收藏本站 劰载中...网站公告 | 吾爱海洋论坛交流QQ群:835383472

海流观测中常用的海流计 - 声学多普勒流速仪原理

[复制链接]
9 y% }& C" n& C/ B1 v/ u) E

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。

- h! k3 e4 ^5 f# J: d6 b- C! B

一、机械旋桨式海流计

5 N3 X1 W8 P+ w

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。

W5 h: X8 h& C J7 v; S

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。

9 Z; d. X* `: ]! N4 `( R

二、电磁海流计

" I0 d* y" W0 d# o' y0 O# n4 [

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。

2 k. Q! m& V, l' P5 R; q4 n6 j/ S. s

三、声学多普勒海流计

4 B3 `- b }# c1 m- 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。

% r$ R" N$ o; i0 x6 g

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。

" _( {4 L8 k; q" X7 C

四、声学多普勒海流剖面仪

7 e$ J+ C/ v t0 s. R1 d* ^

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。

2 X7 l1 {7 L1 ^! S+ a) t( n

五、漂流浮标测流

4 p0 s: X; w: |

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% y$ W0 G) _$ ^

六、Marotte HS海流计

3 o5 |. f; b6 R- D8 P0 w; b

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。

* [+ h* A; s9 l5 {
; \: f6 e! ~/ z! x, e: A8 ~1 l. F+ J

澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计

% T$ {) E9 W7 n0 n# O A
! J2 T v0 V" u9 W( ]
' D- L2 W7 Y8 C' z

应用场景

5 R! E% z5 |% E( e7 q. g
7 u# m) H# D V5 H5 J+ L7 A

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。

' D4 ?. q' {9 z! {5 k# m

海流计特点:

使用简单, n/ H2 c; D: F, t, 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 ; Y7 U4 D( ~. E7 Z+ C8 F3 H

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 {$ A' ^2 d. o/ }9 `' m4 r2 t# H

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# m8 V5 `4 m) `

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 % J/ \ b. K" N& E2 ]( R

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 5 |$ O7 s) j0 s; T

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。

) r* X0 ]& l+ H5 _7 `

海流计的应用:

& I6 t( p) A: [! Q4 B

-珊瑚礁的局部水动力学

0 l7 i' J) h+ l* E

-水产养殖

4 t j1 p% o {7 t$ T D9 z

-河流流量环境监测

x! T' \1 m' G" N

-教育

3 r _1 }7 [2 ^! |5 T8 }( H( L

海流计的实例数据:

7 _: ]2 t3 g7 [& O' h4 ^- A
) X) ]- {7 I# Q4 S' y8 ^8 j

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 l: ^; P7 m7 ~* _' ]. y

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。

; x: [. l: p. Y7 w& \" n7 L" M7 p; } ( Y5 i, v9 ~) B. B F4 t! s1 p# x# X 9 ?( x7 n2 C$ h0 R9 Y* b+ {& g1 x- ?* m. e2 ]3 {/ @6 L
回复

举报 使用道具

相关帖子

全部回帖
暂无回帖,快来参与回复吧
懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
盖好我的小被子
活跃在前天 21:27
快速回复 返回顶部 返回列表