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8 D1 j" c j) Q* i0 o 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。 & e8 _7 J; \% W5 q& _7 [
一、机械旋桨式海流计
/ G! T# ~; x; Z1 ~9 \$ U( M* 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。
6 G$ u+ N/ h/ x6 }$ @$ f 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。
" h) j( n% z- l, r! S2 g 二、电磁海流计 6 J) j7 g9 q3 m+ h- Y
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。
3 q! S# F# \7 S& o& Z 三、声学多普勒海流计
4 ~' J: x# v# P( g! h7 W7 S 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。 . t4 x( A6 h: [& t
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。 8 A! w1 G3 B# T3 e9 c& e
四、声学多普勒海流剖面仪
2 S/ d% Y+ ]' Y6 R$ g 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。 1 ]2 F: m0 {/ H
五、漂流浮标测流 8 }. `/ P4 M' X0 w( j+ r
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。
& w. r ~5 ]: o* J 六、Marotte HS海流计
6 ?! g# Z( }4 U' E 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。 7 }1 e# T8 y' s5 {7 q9 E7 [! E
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澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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" F$ q+ ?' k) D0 E 应用场景 - Q; p" [, A Z( v* Y1 N
D& B/ |2 w, M! y# \ 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。
5 X5 n! e3 w5 H2 X/ x$ a0 B 海流计特点: 使用简单3 n- H; g) P- [' R0 Q' t
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$ Z% H9 a6 z* }4 T, C: V/ U R4 C
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! }8 _6 y$ A% E1 L
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
: V, F; K X b% g0 v 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2 A4 C, y3 a/ U6 o7 P% K3 I$ V
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
& c- |: @& s# }( S$ A0 Q 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。
# V3 g5 r8 l! Q$ M 海流计的应用: 5 m2 M; n- K- U/ l* x
-珊瑚礁的局部水动力学 ! y$ y9 b0 M" d2 K4 B: h/ H
-水产养殖
, F# ^; J& l0 T( \9 E. _% E% D -河流流量环境监测
9 O/ Z$ y& }7 O) ?, Z8 g -教育
: Y# x- [! x7 D( B7 g 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。 a6 f# C1 Z" X) f; M
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。 : i: \; O3 ?5 I7 K; t9 ~
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