Quelltext der Seite Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmesser

[[Datei:Adcp 600.jpg|thumb|Kopf eines ADCP mit den vier Schwingern]]
[[Datei:Beaver Creek below Linton, North Dakota.jpg|mini|ADCP-Messung in den USA durch [[USGS]]]]
[[Datei:Acoustic Doppler Current Profiler.jpg|thumb|ADCP mit Blickrichtung nach oben, montiert an einem ozeanographischen Messgerät zur Langzeitbeobachtung der [[Meeresströmung]] in der [[Tiefsee]]]]
Das heute wichtigste Messgerät zur Abfluss- und Strömungsmessung ist der '''Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmesser''' ([[englische Sprache|engl.]]: ''Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)''), ein Aktivsonar, das die [[Dopplereffekt|Doppler-Frequenzverschiebung]] des Nachhalls von Streukörpern im Wasser (vorwiegend [[Plankton]] und Schwebstoffe) zur Bestimmung der lokalen Strömungsgeschwindigkeit nutzt. Das Gerät ist mit drei bis fünf voneinander unabhängigen [[Schallwandler|Schwingern]] (''Transducer'') ausgestattet, wobei die gegenüberliegenden jeweils Paare bilden. Jeweils ein Schwingerpaar misst die Horizontalbewegung in einer Richtung, die Vertikalbewegung wird von beiden parallel gemessen. Dazu geben die Geräte in festen Zeitintervallen Schallimpulse im Bereich von 500&nbsp;kHz–10&nbsp;MHz ab. Zwischen den Impulsen werden die zurück gestreuten Signale wieder empfangen. Diese erlauben über ihre [[Laufzeitmessung|Laufzeit]] eine Zuordnung zur relativen Entfernung zum Schwinger. Die Geräte können je nach Bauart und Konfiguration die dreidimensionale Wassergeschwindigkeit in verschiedenen Tiefenhorizonten messen.<ref>{{Internetquelle|url=http://www.tu-harburg.de/wb/forschung/messtechnik/adcp/adcp.html|titel=Messtechnische Ausstattung Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)|autor=|hrsg=TU Harburg|werk=|datum=|sprache=|archiv-url=https://web.archive.org/web/20070611220158/http://www.tu-harburg.de/wb/forschung/messtechnik/adcp/adcp.html|archiv-datum=2007-06-11|zugriff=2016-03-15}}</ref> Mit Hilfe der Beziehung:

:<math>u = C \cdot \frac{F_{\mathrm{D}}}{2 \cdot F_{\mathrm{S}}}</math>

wobei <math>F_{\mathrm{D}}</math> die vom Gerät gemessene Doppler-Frequenzverschiebung und <math>F_{\mathrm{S}}</math> die [[Frequenz]] des ausgesendeten Signals ist, kann die relative Geschwindigkeit u des Wasserkörpers berechnet werden.<ref>RD Instruments (1987): „RD-MV Model acustic doppler current profiler, Operation and maintenance manual“</ref> Bei autonom arbeitenden Geräten werden die gemessenen Geschwindigkeiten der verschiedenen Schichten gespeichert und können später ausgelesen werden. Die Geräte können auch im Lotschacht eines Schiffes angebracht sein. Dann wird die relative Geschwindigkeit zwischen Wasserkörper und Schiff gemessen (moving boat Methode). Über ein Laptop oder Rechner können die Messergebnisse jederzeit analysiert werden. Befindet sich die Sohle des Gewässers in der Reichweite des ADCP so ist es möglich, über die relative Geschwindigkeit des Bodens zum Schiff (''bottom track''), die absolute Wassergeschwindigkeit der einzelnen Schichten unterhalb des Schiffs zu berechnen.<ref>Luff, R. (1994): „Ausbreitung passiver, konservativer Substanzen in der Nordsee, unter Verwendung eines hydro- und thermodynamischen Langzeitdatensatzes“, Diplomarbeit im Fach Ozeanographie an der Universität Hamburg</ref>

Grundsätzlich ist die Auflösung des Messverfahrens durch die Nachhallunschärfe-Relation

:<math>\Delta v_n \Delta z = \frac{c^2}{2f_0}</math>

begrenzt, wobei <math>\Delta v_n</math> die Auflösung der Strömungsgeschwindigkeit, <math>\Delta z</math> die Abstandsauflösung,  <math>c</math> die [[Schallgeschwindigkeit]] und <math>f_0</math> die [[Mittenfrequenz]] des Sendesignals sind. Je höher die Frequenz, desto besser ist also die erzielbare Auflösung, desto kürzer ist wegen der frequenzabhängigen Dämpfung auch die Länge des Strömungsprofils. Die Auflösung lässt sich mit Hilfe großer Sendesignalbandbreite gegenüber der Nachhallunschärferelation erhöhen (Breitband-ADCP, BB-ADCP).

