Tiefenmesser



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Tiefenmesser
Das linke Handgelenk eines Tauchers, der eine Taucheruhr und einen mechanischen Tiefenmesser mit Zeigeranzeige trägt
US Marine Taucher mit Taucheruhr und analogem Tiefenmesser

Ein Tiefenmesser ist ein Instrument zum Messen der Tiefe unter einer Referenzfläche. Dazu gehören Tiefenmesser für Unterwassertauchen und ähnliche Anwendungen sowie technische Instrumente, die verwendet werden, um die Tiefe von Löchern und Vertiefungen von einer Referenzoberfläche aus zu messen.

Ein Tauchtiefenmesser ist ein Druckmesser , der die äquivalente Tiefe unterhalb der freien Wasseroberfläche anzeigt. Die Beziehung zwischen Tiefe und Druck ist für die meisten praktischen Zwecke linear und genau genug, und für viele Zwecke, wie zum Beispiel beim Tauchen, ist der Druck tatsächlich wichtig. Es ist eine Tauchausrüstung, die von Unterwassertauchern , U-Booten und Tauchbooten verwendet wird .

Die meisten modernen Tauchtiefenmesser verfügen über einen elektronischen Mechanismus und eine digitale Anzeige. Frühere Typen verwendeten einen mechanischen Mechanismus und eine analoge Anzeige. Digitale Tiefenmesser, die von Tauchern verwendet werden, enthalten üblicherweise auch einen Timer, der das Zeitintervall anzeigt, in dem der Taucher untergetaucht ist. Einige zeigen die Auf- und Abstiegsgeschwindigkeit des Tauchers, was nützlich sein kann, um ein Barotrauma zu vermeiden . Dieses Kombiinstrument wird auch als Bottomtimer bezeichnet . Ein elektronischer Tiefenmesser ist ein wesentlicher Bestandteil eines Tauchcomputers

Da das Messgerät nur den Wasserdruck misst, gibt es eine inhärente Ungenauigkeit in der Tiefe, die von Messgeräten angezeigt wird, die sowohl in Süß- als auch in Meerwasser verwendet werden, aufgrund der unterschiedlichen Dichten von Süß- und Meerwasser aufgrund von Salzgehalt und Temperaturschwankungen.

Ein Tiefenmesser, der den Druck der Luft misst, die aus einem offenen Schlauch zum Taucher sprudelt, wird als Pneumofathometer bezeichnet . Sie werden normalerweise in Metern Meerwasser oder Fuß Meerwasser kalibriert .

Geschichte

Experimente im Jahr 1659 von Robert Boyle von der Royal Society wurden unter Verwendung eines Barometers unter Wasser durchgeführt und führten zu Boyles Gesetz . Der französische Physiker, Mathematiker und Erfinder Denis Papin veröffentlichte 1695 Recuiel de diverses Pieces touchant quelques novelles Machines , wo er einen Tiefenmesser für ein U-Boot vorschlug . Ein "Seemesser" zur Messung der Meerestiefe wurde 1747 in der Philosophia Britannica beschrieben . Aber es dauerte bis 1775 und die Entwicklung eines Tiefenmessers durch den Erfinder, wissenschaftlichen Instrumenten- und Uhrmacher Isaac Doolittle aus New Haven, Connecticut . für David Bushnells U-Boot The Turtle , das in einem Unterwasserfahrzeug eingesetzt wurde. Im frühen neunzehnten Jahrhundert war der Tiefenmesser ein Standardmerkmal von Taucherglocken .

Arbeitsweise

Mit der Wassertiefe erhöht sich der Umgebungsdruck um 1 bar pro 10 m im Süßwasser bei 4°C. Daher kann die genaue Tiefe bestimmt werden, indem der Druck gemessen und mit dem Druck an der Oberfläche verglichen wird. Der atmosphärische Druck variiert mit der Höhe und dem Wetter, und aus Gründen der Genauigkeit sollte der Tiefenmesser kalibriert werden, um den lokalen atmosphärischen Druck zu korrigieren. Dies kann für die Dekompressionssicherheit in der Höhe wichtig sein.

Typen

Boyle-Mariot Tiefenmesser

Der Boyle-Mariotte-Tiefenmesser besteht aus einem transparenten, runden, gebogenen Rohr, das an einem Ende offen ist. Es hat keine beweglichen Teile. Beim Tauchen dringt Wasser in das Rohr ein und komprimiert eine Luftblase im Inneren proportional zur Tiefe. Der Rand der Blase zeigt die Tiefe auf einer Skala an . Für eine Tiefe bis 10 m ist dieser Tiefenmesser recht genau, denn in diesem Bereich verdoppelt sich der Druck von 1 bar auf 2 bar und nutzt somit die Hälfte der Skala aus. Diese Art von Messgerät wird auch als Kapillarmessgerät bezeichnet. In größeren Tiefen wird es ungenau. Die maximale Tiefe kann mit diesem Tiefenmesser nicht erfasst werden und die Genauigkeit wird stark von Temperaturänderungen beeinflusst.

