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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。
' v) b( g; F8 ^" l9 ^ 一、机械旋桨式海流计 5 z ]/ J& T9 H: ]/ v% y
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。
: W3 w/ G8 ]+ 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。
; c5 T" ^) `0 w, t: b# f) w3 I 二、电磁海流计 + B$ R$ P$ t2 L/ B
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 M7 u7 O0 D5 n. t D
三、声学多普勒海流计
) V: _- n4 U8 A- M 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。 ) a! I- z- |8 B* m( x- G, A
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。
$ \: I3 C1 N3 r/ N 四、声学多普勒海流剖面仪
- U& @$ _' v! S( f$ I4 ^ F4 X2 j 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。 ) |9 I+ ^3 x1 m/ x% O5 J! T- S
五、漂流浮标测流 7 D6 P2 s# d* K& C6 u- I9 J* Y
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。 . i4 l5 [/ p: l; a+ K) C. J( c
六、Marotte HS海流计
4 W+ o8 B9 Y+ Y+ P2 D 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。
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! {& ^4 C" v0 y. T 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计 ' _. {- l# K' m: o" C, P
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应用场景
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/ y$ Q1 \9 I* `' g0 [2 Q 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。 " }2 q4 c8 `& F) z. B1 N0 T& P
海流计特点: 使用简单
6 W1 j" _/ l1 G9 k1 ^# P' ?$ 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: r5 n. u( \# `+ i" D( [
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7 P3 v2 W/ F- z% 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
: c9 I! p- F9 ~3 u 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
( g6 D$ E* p7 o& ] i5 }" _ 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
# W: j+ y9 O* z' h 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。 - p! |# B" V0 g# H) c
海流计的应用: 4 T$ j% @4 G, N8 w: @+ \
-珊瑚礁的局部水动力学
. P) x4 @( @; v3 }! o# F -水产养殖 " \, W" k0 G/ W5 x, f7 }
-河流流量环境监测
7 V/ n; t7 M. i* w7 `! x* Z+ `$ o -教育
7 u7 s( B1 {( E) D& \ 海流计的实例数据: & q" }# \( n" W+ Z
( k$ O8 D' ~/ u 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。 4 B5 C4 p( q( ]
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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