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0 v P! }4 f! Z 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。
, m7 M5 p7 J6 C5 E6 ? Q# \1 T+ N/ i 一、机械旋桨式海流计
0 q/ l9 w6 t2 V: M* u3 Z 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。 ' c3 L" @( H3 ?# G: C+ 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。 5 E2 E/ q9 t# f' ^5 W
二、电磁海流计
3 U6 x7 v% v. K _0 K i# k: z, ] 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。
* g5 x& Q$ }1 d, j1 o 三、声学多普勒海流计
3 o" p3 ~- ?8 H( o6 x 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 f1 p$ c. O9 I6 l# N/ ?. v; N 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。 , C; |4 Y1 }; w
四、声学多普勒海流剖面仪
7 a+ z5 ~) K2 R5 a: y3 D! u 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! G4 o3 H! t8 Z7 z
五、漂流浮标测流
* B+ Z( A8 q4 |& s0 [) [7 v 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。
; v. B& }5 I7 Y. F \) o 六、Marotte HS海流计 & f. J" T6 ?2 H& U& X% S
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。
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1 w2 k* {+ {) Y! E; Z% \ 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计 / m% V' Z) K) b: w; g! Q, {
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) v. \4 k+ T: l1 S. v% L# e 应用场景
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1 D. e, B! u. p: T- G 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。 , R3 |/ q) I3 w+ p$ I' y% u* d3 g
海流计特点: 使用简单1 u' I9 E5 F- p- E$ C. 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5 [0 w9 j3 u1 D3 H! U+ w+ I
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
" h* L. N+ h! S: ^" |/ |. S 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2 x! }$ y- l# o4 Q
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4 o$ o' g) {0 b5 Y. n! e
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
* _' `) Q" ^( e. M& A, t 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。 2 \8 D+ z/ B) D8 s" \
海流计的应用:
! \5 b* g" P, e9 K, Y( G6 Q4 D -珊瑚礁的局部水动力学 ?( l" ~2 g8 H3 K/ u- m4 o4 m
-水产养殖
( T, f! N2 y, S, M( K, w" {/ H -河流流量环境监测
4 G* s8 D4 e3 `* e -教育
) V- N: D1 e- R* F: S 海流计的实例数据: 1 s7 V! [" `0 Z& Q/ o
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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。
& y `, m9 `. \# 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。
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