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2 t3 j; q* j4 G1 c8 T L 能将海水运动的流速、流向观测出来并提供给人们进行分析的仪器,我们统称为海流计,即计量海水流动的仪器。根据其流速测量原理,可以将其分为机械旋桨式海流计、电磁感应式海流计、声学多普勒海流计和漂流浮标四个基本种类。
6 l: C5 w2 ~& E8 R1 e7 y 一、机械旋桨式海流计
% C/ S% N9 s4 R. @/ \, A; E 基本原理:依据旋桨叶片受水流推动的转数来确定流速,用磁盘确定流向。
, N3 f# p% @" S5 X+ A: f, W0 j 缺点:螺旋桨是其不可或缺的基本部件。但由于它直接暴露在水体中,不可避免地受到漂浮物和附着生物的影响,从而导致流速测量不准。
/ E q: f7 t# z: V4 X 二、电磁海流计 ( [6 d( f- @" v% o( C% e0 q
基本原理:流过一个环形线圈的电流在传感器周围产生一个磁场,流动的水体作为一个运动的导体切割磁力线时,根据法拉第感应定律,在磁场中运动的导体产生电势,根据电势和水流速度的比例关系得到水流的相关数据。 & P0 |# F! l' z2 c( J: o M
三、声学多普勒海流计 % a4 }0 z$ S( C$ H- f9 V
基本原理:当观测对象和观察者做相对运动时,观察者释放的超声波经被测对象反射回来之后,接收到的频率就会和原频率不同,这就是多普勒频移。因此,相对于探头随水移动的小颗粒、小气泡也会使探头发出频率的改变,且随水中悬浮运动速度的增加而增加,由此测出多普勒频移,也就测出了水的流速。 5 n8 L O7 S1 G# ]: w
缺点:在水下的仪器本身是超声波发射者,因此发射能量、电池寿命和声波衰减等问题不易解决,从而限制了该类仪器的发展。
7 J% e/ I+ H. t4 m9 g* l 四、声学多普勒海流剖面仪 , }% D8 J: D( F- v$ O3 j
基本原理:同上。不同的是它有四个发射超声波的探头,可以测量两个方向的水平和垂直流速,从而得到这两个方向流速的空间矢量,将它们合成后,就得到某一个特定点上的真实的流速矢量。它一次可以测量一个剖面上若干层水流速度的三维分量和绝对方向。
% _: ?! J& D6 \% v, v- g" Y0 b# J 五、漂流浮标测流 ) F0 x1 x r9 Z0 g$ \0 u& B
漂流浮标具有体积小、重量轻等优点,在海洋观测中优势日渐突出。它能在恶劣海况下全天候或全天时工作。 2 s' ]; l9 }# D0 y9 ^% \2 J/ @
六、Marotte HS海流计
. Q( G) @0 j! S5 O# k) ] Marotte HS海流计是水德科技代理的一款产品,由澳大利亚MGL公司生产提供。 ( W5 m6 X* l0 A: o
) b' L/ R' m# ], c 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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应用场景
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: \/ y% R$ y' t Marotte HS(高采样率)是下一代拖倾式海流计,它配备了新式外壳并能定制化内部电子元件。快速测量的灵敏度得到了提高,配备的磁力计可以使之能对方向进行测量,而无需在部署前知道仪器的方向。 * l9 i, \2 c$ \; j$ w4 w/ ^
海流计特点: 使用简单
( U# g& d4 {& J( ?) [) C0 |2 t 只需插入SD卡并打开电源开关即可开始记录,无需再怀疑仪器是否已正确启动。 改进的倾斜传感器2 a) r) z: i* J) W9 O3 ~
倾斜传感器同时使用加速度计(倾斜)和磁力计(罗盘),可实现精确的方向测量,而无需在部署时知道设备的方向。 坚固的 ABS 外壳% {2 Z9 h& @3 f: h( D o
注塑外壳提高了低速时的灵敏度,同时减少了高速时形成涡流。 高采样率& o6 N+ e( B3 [$ g8 ^
该仪器每秒采样可达两次,并能对采样值进行平均。此功能可以测量长波周期。可根据要求提供更高的采样率。 存储容量大
1 g0 S+ X/ _6 I2 h 数据记录在8GB Micro SD卡上。无需再牺牲部署长度或采样率。可用1Hz的频率部署五到六个月。 高效电源2 l7 @& e3 P8 {) w w# `
该仪器使用两节标准碱性AA电池供电,无需充电或更换昂贵的电池。由于电源高效,该仪器可以使用一组电池以1Hz采样频率运行5到6个月。
7 h6 `! B1 G) U4 b' G9 R. e 海流计的应用:
& ~& w) P4 P8 X -珊瑚礁的局部水动力学
, G N$ I6 B* i6 O9 {0 i/ \( _2 m1 ?, W: @ -水产养殖
/ d1 G2 m7 U! d -河流流量环境监测 + y7 c" x0 N* [% F& c
-教育 5 e: B& C. Y1 [: p, x/ M; W
海流计的实例数据:
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% I$ E, l Y( R9 v# \ 图1显示了当前的速度和方向是如何随着时间变化的,方向的变化显示为不同的颜色。
6 Q) N1 s- V |) |/ z 图2显示了二维彩色图上的波谱,最主要的波浪周期显示为暗红色,最次要的波浪周期显示为蓝色。 2 p g; Z" u6 |% ?6 z
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