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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。 ' G' C- n; r5 }) H/ ^7 N" C
一、机械旋桨式海流计
! B( E0 ~3 d3 ]: } 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。
$ u# }) B( c/ G% f2 W# 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。 - }" t2 c( E% L' n) e" W
二、电磁海流计
! n: L- Y' O6 u; v1 C7 J6 u4 @ 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。
: l. {# K+ u% W) {1 @ 三、声学多普勒海流计
- o8 ]+ `1 H$ Z6 L. U$ s( J 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。
& B3 i3 d- R3 z. b3 w1 K+ ? M2 P 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。 l0 [+ X [$ U3 n/ L( |
四、声学多普勒海流剖面仪
: v+ [( L4 ], Y& I% O 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。 - Z' I. q9 Y, ]7 ~
五、漂流浮标测流 9 m: Q& N$ j' E' b( c+ C/ u
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。
# V2 O! z2 Q8 n: y" l3 z( y/ e 六、Marotte HS海流计 4 B: N- Q% }0 I- D1 n4 b6 J; M+ [
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。 . D9 H3 r& C) [5 W
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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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0 ]& p1 z" H& o( J6 l, H; t; | 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。
* |' Y$ e& [" c; s7 s 海流计特点: 使用简单& W/ B; `9 P2 i2 I0 Q7 I" N' `
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
# ]1 C9 b8 E. ] V 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
) b5 }& p3 [! _, ^4 y7 D- Z 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0 [8 q# f8 ?; b7 `* X
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+ l3 G0 s6 u% C, c" u- r% i$ G5 H
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
/ ]3 V0 b3 |- u 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 f* a- _- |4 x% Z# }) e1 h
海流计的应用: 8 D5 Z+ I9 P; f
-珊瑚礁的局部水动力学
]4 k/ _6 D$ j4 c6 x -水产养殖 6 a8 r" u) _0 |8 l# N9 r3 W
-河流流量环境监测
- T3 A* k0 v" r9 A9 b& N* n* _ -教育
t8 m* f, }1 t$ h* T1 z 海流计的实例数据:
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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。
1 K C; A* L; }1 O- t* V* J) @" l2 ^ 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。 ! Q: Z& T4 l# }% f8 N( Q7 u
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