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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。
7 n( N8 f+ N$ E& z* L6 Q: A 一、机械旋桨式海流计 ( K0 F- j2 j3 m( D- c' i% A
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。
) M, Q9 \/ T, d6 n2 `7 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。
o4 T: C5 U! | 二、电磁海流计 # k9 r! ]" ` p- G( S- u
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。 1 t4 k0 p" I @/ ~' ?
三、声学多普勒海流计
; ?- c: n' z8 E D 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。
3 H9 U) _7 }$ u/ r 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。
7 W2 |& z: x4 ]8 _ 四、声学多普勒海流剖面仪 * ~6 _ K. S2 B, }; Z% \
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。 5 T. k% ]1 x7 ?* Z$ B6 E' ?2 V/ {8 C1 p. Y
五、漂流浮标测流
! F/ J2 D' {- r6 x1 a 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。
: T+ i; j _$ v' S7 d8 D4 ^ 六、Marotte HS海流计
0 I3 g* w; _2 ~* ^ P 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。 / Y! _% Y/ Y+ Z' r' ~) @( k: V
. C& }' O" H5 v- k 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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" |4 R8 i; s9 N" L( I P 应用场景
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" f; E0 S, z/ q; Z0 `. B$ h1 j 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。
: K n% t: m' e. D% w 海流计特点: 使用简单, b% ~; p; f0 x+ D- G- \+ P: U
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
8 l: p& Y: l. b: ]* F+ D3 k 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 W2 _* J! s* e
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& W/ |* Y1 ?/ t5 c
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
# v4 d8 D( a: ^2 ~8 `- 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
2 R A y( b) {! k1 C, Z- S 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。
3 U* k4 J! ]( N 海流计的应用:
! ~# [* c+ p! m, h -珊瑚礁的局部水动力学 2 L& A( R. Z% I
-水产养殖
" y* a8 Y8 B! C4 u# w6 }, v7 Q -河流流量环境监测
& L, e0 T/ |$ s4 ]$ T. s E( K) w -教育 : C; X4 j: ]( ?
海流计的实例数据:
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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。 9 M4 W. R p( g
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。 2 Y' m" a6 _5 Q+ n% D
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