收藏本站 劰载中...网站公告 | 吾爱海洋论坛交流QQ群:835383472

海流观测中常用的海流计 - 声学多普勒流速仪原理

[复制链接]
0 X- F k# x D/ F

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 `& Z8 b7 T5 v

一、机械旋桨式海流计

" G- a" e5 [* P q

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。

( p4 q5 i- l1 G- T: `

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。

# \& L( f9 N- `) H6 [4 y

二、电磁海流计

: E+ Q8 A; q) F$ o

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。

/ ^7 ~% E9 ~& l9 M

三、声学多普勒海流计

: O" M5 c5 d) F5 E$ `' ?/ q

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。

* J9 e4 }( i7 b

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。

6 a" ~9 K9 Q* [) F: x0 x/ i- g

四、声学多普勒海流剖面仪

3 ~- S, Y M: Y* {+ O) V+ ?

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。

. l8 a2 s9 f+ x( Z3 O- f

五、漂流浮标测流

) S9 ^! I9 h9 K6 s( j

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。

' V [& \7 [ C* a( W

六、Marotte HS海流计

9 f3 l* {0 s" {9 Y8 K) L

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。

4 u6 m7 \8 o$ E+ o' E( z& q+ l
5 f" }% M$ \! ~% \2 P6 B5 {

澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计

# O1 G$ a0 W) ^. n
: n4 U' r- C0 m* Z) l2 ~# n
$ M& ^* ^$ ?& S- D7 z

应用场景

% T; B6 s$ N! O; N" b; G: Q; v7 A
% y1 f) e1 K' C ~

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。

l6 d' F9 l8 V% Z+ Z

海流计特点:

使用简单 ( T2 A( |" E5 ^; G

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 - F# G5 l7 l6 ]* @/ s5 p' e

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$ Y+ L2 y b5 Y/ N; `( f8 [' a

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 + D B$ i/ j: E! s% d7 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7 o; p. [+ n4 n, u o* `# I0 j `

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 ; Z/ ?2 H: h: o( d* l# T! n

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 S, X- I) G4 Z) u/ A! S* ?0 ^. c6 h" b

海流计的应用:

, ]8 o8 I3 X( J! l, p

-珊瑚礁的局部水动力学

# ^ J% v5 h( F- J' [1 X

-水产养殖

" ^7 {' ]# C& Z1 K; H

-河流流量环境监测

' R1 ^5 I4 v8 B6 v

-教育

+ @* \* ~ S: i, P1 [. m

海流计的实例数据:

0 ~& h: H' B. ^$ M1 t5 u( w8 w* E
, f5 O4 z# h. F- E; y0 }* N |

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。

& [. A8 {9 l+ R

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。

: u j8 R, `- L2 o- K# r, [+ \' T& ]0 A4 O1 ?; p2 C& D. l- A# { ; c- ^) N4 e+ s# H6 A. N) g _; N/ z& G K Y& j4 }; W; L: J9 Q: M4 p6 B
回复

举报 使用道具

相关帖子

全部回帖
暂无回帖,快来参与回复吧
懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
盖好我的小被子
活跃在前天 06:40
快速回复 返回顶部 返回列表