Nortek AS

Signature 多機能小型音響ドップラー流向流速プロファイラ

Nortek社製多機能小型ADCP(Acoustic Doppler Current Profiler, 音響ドップラー流向流速プロファイラ)は、Nortek社が独自に開発した「AD2CP」と呼ばれるキーテクノロジープラットフォームを適用し、データ/信号処理を高速化かつ並列処理化に成功したADCPです。これに伴い、通常のADCPよりも1音響チャネル分多い5チャネルのADCPでありながら、高速なデータ計測レート、低消費電力、流向流速に加えてプラスアルファの音響計測機能を実現しました。

特長

特長

  • 高い計測レート(Signature-1000:毎秒最大16回、Signature-500:毎秒最大8回)
  • 5チャンネルのトランスデューサ搭載
  • コンパクトかつ低消費電力
  • 波高/波向、氷厚および流氷計測が可能
  • Biomass Echosounderモードによる微小生物の計測が可能

アプリケーション

  • 潮流計測
  • 乱流計測
  • 堆積物移動の研究
  • 氷厚計測、流氷トラッキング
  • 沿岸測量(シングルビーム測深)
  • プランクトン/バイオマス計測
  • 潮力発電タービンのモニタリング

テクノロジー

AD2CP(米国特許第7.911.880)

AD2CPは、以下の特徴を持つNortek社独自の広帯域ドップラー音響信号処理プラットフォームです。

(1)マルチタスクと並列処理を可能にしたプロセッサ基板

高い計測レートとピングごとに可変な帯域幅を持つ周波数変調信号処理機能を組み合わせることができました。
これにより、従来のADCPに比べて計測性能が向上するとともに、従来のADCPでは実現できなかったアプリケーションへの対応が可能になりました。

(2)消費電力コントロール機能

用途に応じて消費電力を最適化する機能を搭載しているため、幅広い用途に対応しながら消費電力を最小化できるようになりました。他社製品に対しておよそ1/2~1/3の消費電力※が実現できることで、業界で最小クラスの大きさにもかかわらず、運用時間がこれまでのものより長くすることができました。

※:計測時の設定に依存しますが、同程度の周波数、出力、計測レート設定に対して、他社製品に対して消費電力を抑えることに成功しました。

(3)イーサネット/シリアル通信の実装

イーサネット、およびシリアル通信(RS-232/422)の両方が可能で、従来よりも本体へのアクセス条件に対し制限が少なくなりました。また設定や状態確認はWebブラウザから行うこともでき、アクセスや設定が簡単になったとともに高速なデータのダウンロードも可能となっています。

(4)ローデータの収録

高速処理と大容量記録メモリの搭載が実現したことで、全4つの音響チャンネルのローデータ(ディジタルサンプリングデータ)とセンサー(水温・圧力・方位・傾斜計)のデータを収録できます。このため、ローデータから魚群や水中浮遊物の影響を除き、データの品質を改善することが容易となりました。

仕様

基本性能仕様

  Signature1000 Signature500
周波数 1000kHz 500kHz
最大プロファイリングレンジ 25m(バーストモード)
30m(平均モード)
60m(バーストモード)
70m(平均モード)
最大セル数 256(バーストモード)200(平均モード)
最小近接距離 0.1m 0.5m
セル寸法 0.2-2m 0.5-4m
流速分解能 0.1cm/s 0.1cm/s
最大サンプリングレート 16Hz(5ビーム使用時は 8Hz) 8Hz(5ビーム使用時は 4Hz)
海氷計測オプション ×
搭載センサ 水温計、圧力計、傾斜計、方位計、LED インジケータ、動揺センサ(オプション)

音響計測

  Signature1000 Signature500
エコー分解能 / ダイナミックレンジ 0.5dB/70dB
ビーム数 5本(25ºの傾斜で4本、鉛直に 1 本)
ビーム幅 2.9º

インターフェイス

  Signature1000 Signature500
入力電力 12-48V DC
平均消費電力 15mW 25mW
搭載可能内部バッテリー 90Wh アルカリ 180Wh アルカリ
(540Wh または 1800Wh バッテリーも搭載可)
データ通信 イーサネット、シリアル(RS-232/RS-422)
内部メモリ 16GB、64GB、128GB から選択可能

メカニカル

  Signature1000 Signature500
最大直径 Φ 142mm Φ 228mm
高さ 152mm
アルカリバッテリ搭載時:212mm
184mm
アルカリバッテリ搭載時:274mm
540Wh または 1800Wh バッテリ搭載時:464mm
空中重量 2.21kg(バッテリーを除く) 6.4kg(バッテリーを除く)
水中重量 -0.09kg(バッテリーを除く) -0.35kg(バッテリーを除く)

アプリケーション

Signature1000/500は、AD2CP技術による恩恵として、流向流速プロファイルデータの計測以外に次のようなアプリケーションに対応する能力を獲得しました。

(1)波高計測

 

Signature1000/500には鉛直方向の音響アレイが備わっており、このビームチャネルによって流向流速と海面までの距離(波高)を同時に計測することができます。これにより、波の運動と水中の流れの相互作用のメカニズムの理解が向上します。

(2)流氷計測

Signature を流氷直下から上向きに設置し、海面と海氷までの距離から氷の厚さを計測します。さらに流向流速のデータより流氷の進行速度も計算することが可能です。このSignature データを音響通信で陸上に伝送することで、リアルタイムでのモニタリングが可能です。

(3)バイオマスデータの取得

Signature シリーズでは最大1000kHz の高周波と鉛直ビームを用いて、魚群、プランクトンのバイオマスデータを高解像度に収録することが可能です。Signatureシリーズを沿岸域に複数台設置することにより、特定のエコーデータがどういう領域に分布していたかを時系列で確認することができます。