|
2 c/ }. Z; J! v# V) t& } |( p- ]0 p
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。
# l) ^9 V% X' N 一、机械旋桨式海流计
T* ?. o5 C3 f& h1 B- @, \! A% L 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。 ! l7 m' _* |2 o" `/ N* s1 k" ], B
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。
$ P- k5 O& ~! j1 N p. p i+ [ 二、电磁海流计
- O/ K% v7 U' K! 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。
9 M) C- ~, ?* V" P. o 三、声学多普勒海流计
3 m. G4 Q* Z# B3 ]- E4 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。
( ]# `; P ?# q' n 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。 0 V" o* }( d; q- _, g. _) E! |
四、声学多普勒海流剖面仪 4 F$ ^% [- c3 O' B4 I+ [
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。 ( ~8 ]6 L; b0 D
五、漂流浮标测流 4 z! [6 L$ F3 V
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。 - Y; Q7 g7 P7 S" z% V; m+ }% S
六、Marotte HS海流计
. x# o& {+ b! f0 x* @4 H$ f 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。
$ ~5 Q5 D& V5 B) W2 b! w: j
& a5 j, H: {3 p* \- B5 m, X 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计 ! P$ i9 h8 s1 ^) S# M8 P0 z
% J2 L3 B7 N6 B6 p, o
5 l* ~! G/ {$ N$ o8 B 应用场景 0 j3 s$ b+ ]- ?( n6 h
" G& r: H# _" f$ [ P* r
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。
) M; V" x' P$ M$ t4 k+ K 海流计特点: 使用简单 D4 p/ D4 Z5 ^$ }
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
* U) D8 l8 [' j# v" G. L 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) b3 I5 m, n# O. I0 R
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# v( S! `* A6 ^! C2 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5 T/ O$ d) D. W2 t8 W
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
6 u; @- Q+ E. c& u; s/ y7 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。
3 G7 N/ x. O6 Y3 c' T: X7 a( l 海流计的应用:
/ P; z. F2 b. x: r* k3 [1 ] -珊瑚礁的局部水动力学 8 G2 n4 p/ q/ T9 Z
-水产养殖
: K! ]/ A& I8 P" v2 A -河流流量环境监测
" C8 y% L( c2 f( x( _/ l -教育 ( e2 ?9 }6 X b+ p' W
海流计的实例数据:
4 O+ D. Z8 F. e( s( ^" ~; @% D , c( f; l2 E, _
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。 Z/ k$ v9 m2 T2 O1 G$ M- q9 c
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。
+ ^( {; Z' s6 X( P- ]/ S; r( z, n/ s. T6 I- Y6 i7 K r
! L; p: `# U1 @! @& `8 Y" T+ a. q7 {7 F
8 ^1 O. I1 M; Z+ b& l
|