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6 Q0 L+ h K- r, j4 l4 [& 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。
/ I: H# Y3 J' T' M7 M0 z$ J 一、机械旋桨式海流计
7 i) d; J/ L% R* ]2 q$ N 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。 ) b1 j( o7 G8 E$ W% O6 q; `" n4 W: @
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。
! m' q3 g/ ?$ }3 c 二、电磁海流计 3 G1 f3 f6 [; m% x/ k: _5 W. o' D
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。 " s" y# H2 Z) Z5 i" p! j
三、声学多普勒海流计 . Q: g% s- ^; S) r! u" A
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。 : ?* e$ J' R$ Y# u& B; P* 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。
6 l" V% O( c+ M# H! N8 i6 N/ Q5 y 四、声学多普勒海流剖面仪 , N( x; n/ E+ c" ]/ x' X9 x3 T
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。
' N- G* v8 f P8 V# a) r, M 五、漂流浮标测流
0 N) U4 ^* ?8 {0 s( g( w! a. 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。
& J/ }) ~$ H8 W( d 六、Marotte HS海流计
+ o% z/ \3 c: c% D/ e( ]: Z) D 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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: B$ Q6 ?/ X+ Y4 p3 l 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计 % a$ d# g, p8 P, `
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应用场景 0 Q, n% b1 U" h; [" j7 @0 l
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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。
% X. w% n" V( {1 ~0 s7 M 海流计特点: 使用简单
4 r9 N2 ^5 l8 M 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
, m; E4 x$ G$ 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# G' g4 ]" n0 z4 V/ J1 K
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% q0 C' H% k4 y6 y$ [6 K* B
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2 {( D+ R" k: ?% z H, [; b2 v; t
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
+ ~" ?; ^. W7 S7 Z4 f( i 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。 : u0 ?$ A6 u- D( a J3 h
海流计的应用: 4 l+ z9 G3 }3 J) }4 v4 e1 M/ a3 {
-珊瑚礁的局部水动力学 & c6 X3 p4 b' i1 |, M/ B/ A4 ^/ R
-水产养殖
: L1 r3 `3 a- R5 [, G: v' J -河流流量环境监测
% e+ I- p7 w3 I* \$ Q; W -教育
$ j* R+ ^1 T: O5 @: D& q0 [% b' v 海流计的实例数据:
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% M! M# x' ]6 |" e" t1 i 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 p( h8 G, m* u1 j# P4 J0 r8 f 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。 6 D, H, T6 F! A- t# v
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