海流观测中常用的海流计

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。

. A. q$ U, {8 I* Q

一、机械旋桨式海流计

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。

: H; i; n' n) |

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。

4 d# `2 M% [+ `. f J/ v* n* O' f

二、电磁海流计

& @' B8 h4 U: o% m

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。

4 x! K+ V3 |* a

三、声学多普勒海流计

# J# \0 u) k7 {2 ^5 A$ N; O

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。

) X: C+ l+ E3 r6 C X& g! M) m! Q

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。

四、声学多普勒海流剖面仪

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。

3 s: H- W/ U9 b6 G* G# I

五、漂流浮标测流

3 \' Z! ~7 w5 l e/ R0 I: 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。

六、Marotte HS海流计

2 |1 h* O% N" Q' p- W. Y. C5 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。

) N: h0 v0 X( J6 \0 x+ ~

澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计

% e" h: M; O$ \; g

& z2 o. b# G$ a; F

应用场景

' |5 _, \6 E! W+ a

5 R5 [0 L5 s" p, o& 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 h5 f9 z$ s' `

海流计特点：

使用简单 ' V( t6 o4 f0 a+ V e

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

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

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 . Q( x* _7 M' c

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

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

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。

, {9 t6 ~0 V7 L& Q

海流计的应用：

7 e* Z, Z$ L8 a. v8 n: _; Y. E* o

-珊瑚礁的局部水动力学

2 f/ G9 |4 g0 W, I; X

-水产养殖

-河流流量环境监测

6 }2 M" n9 l1 X% x5 O# G/ t' c

-教育

m" ]' g) _" N

海流计的实例数据：

1 w0 v' C: S+ N) J, b3 D) 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。

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。

& P0 R! ]3 h; A# _. M4 n 0 n" a3 w& U% e ; n) S0 C( z G; P; B, y( U; n