此协议提供了有关如何使用一个自包含水下测速仪(SCUVA),这是量化原位动物产生的流动设计的说明。此外,这个协议解决了野战条件所带来的挑战,包括运营商的议案,预测动物的位置,方向和SCUVA。
海洋学,生态学,生物学,流体力学等不同领域的研究提供实证数据的能力,直接测量流体环境中速度场是必要的。实地测量引入实际的挑战,如环境条件下,动物的空房情况,并现场兼容测量技术的需要。为了避免这些挑战,科学家们通常使用受控的实验室环境,研究动物流体相互作用。但是,它是合理的问题,是否可以推断从实验室测量自然的行为(即,在外地发生)。因此, 在原位定量流量测量需要准确地描述动物在自然环境中游泳。
我们设计了一个自成体系,独立于任何表面的连接的便携设备,操作,并能提供定量测量流场surrounding一个动物。一个自成体系的水下测速装置(SCUVA),这种仪器,可以由一个单潜水员在深度40米由于增加了复杂性的野外条件下,额外的考虑和准备的固有的需要相比,实验室测量。这些考虑因素包括,但不仅限于,运营商的议案,预测游泳的目标,现有的自然悬浮微粒,和利益的流动相对SCUVA方向的位置。以下协议的目的是,以解决这些共同的领域的挑战,并最大限度地提高测量成功。
在该领域的潜在制约因素是粒子流,这是必要的,以实现数字粒子图像测速(DPIV)的需要。在沿海水域,悬浮颗粒物展品尺寸上的直径10微米和0.002,每毫米3 10之间的浓度的顺序4。更多的研究使用粒子检测确认存在足够的种子颗粒在海水执行DPIV潜水holocamera。 5在公海和沿海海洋潜水,我们发现,粒子密度和大小不进行原位 DPIV的约束。
除了粒子密度和大小,另一个值得关注的相关DPIV测量颗粒物浓度的同质性。
定性,如果审讯窗口内的一个地区的颗粒物浓度大于另一个,速度的大小由D生成PIV技术分析,将偏重的地区,具有较高的粒子浓度。因此,SCUVA测量必须进行颗粒物浓度的变化是最小化。我们发现thatcle浓度在颗粒物浓度的相对恒定的,在潜水员在水柱的中间暂停潜水期间相对恒定的。然而,在海底环境中的粒子领域不均匀由于附近海底的环境或潜水员诱导流动的颗粒再悬浮的潜力。必须小心,以尽量减少在底栖环境的测量粒子的破坏。作者的知识,还没有正式的不均匀颗粒浓度场产生的错误分析无论是实验室或野外条件下进行,并应进一步考虑在一个单独的出版物的主题。
有几种不同的问题,应考虑在编制和在使用该协议进行现场试验。在录制过程中,操作指示,保持静止,不要所有飞机和旋转运动。这个要求很简单,在理论上却难以在实践中,这些测量需要先进的潜水技能,得以圆满完成。出平面和旋转运动的错误DPIV数据运算符的结果。然而,在平面议案可以通过使用内部软件纠正。 六是建议几个潜水浮力控制前使用SCUVA,最大限度地提高了测量效率的经营实践。
除了浮力的考虑,经营者应当知道目标的流动方向。流,旅游的平面激光片不会产生可靠的DPIV结果,和经营者应东方SCUVA捕捉到这些流动的最有效。此外,潜水员到目标的相对位置必须selecteð,以尽量减少诱导潜水员在流量测量。潜水员诱导流引入了错误的目标流量,不应作进一步的分析和测量,包括潜水员影响。
在事件目标表面具有高反射率,流体周边地区的目标将受到强烈的照明,使其难以分辨周围的流体(红色箭头,图2A表示地区)附近的单个粒子。可以被添加到过滤器或偏光片的激光或摄像机防护罩,以减少摄像传感器所捕获的激光强度。如果这是不可能的的,由于后勤方面的限制和有限的接入设备,使用内部软件的图像后处理,可以提供足够的校正,从图像中减去靠近目标的像素强度升高。另一个需要考虑的影响DPIV数据的质量是粒子条纹是否存在。如果粒子领域有裸奔的区域(红色箭头,图2B表示),摄像头录制的帧速率太低,解决这些高的速度。通过增加帧速率,可以减少粒子裸奔。然而,这个结果在减少光深远的摄像传感器,使得粒子现场看调光。如果摄像头能够手动设置光圈设置,增加光圈设置,以防止调光的粒子场。确定最佳的设备设置,可能需要多个成功的数据收集前SCUVA潜水。
The authors have nothing to disclose.
支持这项研究是由授予约旦第纳尔的国家科学基金会(OCE – 0623475),SPC(OCE – 0623534和0727544),并JHC(OCE – 0727587和奥西- 0623508),由海军研究办公室授予JHC( N000140810654)。 KK是德文郡基金会提供资金,由伍兹霍尔海洋研究所的博士后学者计划的支持。