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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。
0 H9 V8 Q) G, T3 g' A5 X& Y 一、机械旋桨式海流计 3 s- j* I4 e& R" r2 v! m# W
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。
) a2 C% c B. \$ x0 y 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。 0 N8 i; M- g! F( N6 t- C- K6 K
二、电磁海流计 $ Y. W" u' }# Y# `( [8 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。
- J7 C6 b5 r" }/ }$ h. t" K; p* c 三、声学多普勒海流计
4 a6 p8 _! d! \4 `7 u 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。 $ i5 X0 \; _) g) 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 \( O! v' P9 L+ Z/ s4 Z3 j" P" k
四、声学多普勒海流剖面仪 D7 f; q3 l r! r6 |5 y$ b3 G
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。 ' K" a' V8 a3 \- q, J$ o
五、漂流浮标测流
' I1 I2 s, z, j4 p* M) z; b* l 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。
8 Q# a% M0 B: I( ~ 六、Marotte HS海流计 & M4 @+ \& T, i, i6 N; E( o
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。 ! |; U6 f# d$ t1 f4 j! P
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澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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应用场景
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5 \* ]" Q/ f' z7 ~4 p 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。 0 h+ i: R: j; ~6 ^
海流计特点: 使用简单! d+ p- E* y* x5 `( z
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% q' y' _. i7 y2 n% ~/ 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
, D: T6 h4 @ `, K4 }/ l* N( n' c 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
5 G1 U( s0 ~2 e! d1 j 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
4 ~ r/ ]" {3 x) _$ |* y1 |/ U 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
. q7 ~8 h& H, [0 K 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。
$ A3 [+ }2 W8 r/ }! n$ |* R 海流计的应用: $ q3 B' H' ~ h' l
-珊瑚礁的局部水动力学 $ ]3 R d7 B) |+ e5 G9 k
-水产养殖
4 f+ X4 u' L- d7 v -河流流量环境监测
1 y3 i* |5 t2 c. I% o -教育 $ y' T X; L4 |
海流计的实例数据:
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1 G! r* a' o/ {% T0 g: t 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。
0 X1 M0 _- g% }3 a% N8 I 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。 ( C( n% P: u3 U9 H
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