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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。
! {: |' b& @9 e% C" k& @- h 一、机械旋桨式海流计 / k$ Z; O- B3 J- f# p
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# X: o- q' M
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。 1 V, i: A; S. {4 i3 j% k- B
二、电磁海流计 G. S& f; j+ E: `6 f9 G) V. V( }% h
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。 6 i5 c9 p$ P5 I' b/ Z) ^
三、声学多普勒海流计
6 N% |, b, s( [/ T% M9 n7 v 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* C' c( Z& [; ~ G9 Z: 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。 ) x" N) D( f# L7 L6 q
四、声学多普勒海流剖面仪 # b) t( G$ W9 L4 N0 l" B
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 v6 F# O7 f2 C5 N! B7 p! R( n2 B
五、漂流浮标测流
. {# W5 y t/ P' X 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。
/ [' a* y, k7 p* Q' U 六、Marotte HS海流计
4 p1 }" L. x5 C3 a" E+ K+ }, Q 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。 / O- I" H% T1 B. C9 M
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澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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应用场景 % ]0 `/ Y2 Z V D
5 a4 | x: \$ O4 t0 D& f! [, T 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 m: k& G( X% w5 g
海流计特点: 使用简单
) q1 Y4 i0 s1 Q# o1 f 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 Z) Y1 n6 E# b# C: N. s s( R
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
1 X* S2 |4 s( c) b; ]# C0 o 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6 Q- X8 p" B% J
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
/ A- b; ] O' ~ Z 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 Y1 F! Y0 x; Y: P5 U* ^
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 e7 H( q; q$ ?$ o7 E- }: }: R" |2 U 海流计的应用:
: C) X' X6 d9 R2 Y# f -珊瑚礁的局部水动力学 2 P0 h$ L3 N( S: P
-水产养殖
# N; d, a* E l" j6 G5 f. A8 G j -河流流量环境监测 ( _% r' e: m0 o G
-教育 2 K4 }; C: A+ @. x, [4 a* J
海流计的实例数据:
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2 R# Z* b1 m! u- s" e# E4 h 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。
1 G2 t5 i! k$ N3 W( P( D2 _5 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。
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