- M3 {$ P3 ]# H6 c 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。 5 |) E: Y' e+ `: ]3 W5 ^: Q
一、机械旋桨式海流计
# X3 I$ o3 ~) x+ _ 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。
, `# D6 e' G: m) |# y, A6 J: 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。 5 O! t. [2 {* b
二、电磁海流计
$ [# d" C0 l c' A: W$ H" G( e 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。 $ O: ]+ o! ~7 g( r* q% S* Z* Z
三、声学多普勒海流计
# ?% W3 G. e# W h5 a( t9 b# t+ R 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。
8 z6 ]5 J- I& q2 e6 m: C+ j 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。
: I' \) l$ C4 R" { 四、声学多普勒海流剖面仪
! S; U$ c( p2 d5 Z* ` 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。 ( c3 M* m0 g: C) P
五、漂流浮标测流 / L4 D, O' s+ f' k
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。 ! p o6 j' f+ r1 L! i! e8 @8 q
六、Marotte HS海流计 - \: g1 ^/ H5 K; F! F! h
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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1 {: Y4 `* b$ B& X$ c1 ~ 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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应用场景 7 }( T9 ^9 g! Q) C" K2 v
; O' T: J& Z0 S 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 u2 u) d5 E3 J( l+ }1 \
海流计特点: 使用简单& T; w/ ?% v- k
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, _+ y }* e; U0 Z3 C
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4 O1 d" O* A1 ^ [; y
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 B, f' M0 J- O: u. Z3 I
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
3 V+ O. F6 d6 D1 \$ K9 O( S* [ 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! d: A, W" H% G& X% p: r
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。 / I1 l: v" y9 W$ c' ~. w
海流计的应用: ' E" F* m6 A' Z7 G0 ~6 }$ y& p
-珊瑚礁的局部水动力学 8 b f$ X8 W/ b4 x' A3 Y$ ~9 U: A
-水产养殖 9 l4 B6 h: o' O6 J% A
-河流流量环境监测 , n' m8 b0 q8 A F# A
-教育
# i5 j1 g1 @# s, f 海流计的实例数据:
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7 C: u; D+ g& {& G U: O8 _2 O% w 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。
$ Y% C; R" a7 g' V1 P 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。 1 S R M" @' y7 u
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