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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。
- c/ F2 V! }9 [7 O) p 一、机械旋桨式海流计 0 U! e" @0 L: c' y( E- L
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。 1 `- A: u) r) L2 l" {6 Q1 r
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。 # z, i) _6 y! q W3 I- z8 x6 {
二、电磁海流计
' ]6 _8 l+ z5 ?2 q6 l 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。
7 R( ~3 I3 \2 U) L9 A 三、声学多普勒海流计 2 v7 X* F" [, E% d" X% e7 G
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 R1 S) E5 W I W
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。
9 W; a% u+ @1 B$ w2 X% Q* P" i 四、声学多普勒海流剖面仪 v8 O2 o4 r0 M- P c6 {2 i
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。
) }8 T* n$ n" |" e! P 五、漂流浮标测流
/ V; Z( L) ?2 T. I p' e3 {3 C 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。 - ]( \" d* r! }
六、Marotte HS海流计
- a6 S. q# y( G$ b, Z 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。 5 `0 _4 e6 M4 D2 @9 p
6 G6 O, t) S# t) w 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计 ( N/ ^# _& I6 z+ f& G7 N
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应用场景
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" G) O+ i) y! d- l; j1 Z: ]5 l 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。
6 |% ?) b3 Y* J 海流计特点: 使用简单; Q$ U2 l4 k% W( Y
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
/ [+ Z6 I: q- r' p7 F' G 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 ?+ W8 H' B0 m- w" 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
& U) s) [3 Y- s$ E. N* Q l 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
% z+ R" k! q5 I: V. ]% M 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$ g2 K% b8 q- n5 a8 b6 _% 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。 0 i, P7 Q" U# e& W
海流计的应用: 5 A3 E Q, J5 s2 C$ s. V
-珊瑚礁的局部水动力学
& T/ L w, m& n -水产养殖
( p, Y$ v5 j; K* ~* {6 j -河流流量环境监测 & \ }8 X4 S) o, ?
-教育 8 @# V/ w. F3 ?% S# q
海流计的实例数据:
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) E3 A1 }/ b" b$ c% o) @ 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。 l6 ]8 Q0 s' e6 U [# \
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。 0 n5 | e" E- \. d3 J: ^ r
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