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) B" ] x' i7 w 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% g5 ^9 K! F. J+ c. _6 D0 b
一、机械旋桨式海流计
. f! Z" Z% D0 g1 h! s- k& z 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。 + O+ _$ R7 }2 k' _
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。 ( f1 O ~# i( Z- ]6 f; D) ?! g
二、电磁海流计
0 A- u" B7 T" @. _0 `3 V! v 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。 * S) g6 t# O8 t4 o1 v
三、声学多普勒海流计 4 u7 x7 Q/ 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。
* O: z- G+ }- h: Z2 f3 Y( Y# z 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 ^' n8 ^ y4 ]4 m
四、声学多普勒海流剖面仪 ! N C( ~+ a9 V2 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。
- R% U" G/ {. t( j9 w% I 五、漂流浮标测流
. ^7 U( _# j" K! x* i 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。
: P) u7 K; n- t& f: P C# o 六、Marotte HS海流计
- D; V2 c, {! L6 a5 [ 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。
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澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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; B3 K+ |4 ~4 h% Q1 [# m 应用场景 7 `1 G$ }2 ~" J# g) C. ~2 ~
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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。 7 p+ I. n' d4 w! Z# b4 s
海流计特点: 使用简单+ C9 w) ^; V; B( Q1 s4 L5 `$ j6 F
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' H; ]# q" K7 O# 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
. j A: h3 G0 m/ ] 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
1 s* ?0 A0 }$ B/ p: p w5 v& h* q 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
* u0 J: u' Q* d6 E' t& 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
2 _& Z) o0 w# A6 e3 [- I" b 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。 ; U1 r- J: F o; ]
海流计的应用: 2 R _6 V& F1 [7 T3 u
-珊瑚礁的局部水动力学 : Z( c3 t2 u! X& @" U8 Z+ R8 _
-水产养殖
+ R! c0 K8 B K$ i& j; A -河流流量环境监测 2 m) @) l) d7 q' u( y
-教育
! V6 g. N$ \4 D; W+ ^1 L/ t 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。 ) p: T" I. b' J
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。
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