende Phänomene können messtechnisch erfasst werden:

- Hochfrequente Temperatur-Fluktuationen
- Doppeldiffusionen
- Dichteprofile
- Blasenkonzentrationen
- Grenzschichtpositionen

Fast Temperature Sensor

(Temperatur-Sensor mit hoher Messrate)

Der Fast Temperature-Sensor ist für Messungen mit hohen Messraten geeignet welche Genauigkeiten von mehr als 0,010 Grad Celsius liefern. Es handelt sich um einen Thermistor von GE Sensing Thermometrics FP07. Weitere Information im Datenblatt auf der Herstellerseite.

Spezifikationen:

Accurate Conductivity and Temperature Sensor

(Präzisionssensor für Leitfähigkeit und Temperatur)

Der Sensor besteht aus einem Leitfähigkeitssensor, einem in einen Inconel-Schutzschlauch eingeschlossenen Thermistor und einem Ausgleichswiderstand in einem Edelstahlrohr. Bei dem Thermistor handelt es sich um den GE Sensing Thermometrics BR11. Weitere Information im Datenblatt auf der Herstellerseite.

Spezifikationen:

Lieferung von Referenzwerten für die Kalibrierung der in höherer zeitlicher Auflösung messenden Fast Sensoren insbesondere des Fast Conductivity Sensors, welcher aufgrund der geringen physischen Größe häufig durch Fouling beeinträchtigt wird. Der größere Präzisionssensor für Leitfähigkeit verfügt über größere Elektroden und ist deshalb widerstandsfähiger. Daten dieses Sensors lassen sich deshalb für die Überprüfung und Korrektur des sensibleren Fast Conductivity Sensors verwenden.

Chlorophyll-Fluorometer

Mittels Messungen von Chlorophyll-Fluoreszenz in unterschiedlichen Tiefen kann der Profiler (SCAMP) vertikale Profile der Chlorophyll-Konzentrationen bestimmen. Die optischen Komponenten des Fluorometers sind in eine spezielle eloxierte Aluminium-Endkappe montiert, Abbildung rechts. Die Endkappe enthält ein aus Quarz bestehendes Probenröhrchen, welches quer zur SCAMP-Achse montiert ist und den Eintritts- und Auslaufkrümmer verbindet, siehe Abbildung. Das in der Abbildung teilweise verdeckte schwarze Plastikröhrchen verbindet den Auslaufkrümmer durch ein Loch im Schleppteller. Die sich an am Schleppteller beim Schleppen des SCAMP entwickelnde Druckdifferenz führt mittels der Zugkräfte zum Eintritt von Wasser in das Probenröhrchen. Die Probe wird mit einer Leuchtdiode beleuchtet und die Fluoreszenz mittels einer Fotodiode detektiert.

Spezifikationen:

Bestehend aus einer lichtstarken blaue Leuchtdiode und einem 455 nm Interface-Filter zur Beleuchtung kleiner Wasserproben.
Chlorophyll-Fluoreszenz in der Probe wird durch einen 685 nm Interferenz-Filter mittels einer Fotodiode ermittelt.
Elektronische Schaltungen erfassen die Leuchtdioden-Beleuchtung und verstärken synchron die von der Photodiode detektierten Impulse.
Gefilterte Signale werden von einem internen Data-Logger des SCAMP aufgezeichnet.

Weitere Informationen, auch zu häufigen Fragen, finden Sie auf der Herstellerseite.

PAR-Sensor

PAR - Photosynthetically Active Radiation (Sensor zur Erfassung photosynthetisch aktiver Strahlung)

Mit dem SCAMP lassen sich vertikale Profile der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR) unter Verwendung eines Li-Cor LI-192SA Underwater Quantum Sensor [1.403 KB] aufzeichnen und das abwärts eindringende Lichtspektrum messen.

Der Li-Cor-Sensor ist als Messingzylinder in der Abbildung auf der rechten Seite zu erkennen. Die weissen Quader sind als Schwimmer befestigt um das Gewicht des Sensors zu kompensieren. Mit dem Input-Output-Anschluss des SCAMP ist ein Kabelstrang verbunden, welches sich an der grünen Markierung teilt. Ein Kabelende geht zum Sensor, das zweite Ende ist unverbunden mit Abdeckung zu sehen, welche für möglichen Anschluss eines Sensors zu entfernen ist.

Spezifikationen:

Mit dem SCAMP wird ein Kabelstrang bereit gestellt, welcher den Sensor mit dem Input-Output-Anschluss oder mit Kommunikationskabeln verbindet.
Besteht aus einem Li-Cor LI-192SA Underwater Quantum Sensor welcher mit dem Schleppteller des SCAMP verbunden ist.
Messung von abwärts oder aufwärts gerichteter Strahlung.
Der Sensor ist über einen zusätzlichen Anschluss an den Schaltkreis angeschlossen, welcher den normalen Input-Output-Anschluss ersetzt.
Die Nachrüstung des SCAMP mit einem PAR-Sensor ist problemlos möglich.

Projektbeispiele / Anwendungen

Beispiele für Projekte, eine Darstellung der Verteilung von SCAMP-Anwendungen weltweit eingesetzter SCAMP sowie eine Präsentation finden Sie auf der PME-Seite.

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