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+ p! @; k, V5 z2 l- {5 E) 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。 4 `4 \ X- N3 [: }
一、机械旋桨式海流计
3 O) h% X- s) e7 } 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。 $ c2 G/ @- l3 F6 E. z
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。 1 c* F8 f7 H# ^6 _) A7 N8 i
二、电磁海流计 . l }5 ]9 s; ]; c9 e+ D! K" h
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。
/ W8 c& s8 M& M7 P e 三、声学多普勒海流计 # `' V( Z3 Q( v% P+ E
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。
6 l9 o+ h$ ]; e' d: [ 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。
" i. |: q( i$ ~) u' V- _3 P 四、声学多普勒海流剖面仪
' H) Q8 `8 A. R8 m 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。
& p7 c: |+ {2 V6 B+ @# E& d 五、漂流浮标测流
) J1 v5 R5 T! m x; a" b/ i, ~8 F5 O 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。 k- t6 @0 d' o$ r. C- P
六、Marotte HS海流计 9 }7 y Z0 l( i4 M: j
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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) I4 s3 |. n* x' I! V 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计 4 d) |/ X" o3 D7 u) O j% [
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% |8 p9 C) z' o 应用场景 # t/ e1 |1 S' J
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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。 , ~% D) G/ R6 l9 O+ n4 y8 a
海流计特点: 使用简单
6 Z) ^0 x1 `: [: U* o4 X 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
9 w/ Z0 T; L, b6 X/ k2 a 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
& x3 l% G: k+ F 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
& a, Z/ C$ O6 u. u 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5 x2 j; o8 C# G
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
1 s F) f& A5 i/ ?# F4 Z( F 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。 % L1 W# K7 ]# a5 w; o
海流计的应用: , q% ]; N% Y& ?2 ~. k' b/ c. j
-珊瑚礁的局部水动力学
; H5 P h+ u: M8 Y; K+ P+ P, t -水产养殖
. a2 D9 }8 R) K) } -河流流量环境监测
* t9 Q9 d6 L7 | h4 N -教育 3 Q3 _( Z& r" i: M% w l
海流计的实例数据:
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" p% h6 r5 B. \" |3 [ 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。 + j' ~: I" \; E1 I
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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