Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)

Prinsip kerja ADCP berdasarkan perkiraan kecepatan baik secara horizontal maupun vertikal menggunakan efek Doppler untuk menghitung kecepatan radial relatif, antara instrumen (alat) dan hamburan di laut. Tiga beam akustik yang berbeda arah adalah syarat minimal untuk menghitung tiga komponen kecepatan. Beam ke empat menambah pemborosan energi dan perhitungan yang error. ADCP mentransmisikan ping, dari tiap elemen transducer secara kasar sekali tiap detik. Echo yang tiba kembali ke instrumen tersebut melebihi dari periode tambahan, dengan echo dari perairan dangkal tiba lebih dulu daripada echo yang berasal dari kisaran yang lebih lebar. Profil dasar laut dihasilkan dari kisaran yang didapat. Pada akhirnya, kecepatan relatif, dan parameter lainnya dikumpulkan diatas kapal menggunakan Data Acquisition System (DAS) yang juga secara optional merekam informasi navigasi, yang diproduksi oleh GPS.

 

Gambar 1. Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP)

Prinsip Kerja

Perhitungan navigasi, menggunakan kalibrasi yang dilakukan sekali secara lengkap.Arus absolut yang melampaui kedalaman atau kedalaman referensi didapatkan dari rata-rata kecepatan relatif kapal. Arus absolut pada setiap kedalaman dapat dibedakan dari data terakhir dari kapal navigasi dan perhitungan relatif ADCP Prinsip Perhitungan Gelombang Oleh ADCP.

Gambar 2. Prinsip kerja ADCP 

Prinsip dasar perhitungan dari perhitungan arus/gelombang yaitu kecepatan orbit gelombang yang berada dibawah permukaan dapt diukur dari keakuratan ADCP. ADCP  mempunyai dasar yang menjulang,dan mempunyai sensor tekanan untuk mengukur pasang surut dan rata-rata kedalaman laut. Time series dari kecepatan, terakumulasi dan dari time series ini, kecepatan spektral dapat dihitung. Untuk  mendapatkan ketinggian diatas permukaan, kecepatan spektrum dierjemahkan oleh pergeseran permukaan menggunakan kinematika linear gelombang.  Kegunaan ADCP pada berbagai aplikasi :

• Perlindungan pesisir dan teknik pantai.
• Perancangan pelabuhan dan operasional
• Monitoring Lingkungan
• Keamanan Perkapalan

ADCP  dapat menghitung secara lengkap, arah frekuensi gelombang spektrum, dan dapat dioperasikan di daerah dangkal dan perairan dalam. Salah satu keuntungan ADCP adalah, tidak seperti directional wave buoy, ADCP dapat dioperasikan dengan resiko yang kecil atau kerusakan. Sebagai tambahan untuk frekuensi gelombang spektal, ADCP juga dapat digunakan untuk menghitung profil kecepatan dan juga level air.
Keuntungan ADCP :

• Definisi yang tinggi dari arah arus/gelombang pecah.
• Logistik yang sederhana dengan bagian bawah yang menjulang
• Kerusakan yang kecil, dan resiko yang kecil.
• Kualitas perhitungan permukaan yang tinggi yang berasal dari dasar laut.

 ADP/ADCP keistimewaannya meliputi :

• Dapat bekerja di kapal dengan penentuan posisi yang lengkap termasuk bottom-tracking dan permukaan laut untuk transek dengan menggunakan GPS.
•  ADCP memberikan sistem real-time untuk pesisir pantai, dan monitoring pelabuhan.
• ADCP mudah digunakan untuk mengukur arus
• Mempunyai system otomatik yang dilengkapi dengan baterai dan perekam untuk buoy lepas pantai atau bottom-mounting.

Gambar 3. (a)Standard and Mini ADPs, (b) ADP Depth Cells ViewADP, (c) ViewADP

SonTek/YSI ADP (Acoustic Doppler Profiler) adalah alat ukur arus muka laut berperforma tinggi yang akurat, dapat diandalkan dan mudah untuk digunakan. ADCP menghitung kecepatan 3D dengan kedalaman yang spesifik dari setiap cell  sampai kira-kira 220 m. Design pertama  dari pengukur arus  hanya sebatas untuk mengukur perairan dangkal., the ADP telah mengalami revolusi sejarah dalam pengukuran arus sejak diperkenalkan pada tahun 1984. Software windows  ViewADP dapat melakukan  post-processing program yang membuat  menjadi lebih mudah  dalam tampilan dan mudah untuk menganalisa data.

Prinsip Pengoperasian 

SonTek/YSI ADPs tergolong dalam  kumpulan instrument yang dikenal  sebagai akustik dopler current profiler. Lebih dari beberapa decade alat ini telah mengembangkan kemampuan untuk mengukur arus secara lebih detail untuk aplikasi di lapangan. Sejak diperkenalkan pada tahun 1984 sebagai alat pertama pengukuran arus untuk perairan dangkal, ADP telah banyak mengalami kemajuan  sebagai alat pengukur arus. Dokumen di bawah ini meliputi pengenalan dasar dari prinsip penggunaan ADCP. The ADP menghitung kecepatan  dari air dengan menggunakan prinsip fisika yang dikenal disebut perubahan Dopler. Pada bagian ini jika sumber dari suara  bergerak relative  ke receiver frekuensi dari suara di receiver  mengalami perubahan dari frekuensi transmisi.

F_doppler = -2F_source ( V / C )

Dari persamaan ini , V  adalah kecepatan relative diantara sumber dan receiver (i.e.; Gerakan mengindikasikan  perubahan jarak diantara keduanya., C adalah kecepatan dari suara, F_doppler perubahan dari frekuensi receiver di receiver (i.e., the Doppler shift), dan F_source frekuensi dari transmisi suara. Ilustrasi dari operasional dari sistem Doppler monostatis, seperti ADP ( monostastis mengindikasikan fakta bahwa transducer yang sama digunakan sebagai receiver dan transmitteris . Transducer Son Tek SonTek transducers dibangun untuk menghasilkan beam sempit suara, dimana energi utama terkonsentrasi pada sebuah kerucut yang hanya beberapa derajat lebarnya. Setiap transducer menghasilkan pulsa suara yang frekuensinya diketahui. Pada saat suara merambat di air, suara itu memantul ke segala arah oleh partikel-partikel (sedimen, bahan biologis, gelembung).Sebagaimana beberapa bagian memantulkan energi yang merambat kembali sepanjang transducer axis,kearah transducer dimana, perhitungan proses elektronik berubah seiring frekuensi .Pergantian Doppler diukur dari pantulan single transducer , kecepatan diair sepanjang axis pasa beam akustik.