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8 m4 `: {- `* L' B 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 S+ h3 v5 t3 ~ 一、机械旋桨式海流计 * p% j0 w% g7 {/ \ S- G! s
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。
# G, {! f8 w( Y0 z# K5 E I" 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。
* |: u4 s& g# G2 o* g ~$ d" _: b7 z7 J 二、电磁海流计
) w& F+ z n3 `. G7 E+ |% W1 s/ r 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 x: n; F5 X O6 M
三、声学多普勒海流计 ; r8 ^( d4 G E6 h
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。
! J- G4 N& j) k* 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。
; f* B) I! X/ T* n, l( ` 四、声学多普勒海流剖面仪 0 T$ T9 d, g8 D- G* @1 s& j O
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。 4 k3 G1 t; y3 p' z4 _3 I
五、漂流浮标测流 8 M2 k( _, q9 S0 E9 P0 R
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。
0 P! M: i O, f2 b% v 六、Marotte HS海流计 7 W9 A( \. \. z" \. _3 V2 ~
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。 $ H2 _" D9 L1 a) x3 A/ v1 x$ {. {
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澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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( V X7 ?6 s. t# a# o/ p0 s# G 应用场景
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* Y; K: D; u9 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。 2 X2 l; N1 t+ U, H/ r
海流计特点: 使用简单
" Z! U# v I& ^' @) R G9 d2 I5 Z 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 V7 B9 X M. L
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
0 z2 H3 P- n$ ~6 U, K# W( `8 \ 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
' D. m9 l2 P7 [5 H 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
O$ ~9 D" [8 ~4 [2 T& J7 A 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
: W1 G/ T' t$ w7 i6 @; e9 v 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。 , d {+ H8 i) |* R* s
海流计的应用:
& c% w/ W$ a* S# ?7 U% k -珊瑚礁的局部水动力学
* Q5 J' k7 D, p; \2 B! L$ Y -水产养殖
! H( q; g: b, H$ {7 q, M: @$ \ -河流流量环境监测 $ Y% l1 D& U4 F$ l1 O; X( X
-教育 9 P R- c+ J$ A
海流计的实例数据:
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8 P% n& ^# \- K ?: 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。
6 ~. C5 D: X2 A! ]8 T! L 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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