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3 D" e0 Z3 X& v6 T2 |! e 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。
/ D- l' o* A- D6 c( h 一、机械旋桨式海流计
$ d4 p' U7 C$ o4 F 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。 . z% j+ m/ ]4 Y2 w. K; @
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。 ) |: _8 X8 `: d# \+ `2 D# E
二、电磁海流计
7 l. O; [. w7 I. V. ? 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。 # P$ z, I* Q' r* z1 R, E2 d
三、声学多普勒海流计
( q) o) @2 O, ]7 N) O+ H* q5 r 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。
+ r' q8 F9 `, I, K A- y 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。 " L. o* n4 ]# c
四、声学多普勒海流剖面仪
2 m3 d8 C0 }, w h6 `; E; x) p/ h& | 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。 x- c P' f6 ~6 Y% V
五、漂流浮标测流 ' D0 q2 d8 F/ l c
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。
( `+ ]9 P" c& t: V1 x: y* i 六、Marotte HS海流计 # O2 _6 \; |; J6 Q
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。 * [5 W9 S+ q3 x1 x0 F
( E0 j% Q0 [! k 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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应用场景 8 \- k% ]: T9 l. j: f ]) M: @/ G9 W
8 w1 i! {3 i; [ 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。
) B1 J1 T( m* z, | | 海流计特点: 使用简单; H4 F" l% x/ \8 D
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6 \( o" k+ ~" a u& `; W
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4 V/ n8 u6 w y5 [
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; A7 j) \5 H) _% i _3 k
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
" t6 Z- X7 ]% B' l- _1 t3 ] 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
6 T- b- n4 R% Z C 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。
4 u) r8 R* I; |6 m+ U 海流计的应用: + X+ f, G: `0 V; M1 A- a
-珊瑚礁的局部水动力学
& Z% j6 i# P9 ~+ K -水产养殖
1 w4 N# \7 t3 M2 F: \: I# W. L -河流流量环境监测 8 }! ?4 P) H' o0 Y* o' W5 B
-教育
" J3 k! P' h% a1 w7 J 海流计的实例数据:
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3 j+ Z# @* o& C' y O 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。
) ]1 w2 s! R( `% q 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。 - _% v: U6 `( D+ Z8 Q
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