Os sensores de oxigénio dissolvido medem o oxigénio molecular na água, permitindo que os AUV, ROV, USV, planadores e sistemas de perfilagem recolham dados sobre o oxigénio em função da profundidade, da distância e do tempo.
Esta página apresenta fabricantes de sensores de oxigénio dissolvido, que apoiam a investigação oceanográfica, a monitorização da qualidade da água, a deteção de hipoxia, a aquicultura e a avaliação de ecossistemas.
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Equipamentos hidrográficos e oceanográficos para embarcações de superfície não tripuladas e autônomas e veículos subaquáticos
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Os sensores de oxigénio dissolvido (OD) medem a quantidade de oxigénio molecular presente na água, fornecendo dados importantes para a oceanografia, a monitorização ambiental, a avaliação da qualidade da água e a investigação dos ecossistemas aquáticos. Em plataformas não tripuladas, um sensor de oxigénio dissolvido pode transformar um veículo autónomo ou operado remotamente num sistema móvel para mapear as condições de oxigénio em função da profundidade, da distância e do tempo.
A medição do oxigénio dissolvido pode recorrer a tecnologias óticas ou eletroquímicas, cada uma com requisitos diferentes em termos de alimentação, calibração, movimento da água, tempo de resposta e manutenção. As medições podem também exigir compensação de temperatura, salinidade e pressão. A seleção do sensor depende da duração da missão, do tamanho da plataforma, do ambiente de funcionamento, do tempo de resposta e da resolução espacial necessária.
Sensor de oxigénio dissolvido da AML Oceanographic
São utilizados vários princípios de deteção para determinar o oxigénio dissolvido na água. O mais adequado depende do ambiente de implantação, do tempo de resposta necessário, da estabilidade da calibração e das necessidades de manutenção.
Um sensor ótico de oxigénio dissolvido utiliza um luminóforo sensível ao oxigénio numa camada ou tampa de deteção. Quando excitado pela luz, a sua luminescência altera-se em resposta ao oxigénio, permitindo que o sensor calcule a concentração de oxigénio. Uma vez que esta técnica não consome oxigénio, os sensores óticos de oxigénio dissolvido são particularmente adequados para monitorização de baixo caudal e de longa duração. Além disso, evitam a manutenção do eletrólito associada aos modelos eletroquímicos, embora o elemento sensor possa envelhecer ou ficar obstruído, podendo necessitar de calibração ou substituição.
Os sensores galvânicos de oxigénio dissolvido utilizam elétrodos imersos num eletrólito e separados da água por uma membrana permeável ao oxigénio. O oxigénio que se difunde através da membrana gera uma corrente relacionada com a concentração de oxigénio. Uma sonda galvânica de oxigénio dissolvido não requer normalmente polarização externa antes da utilização. No entanto, consome oxigénio e material dos elétrodos, tornando a circulação da água, o estado da membrana, o estado do eletrólito e a manutenção fatores importantes para a consistência das medições.
Os sensores polarográficos também medem o oxigénio por via eletroquímica, mas requerem uma tensão externa entre os elétrodos. Uma vez polarizados, a corrente resultante é utilizada para determinar o oxigénio dissolvido. Estes sensores necessitam normalmente de um período de estabilização antes da medição e, tal como as sondas galvânicas, podem ser afetados por um fluxo de água insuficiente, contaminação da membrana, degradação do eletrólito e variações de temperatura.
Os sensores de oxigénio dissolvido com microeletrodos utilizam áreas de deteção muito pequenas, permitindo uma resposta rápida e elevada resolução espacial junto a sedimentos, organismos, biofilmes ou outras características localizadas. Os modelos de sensores miniatura de O₂ dissolvido também são úteis em situações em que o espaço de carga útil é limitado. O seu tamanho reduzido pode tornar a proteção mecânica importante durante o lançamento, a recuperação ou a operação junto ao leito marinho.