Tiefenmesser mit Rohrfeder

Der Bourdon-Rohr-Tiefenmesser besteht aus einem gebogenen Rohr aus elastischem Metall, dem sogenannten Bourdon-Rohr . Der Wasserdruck am Schlauch kann je nach Ausführung innen oder außen liegen. Wenn der Druck ansteigt, dehnt sich der Schlauch, und wenn er abnimmt, nimmt der Schlauch wieder die ursprüngliche Krümmung an. Diese Bewegung wird durch ein System von Zahnrädern oder Hebeln auf einen Zeiger übertragen, und der Zeiger kann einen nachlaufenden Hilfszeiger aufweisen, der mitgeschoben wird, aber nicht automatisch mit dem Hauptzeiger zurückkehrt, der die erreichte maximale Tiefe markieren kann. Genauigkeit kann gut sein. Beim Tragen vom Taucher messen diese Manometer direkt die Druckdifferenz zwischen dem Umgebungswasser und dem abgedichteten inneren Luftraum des Manometers und können daher durch Temperaturänderungen beeinflusst werden.

Membran-Tiefenmesser

Bei einem Membran-Tiefenmesser drückt das Wasser auf einen Metallkanister mit flexiblem Ende, das proportional zum Außendruck umgelenkt wird. Die Auslenkung der Membran wird durch einen Hebel- und Getriebemechanismus verstärkt und wie bei einem Aneroidbarometer auf einen Zeiger übertragen . Der Zeiger kann einen nachlaufenden Zeiger drücken, der nicht von selbst zurückkehrt und das Maximum anzeigt. Diese Art von Messgerät kann ziemlich genau sein, wenn es um Temperaturschwankungen korrigiert wird.

Dehnungsmessstreifen können verwendet werden, um den Druck auf einer Membran in einen elektrischen Widerstand umzuwandeln, der von einer Wheatstone-Brücke in ein analoges Signal umgewandelt werden kann. Dieses Signal kann zu einem druckproportionalen Signal verarbeitet werden, das zur weiteren Verarbeitung und Anzeige digitalisiert werden kann .

Piezoresistive Drucksensoren

Piezoresistive Drucksensoren nutzen die Variation des spezifischen Widerstands von Silizium bei Belastung. Ein piezoresistiver Sensor besteht aus einer Siliziummembran, auf die während des Herstellungsprozesses Siliziumwiderstände eindiffundiert werden. Die Membran ist mit einem Siliziumwafer verbunden. Das Signal muss für Temperaturschwankungen korrigiert werden. Diese Drucksensoren werden häufig in Tauchcomputern verwendet .

Pneumofathometer

Ein Pneumofathometer ist ein Tiefenmesser, der die Tiefe eines Tauchers mit Oberflächenversorgung anzeigt, indem er den Druck der dem Taucher zugeführten Luft misst. Ursprünglich gab es Druck gaues montiert auf der Hand gekurbelt Taucherluftpumpe verwendet bereitzustellen Luft atmen zu einem Taucher tragen Standard Tauchen , mit einer Luftzufuhr Free-Flow, bei dem es nicht viel Gegendruck andere als der hydrostatische Druck der Tiefe war . Da dem System aus Sicherheitsgründen Rückschlagventile hinzugefügt wurden, erhöhten sie den Gegendruck, der auch bei der Einführung von Bedarfshelmen zunahm Durch ihn wird Gas geleitet, um beim Taucher Blasen zu erzeugen, es ergibt ein genaues, zuverlässiges und robustes System zur Messung der Tauchtiefe, das immer noch als Standard-Tiefenüberwachungsgerät für oberflächenversorgte Taucher verwendet wird. Die Pneumofathometer-Messgeräte sind an der Atemgasversorgungstafel des Tauchers angebracht und werden durch ein Ventil aktiviert. Die Pneumo-Line, wie sie von Tauchern allgemein genannt wird, kann als Notfall-Atemluftversorgung verwendet werden, indem das offene Ende in die Unterseite des Helms oder der Vollmaske gesteckt und das Ventil geöffnet wird, um freien Luftstrom bereitzustellen. Zwischen der Pneumoleitung und dem Manometer ist ein "Manometer-Snubber"-Nadelventil oder eine Öffnung angebracht, um Stoßbelastungen auf den empfindlichen Mechanismus zu reduzieren, und ein Überdruckventil schützt das Manometer vor Drücken, die über seinen Betriebsbereich hinausgehen.

