收藏本站 劰载中...网站公告 | 吾爱海洋论坛交流QQ群:835383472

海流观测中常用的海流计 - 声学多普勒流速仪原理

[复制链接]
6 T% A3 s; N+ ?8 \/ P

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。

1 V6 H7 a! s* Z! w9 J6 D* U

一、机械旋桨式海流计

8 U5 R/ P m3 g6 T

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。

5 W2 ^/ A/ b' t, z: v( C. ?; h: _( D

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。

) w* E3 v6 r1 }" N

二、电磁海流计

# s$ G7 h* q) N8 p6 D' U. P5 \

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。

9 Z' M8 q3 q# P; V3 Z& b

三、声学多普勒海流计

% R1 K' I- ^: d% I _# b: _6 R( Y/ o1 q7 `

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。

4 x5 f$ z8 g3 E& @) A$ \& f

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。

( \8 [# ^4 L$ d6 C& M0 |

四、声学多普勒海流剖面仪

$ f1 W$ z' e9 _) |, |

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。

* `1 g0 H) f$ x7 f; V- j

五、漂流浮标测流

; y0 V' u A- v/ j1 J

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。

: ^% E4 B# ^. l7 ~: p4 G+ A

六、Marotte HS海流计

- o; A- r) u1 p" Z3 K- _. C

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。

B! W2 p- P4 i* v1 Q/ L7 ^
; ?; R+ p* O* z# t4 y, Z# w

澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计

. J. S1 h7 h7 F, h+ Z- J$ P
J2 N, s; {7 L% W; I- P
7 G" b+ y0 ~' D# R; v: K

应用场景

! a7 J" a9 }5 [7 ]
. C( Z7 ~+ b; t3 {

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; f0 ~; }- z( `, t# g/ R0 `0 S/ v

海流计特点:

使用简单9 N9 l: h, i9 L* R5 q* m- Q

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 V% H/ e9 l: C: \8 N7 a# }, 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, f8 e5 b; h' q% S) F. q

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 . ^1 K: D# _) n3 d

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 + V1 y0 t# B) B1 e, k, t% i

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 + ^; i! x" y1 D

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。

: [: [6 |+ t7 Z$ N" }; o) |. r7 v

海流计的应用:

7 X' r8 L% @! R. t4 W

-珊瑚礁的局部水动力学

. Y* Z E% V; j. ]

-水产养殖

8 h$ z, y5 }5 R' _) U0 \/ b

-河流流量环境监测

K7 }" c& f+ {. W6 [

-教育

1 _5 [$ }+ |# B

海流计的实例数据:

, |% [6 l; U V+ x: R$ O2 r
. a3 Y2 M+ a0 {( n3 B

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。

' }* S( \0 E3 K8 q. A

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。

: n* d% k. z8 N! b+ l' n & k, N% K% c+ D+ y ?6 E6 t& T+ x' K" i; d, L; X7 L [+ H4 j! n* y1 G) k " {: _: `# [! d* N$ X
回复

举报 使用道具

相关帖子

全部回帖
暂无回帖,快来参与回复吧
懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
盖好我的小被子
活跃在前天 06:40
快速回复 返回顶部 返回列表