Os veículos subaquáticos autónomos (AUV), os veículos operados remotamente (ROV), as embarcações de superfície não tripuladas (USV), os planadores, os sistemas de perfilagem e as bóias instrumentadas podem todos transportar sensores de oxigénio dissolvido. A combinação de medições de oxigénio dissolvido com a posição, profundidade, temperatura e salinidade permite que as condições de oxigénio sejam interpretadas num contexto ambiental mais amplo. O mapeamento preciso depende também da colocação dos sensores, da calibração e da sincronização com os dados do veículo.
Os sensores de oxigénio dissolvido podem registar como a concentração de oxigénio varia em função da localização e da profundidade. Em combinação com medições de condutividade, temperatura e profundidade, uma sonda de oxigénio dissolvido pode ajudar a caracterizar massas de água e a identificar relações entre o oxigénio e as condições oceanográficas físicas. Em plataformas de movimento rápido, o atraso na resposta do sensor também deve ser tido em conta na interpretação de gradientes acentuados.
As águas costeiras e os estuários podem apresentar fortes variações de oxigénio dissolvido devido às marés, ao afluxo de água doce, à atividade biológica e à estratificação. Os sensores móveis de OD permitem que plataformas não tripuladas recolham medições ao longo de transectos e através de diferentes camadas de água, proporcionando uma cobertura espacial mais ampla do que um único medidor fixo de OD.
Os analisadores de oxigénio dissolvido transportados por plataformas autónomas podem localizar regiões com baixos níveis de oxigénio, determinar a profundidade ou a extensão das zonas hipóxicas e anóxicas e acompanhar a forma como estas se alteram ao longo do tempo. A análise de perfis de alta resolução é particularmente útil em situações em que as concentrações de oxigénio variam ao longo de curtas distâncias verticais.
As plataformas não tripuladas equipadas com sondas de OD podem avaliar as condições de oxigénio em jaulas, tanques, locais costeiros e águas circundantes, em vez de dependerem de medições efetuadas num único local. Quando um registador de oxigénio dissolvido é sincronizado com dados de profundidade e navegação, os operadores podem identificar variações espaciais na disponibilidade de oxigénio.
Os lagos e reservatórios podem desenvolver fortes gradientes de oxigénio, onde a estratificação induzida pela temperatura limita a mistura. Os sensores de oxigénio dissolvido montados em plataformas autónomas ou operadas remotamente podem recolher perfis de profundidade e realizar levantamentos espaciais de forma eficiente. A combinação de medições de oxigénio dissolvido com dados de temperatura e profundidade pode ajudar a identificar áreas estratificadas e com baixos níveis de oxigénio.
A monitorização do oxigénio dissolvido pode apoiar a avaliação em torno de pontos de descarga de águas residuais, descargas industriais e águas receptoras. As plataformas móveis equipadas com sensores óticos de oxigénio dissolvido podem medir vários locais enquanto registam a profundidade e as coordenadas, ajudando a caracterizar a extensão espacial das alterações na qualidade da água.
A disponibilidade de oxigénio influencia a distribuição e a atividade dos organismos aquáticos. Os sistemas autónomos podem combinar sensores óticos de oxigénio ou sensores eletroquímicos de OD com medições de clorofila, turbidez, temperatura, salinidade e outros parâmetros, a fim de proporcionar uma visão mais abrangente das condições do habitat.
O desenvolvimento centra-se cada vez mais na redução do tamanho da carga útil, no prolongamento da duração da implantação e na melhoria da fiabilidade das medições. As áreas relevantes incluem:
Estes desenvolvimentos estão a melhorar a utilização de sensores de oxigénio dissolvido em sistemas autónomos de monitorização ambiental. Um melhor tamanho dos sensores, maior estabilidade, melhor desempenho anti-incrustante e uma melhor integração de dados podem permitir missões mais longas e uma caracterização mais detalhada do oxigénio dissolvido na água.
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