Tauchcomputer

Tauchcomputer verfügen über einen integrierten Tiefenmesser mit digitalisiertem Ausgang, der zur Berechnung des aktuellen Dekompressionsstatus des Tauchers verwendet wird. Die Tauchtiefe wird zusammen mit anderen Werten auf dem Display angezeigt und vom Computer zur kontinuierlichen Simulation des Dekompressionsmodells aufgezeichnet . Die meisten Tauchcomputer enthalten einen piezoresistiven Drucksensor . Selten kommen kapazitive oder induktive Drucksensoren zum Einsatz.

Verwendet

Ein Taucher verwendet einen Tiefenmesser mit Dekompressionstabellen und eine Uhr , um eine Dekompressionskrankheit zu vermeiden . Eine gängige Alternative zu Tiefenmesser, Uhr und Dekompressionstabelle ist ein Tauchcomputer , der über einen integrierten Tiefenmesser verfügt und standardmäßig die aktuelle Tiefe anzeigt.

Lichtbasierte Tiefenmesser in der Biologie

Ein Tiefenmesser kann auch auf Licht basieren : Die Helligkeit nimmt mit der Tiefe ab, ist aber abhängig vom Wetter (zB ob es sonnig oder bewölkt ist) und der Tageszeit. Auch die Farbe hängt von der Wassertiefe ab.

In Wasser wird Licht für jede Wellenlänge unterschiedlich abgeschwächt . Die Wellenlängen UV , Violett (> 420 nm) und Rot (< 500 nm) verschwinden vor blauem Licht (470 nm), das am tiefsten in klares Wasser eindringt. Die Wellenlängenzusammensetzung ist für jede Tiefe konstant und nahezu unabhängig von Tageszeit und Wetter . Um die Tiefe zu messen, würde ein Tier zwei Photopigmente benötigen, die für verschiedene Wellenlängen empfindlich sind, um verschiedene Bereiche des Spektrums zu vergleichen. Solche Pigmente können in unterschiedlichen Strukturen exprimiert werden.

Solche unterschiedlichen Strukturen findet man beim Polychaeten Torrea candida . Seine Augen haben eine Haupt- und zwei Nebennetzhäute . Die Nebennetzhaut nimmt UV-Licht ( max = 400 nm) wahr und die Hauptnetzhaut nimmt blaugrünes Licht wahr ( max = 560 nm). Wenn das von allen Retinae wahrgenommene Licht verglichen wird, kann die Tiefe abgeschätzt werden, und so wurde für Torrea Candida ein solcher ratiochromatischer Tiefenmesser vorgeschlagen.

In Larven des Polychaeten Platynereis dumerilii wurde ein verhältnischromatischer Tiefenmesser gefunden . Die Larven haben zwei Strukturen: Die Rhabdomer- Photorezeptorzellen der Augen und in der Tiefe des Gehirns die Ziliar-Photorezeptorzellen. Die Ziliar-Photorezeptorzellen exprimieren ein Ziliar- Opsin , das ein gegenüber UV-Licht maximal empfindliches Photopigment ( max = 383 nm) ist. So reagieren die ziliaren Photorezeptorzellen auf UV-Licht und lassen die Larven gravitaktisch nach unten schwimmen. Der Gravitaxis wird hier durch Phototaxis begegnet , wodurch die Larven dem von der Oberfläche kommenden Licht entgegenschwimmen. Phototaxis wird durch die rhabdomerischen Augen vermittelt. Die Augen exprimieren mindestens drei Opsine (zumindest bei den älteren Larven), von denen eines maximal empfindlich auf Cyanlicht ( max = 483 nm) reagiert, so dass die Augen mit Phototaxis einen breiten Wellenlängenbereich abdecken. Wenn sich Phototaxis und Gravitaxis eingependelt haben, haben die Larven ihre bevorzugte Tiefe gefunden.

Siehe auch

  • Höhenmesser   Instrument zur Bestimmung der Höhe eines Objekts über einem bestimmten Punkt: Ein Gerät zur Vermessung   Technik, Beruf und Wissenschaft zur Bestimmung der Position von Punkten sowie der Abstände und Winkel zwischen ihnen, Luftfahrt   Design, Entwicklung, Produktion , Betrieb und Verwendung von Flugzeugen und Bergsport zur Messung der Geländehöhe.
  • Bathymetrie   Untersuchung der Unterwassertiefe von See- oder Meeresböden
  • Tiefensondierung   Messung der Tiefe eines Gewässers

Verweise

Externe Links

Artikel über Tiefenmesser der Rubicon Foundation

Opiniones de nuestros usuarios

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Johannes Ullrich

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