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- _! q3 z+ J, D! 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。 8 l1 }2 w. I& c; S: g4 l8 o/ m
一、机械旋桨式海流计 7 F/ w8 n9 P( S' w! o; [
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。
- R- c9 C; E5 n) t# I4 p 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。 F! F Z5 J5 }" q$ i8 r: Q; S
二、电磁海流计
/ q1 {$ R& u1 C- ]3 |+ U' b1 { 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。 ; f5 ?7 R4 p7 W G+ j5 [2 t
三、声学多普勒海流计
, I( t/ _! C* N. b1 N 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。
( w+ E" `4 i+ ]' d1 ` 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。 * H- C" H3 n. U, g. c. K
四、声学多普勒海流剖面仪
; \0 u# f' e# \3 S 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。 / i8 s0 }; j' U, j7 y2 b4 B
五、漂流浮标测流 : P! A2 y3 _2 {- ?% d9 v7 E
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。 " s& e7 L$ S9 `9 v% T
六、Marotte HS海流计 3 w! n5 x5 k5 p5 P8 G
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。 ) L, ]3 y+ y0 A( B3 L% L
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澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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% g! L% J: l- U; E' { h2 _ 应用场景
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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。
+ i+ N' f/ b( v9 R! g6 F 海流计特点: 使用简单
. n# {7 d: Q$ K% 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; }! c& p8 _; Z
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1 {4 o, x+ @+ `! {7 e0 s
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. L. I$ i" W* Z0 x9 o
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) J& n6 h3 f3 ]8 V/ E
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; X3 |' ?5 w9 F9 E: L
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。 + w/ e4 m, V# ]
海流计的应用: 1 ^6 k$ e$ H- ?7 A# U& M( ]
-珊瑚礁的局部水动力学 6 b9 ~( p& t9 C* v6 M+ F s! t" y
-水产养殖 9 ~( Y: K/ X; a9 j+ u ?/ B
-河流流量环境监测
7 |+ F1 S* y0 b8 p# B5 M -教育
- @. a$ r" E* S, \" ]& ?! o, T+ v 海流计的实例数据: h) J; |2 u" s
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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。
7 Z2 k4 G2 G9 v! _7 E 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。 " ?6 h8 _% g: c& M9 W' ]
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