|
1 Y2 h* y% S: D4 ]+ H: C( O/ |4 ]
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。
/ [: T' g2 |# E: D/ `+ s. R; B 一、机械旋桨式海流计
6 V4 l* k2 l/ L' O L. J 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。 2 L5 x$ x' g. p* ^
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。
, w8 o" p& b5 O 二、电磁海流计 & H) b7 _* z% _5 q) F: T, ?
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 Z2 }# J3 ^+ m7 S1 A5 N) C 三、声学多普勒海流计 ' |2 k, E, O9 z: i
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。 $ L8 @! y$ j, t: Z' l
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。 5 t! o+ S3 t( W) q
四、声学多普勒海流剖面仪
, M) [) @ L: L! c# n 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。 4 l, ^- G$ e1 n
五、漂流浮标测流
$ ]" }8 }3 H- ^* M) y- E$ m# N 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。 - h* p6 E% j+ ~3 f2 D, l. `$ h
六、Marotte HS海流计 # F8 s" W1 X3 n. Q: g2 ]" [3 v. _
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。
: i- i' s& u6 s ) ~, m9 z! L" n) ~/ R
澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
* X& d6 y. U8 d8 m J ' G, z0 t+ [! c9 Q+ B
# J6 h0 k) y1 o W 应用场景
8 e3 r: ~4 s& U0 _- s) ` # @; k+ a" m0 K+ Z# j+ e5 o8 `
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。 * G4 v4 U- B# G- B e" {2 c5 C* r
海流计特点: 使用简单
8 m: ]0 Q Q! |7 T- h 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; L7 C8 r! B) c2 @1 n
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 d8 c9 e N+ I+ j 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 r- N0 H& e' W" v. q9 @$ Y, S; ?, g 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
1 M B( }8 J' E$ o% F 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/ V1 ?. E8 d' E6 ~# H% [+ 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。
2 Y% F8 P/ K9 O1 } 海流计的应用:
/ `7 ^5 r7 r. b0 V -珊瑚礁的局部水动力学 ( Y+ F: ?9 A8 g$ ^1 |
-水产养殖 5 }" }% n3 g0 E# E* }
-河流流量环境监测 $ X& U; g/ B, N+ U! \/ F* Z6 E9 M
-教育
z/ ~3 h' A& B' p) Q 海流计的实例数据:
$ n! `, @( w" H3 p3 N; x ! G& ?3 w( o/ C
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。
$ @% i7 u' H6 m/ r4 f+ P! V* ? 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。
; m! E8 A4 `4 B/ X1 ^
/ T+ ~9 b1 Y2 t- z
2 ^2 g% P8 o6 V7 O2 a( m
7 u* t- n) V1 g2 {6 r
$ i. @2 W9 }" X9 y8 A' K0 S( \) ~ |