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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。 - }) a: B+ v9 D0 A- b; a2 M
一、机械旋桨式海流计 1 u8 ~) f0 b! n! 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。 , _, |3 v" E4 R8 H7 _
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! [- Y( r6 T2 Q5 }. c1 A$ I 二、电磁海流计
8 d8 z( L3 q* X3 ]: y2 T 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。 $ N/ T1 G1 S6 @# t$ l" B5 O: D8 i1 r
三、声学多普勒海流计 % J( C& P; n6 ]% H( k7 L3 r4 t: {0 l
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。
8 a" a3 [7 E% U 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。 & Q1 P) X/ j: f/ Z) b9 E
四、声学多普勒海流剖面仪 ' E- C! }1 u0 V$ r+ G P
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。 8 F9 X' }+ R4 S
五、漂流浮标测流 7 R. ^: U- v, }; D3 r; A
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。
7 \1 v1 k: b) s& D. _0 h# n; f 六、Marotte HS海流计 ( e! @. Q0 D2 O! O. T6 }
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 ] W. k: [# L! C/ t# N
" v' T k' a+ L0 j- G 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计 6 s5 k+ e% u: D- K1 ?8 ^
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* ?6 O! I6 m8 L7 t$ I/ O2 e 应用场景 / F( S" _& V+ O% C; B% S
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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。
, `9 Z) B8 H: `) s0 t 海流计特点: 使用简单
$ Z4 j/ w% k9 U* S+ b& G2 R 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7 V3 R9 @, n" X/ f
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
* |5 I$ o3 E1 M$ v 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8 g, {0 O* }9 }/ n T
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) {! J3 w5 l4 ` k
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
1 H7 L$ i( c# 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。
* B% ?/ w- h0 P8 a 海流计的应用:
, [6 ~# z0 q8 i& ^% [' A -珊瑚礁的局部水动力学
( ]2 E0 @- f: I* V) f: s& A" ^" h* w -水产养殖 / b* i+ m+ [& h
-河流流量环境监测 8 ]( Q* O# S& R, C# n
-教育
# D+ }% c$ s% d( h. G 海流计的实例数据: ! d |8 K( y& J: m; T# P% y! e( z% @& x
5 W& l9 M5 b( p4 ?/ m. g8 L 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。 3 D+ g1 r. Z/ 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。 3 j% W! e4 F1 y$ S
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