Die [[Bundesanstalt für Gewässerkunde]] (BfG) in Koblenz hat eine Auswerte-Software AGILA (benannt nach dem Software-Entwickler Matthias Adler) für die einheitliche Auswertung von ADCP-Messdaten entwickelt.<ref>{{Internetquelle|url = http://www.bafg.de/DE/08_Ref/M1/01_Hydrometrie/01_Durchflussmessung/adcp_funktion_anwendung.pdf|titel = Durchflussmessung - ADCP - Funktion und Anwendung|hrsg = Bundesanstalt für Gewässerkunde|format = PDF; 1,1 MB|zugriff = 2016-03-15}}</ref><ref>{{Internetquelle|url = http://www.bafg.de/DE/08_Ref/M1/01_Hydrometrie/01_Durchflussmessung/agila_tide.html?nn=178062|titel = Durchflussmessung - Auswertung per Software - AGILA und TIDE|hrsg = Bundesanstalt für Gewässerkunde|zugriff = 2016-03-15}}</ref><ref>{{Internetquelle|url = http://www.bafg.de/DE/08_Ref/M1/01_Hydrometrie/01_Durchflussmessung/agila_kurzbeschr.pdf|titel = Durchflussmessung - Kurzbeschreibung zu AGILA|hrsg = Bundesanstalt für Gewässerkunde|format = PDF; 0,3 MB|zugriff = 2016-03-15}}</ref> Die Software ist mittlerweile überwiegend im deutschsprachigen Raum als Standard etabliert. Darüber hinaus gibt es aber auch Softwarelösungen, die die herstellerspezifischen Rohdaten weiterverwerten und zusätzliche Auswerteparameter, wie z.&nbsp;B. Schwebstoffgehalt, Trübung etc. zur Verfügung stellen.

Ist zusätzlich zu den ''Transducern'' zur Strömungsmessung noch ein weiterer ''Transducer'' senkrecht nach oben (bei einem auf dem Grund des Gewässers stehenden Systems) gerichtet, so ist es möglich, Parameter wie Wellenhöhe und Wellenperiode zusätzlich zum Strömungsprofil direkt zu messen.<ref>{{Internetquelle|url=http://www.nortek-as.com/en/products/wave-systems/awac|titel=Nortek AWAC|hrsg=Nortek International|werk=|sprache=en|zitat=Acoustic Surface Tracking (AST). The AST is basically echo-ranging to the surface with the vertically oriented transducer. The beauty of this method of measuring waves is that it circumvents the depth limits imposed by bottom mounted pressure and velocity measurements.|zugriff=2016-03-15}}</ref>

Siehe auch: [[Wasserschall]]

==Hinweis zur Verwendung des Begriffs ADCP==
Wie weiter oben erwähnt, kann ''ADCP'' als Abkürzung für ''Acoustic Doppler Current Profiler'' gelesen werden, und wird oft auch umgangssprachlich herstellerunabhängig für Strömungsprofiler verwendet, ist jedoch auch eine Handelsmarke von Teledyne RD Instruments<ref>{{Internetquelle|url=http://www.hydro-international.com/files/productsurvey_v_pdfdocument_19.pdf|titel=Product Survey – Acoustic Doppler Current Profilers|autor=|hrsg=RD Instruments|werk=|seiten=|datum=2007-11-26|sprache=en|format=PDF: 0,3 MB|archiv-url=https://web.archive.org/web/20140413150904/http://www.hydro-international.com/files/productsurvey_v_pdfdocument_19.pdf|archiv-datum=2014-04-13|zugriff=2016-03-15}}</ref>, Rowe, SonTek und anderen Firmen.

==Einzelnachweise==
<references />

==Weblinks==
*{{Internetquelle|url=http://pubs.usgs.gov/wsp/wsp2395/|titel=Discharge-Measurement System Using an Acoustic Doppler Current Profiler with Applications to Large Rivers and Estuaries|autor=Michael R. Simpson and Richard N. Oltmann|werk=[[USGS]] Water-Supply Paper 2395|seiten=|datum=1993|sprache=en|zugriff=2016-03-15}}
*{{Internetquelle|url=https://www.unibw.de/ifw/HYDRO/projekte/adcpmessungen|titel=Abfluss- und Geschwindigkeitsmessungen mit ADCP|hrsg=Institut Wasserwesen, Universität München|werk=|sprache=de|zugriff=2016-03-15}}

[[Kategorie:Akustische Messtechnik]]
[[Kategorie:Dimensionales Messgerät]]