عداد التيار

تعتمد مقاييس التيار الميكانيكية في الغالب على عدّ دورات المروحة، ولذا تُسمى مقاييس تيار دوّارة. ومن تطبيقاتها في منتصف القرن العشرين مقياس إيكمان للتيار ، الذي يُسقط كرات في وعاء لحساب عدد الدورات. أما مقياس روبرتس اللاسلكي للتيار، فهو جهاز مُثبّت على عوامة راسية ، ويرسل قراءاته لاسلكيًا إلى سفينة الصيانة. وتدور مقاييس سافونيوس للتيار حول محور رأسي لتقليل الخطأ الناتج عن الحركة الرأسية. ^{[ 1 ]}

يوجد نوعان أساسيان من أجهزة قياس التيار الصوتي: دوبلر وزمن الانتقال. تستخدم كلتا الطريقتين محول طاقة خزفي لإصدار صوت في الماء.

تُعدّ أجهزة دوبلر أكثر شيوعًا. ومن هذه الأجهزة جهاز قياس سرعة التيار الصوتي بتقنية دوبلر (ADCP)، الذي يقيس سرعات التيارات المائية على مدى عمق معين باستخدام تأثير دوبلر للموجات الصوتية المرتدة من الجسيمات الموجودة في عمود الماء. وتعتمد أجهزة ADCP على زمن انتقال الصوت لتحديد موقع الجسيمات المتحركة. أما الأجهزة أحادية النقطة، فتستخدم أيضًا إزاحة دوبلر، ولكنها تتجاهل أزمنة انتقال الصوت. ويبلغ نطاق سرعة مستشعر التيار دوبلر أحادي النقطة (DCS) عادةً من 0 إلى 300 سم/ث. وعادةً ما تكون هذه الأجهزة مزودة بمستشعرات إضافية اختيارية. 

تُحدد أجهزة قياس زمن انتقال الموجات سرعة الماء باستخدام إشارتين صوتيتين على الأقل، إحداهما في اتجاه التيار والأخرى في اتجاهه. ومن خلال قياس زمن انتقال الموجات بدقة من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال في كلا الاتجاهين، يُمكن تحديد متوسط ​​سرعة الماء بين هاتين النقطتين. وباستخدام مسارات متعددة، يُمكن تحديد سرعة الماء في ثلاثة أبعاد.

تُعدّ أجهزة قياس زمن انتقال الموجة أكثر دقةً من أجهزة قياس دوبلر، لكنها لا تسجل سوى السرعة بين المحوّلات. أما أجهزة قياس دوبلر، فتتميز بقدرتها على تحديد سرعة الماء على نطاق واسع، وفي حالة جهاز قياس سرعة التيار الصوتي (ADCP)، على نطاقات متعددة.

يُستخدم هذا النهج المبتكر، على سبيل المثال، في مضيق فلوريدا ، حيث يُستخدم الحث الكهرومغناطيسي في كابلات الهاتف المغمورة لتقدير التدفق المار عبر البوابة ^{[ 2 ]} ، ويمكن اعتبار النظام بأكمله بمثابة مقياس تيار ضخم. وتتلخص الفيزياء الكامنة وراء ذلك في أن الجسيمات المشحونة (الأيونات في مياه البحر) تتحرك مع تيارات المحيط في المجال المغناطيسي للأرض، وهو عمودي على اتجاه حركتها. وباستخدام قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي (المعادلة الثالثة من معادلات ماكسويل )، يُمكن تقييم تباين متوسط ​​التدفق الأفقي عن طريق قياس التيارات الكهربائية المستحثة. وتتميز هذه الطريقة بتأثير ترجيح رأسي طفيف نتيجةً لتغيرات الموصلية الصغيرة عند أعماق مختلفة ^{[ 3 ] .}

تعمل أجهزة قياس التيار المائل وفق مبدأ السحب والإمالة، وهي مصممة إما للطفو أو الغرق حسب نوعها. يتكون جهاز قياس التيار المائل العائم عادةً من غلاف طافٍ تحت سطح الماء، مثبت في قاع البحر بواسطة حبل مرن. أما جهاز قياس التيار المائل الغاطس فهو مشابه، لكن غلافه مصمم بحيث يتدلى الجهاز من نقطة التثبيت. في كلتا الحالتين، يميل الغلاف تبعًا لشكله وقوة طفوه (سالبة أو موجبة) وسرعة الماء. بمجرد معرفة خصائص الغلاف، يمكن تحديد السرعة بقياس زاوية ميله واتجاهه. ^{[ 4 ]} يحتوي الغلاف على مسجل بيانات يسجل اتجاه جهاز قياس التيار المائل (الزاوية من الوضع الرأسي واتجاه البوصلة). تُنشر أجهزة قياس التيار المائل العائمة عادةً في القاع باستخدام مرساة من الرصاص أو الخرسانة، ولكن يمكن نشرها أيضًا على مصائد جراد البحر أو أي مراسي أخرى مناسبة. ^{[ 5 ]} يمكن تثبيت أجهزة قياس التيار المائل الغاطسة على مرساة بحرية أو رصيف عائم أو حوض أسماك. تتميز مقاييس التيار المائلة عن غيرها من طرق قياس التيار بانخفاض تكلفتها نسبيًا، وسهولة تصميمها وتشغيلها. ^{[ 6 ]} وقد يُتيح انخفاض تكلفة هذه المقاييس للباحثين استخدامها بأعداد أكبر (مما يزيد من كثافتها المكانية) و/أو في المواقع التي يُحتمل فيها فقدانها. ^{[ 7 ]}