|
0 |) a7 \$ r9 l
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。
6 ?$ c6 t: u D8 N 一、机械旋桨式海流计 7 t6 L2 u4 i! H0 H3 x/ s# i
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。
0 K- }0 \7 Z+ ?! N+ K; H2 n3 t$ K' r 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/ F" c2 D: D! l 二、电磁海流计
e2 `5 w: }# T v% T, T$ i8 G 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。
H" Y9 a; M! m# l% A 三、声学多普勒海流计 $ Y$ u" N2 ~" B3 I, l+ P. y
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。 , l2 d8 q8 a' H( e/ |) @, d
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 `0 `# C2 v# ^* W' o2 m 四、声学多普勒海流剖面仪 " Z! h4 {& E7 ]: M/ Z
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。
9 I! u* z* ?& I2 i; @$ x. Z 五、漂流浮标测流 5 n5 D% n: H; P( T6 D5 ~# u x$ t9 i4 x
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。 " \, i! o5 @& @& V. I
六、Marotte HS海流计 ) j# f3 e( `, E+ {1 W, n
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。 & i) G& ^: B3 z: V
2 W! u; l4 U2 v6 Y1 o- z; h* j$ z
澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
8 m$ e& s% x, C1 x6 {3 p1 ~
! J7 K; J/ b: {3 H' m* W) D ( F3 S/ R) U& x4 e/ H/ `) x# |% c
应用场景 # a; @( L! V+ A1 T
# F1 G- d- R* h; y$ y1 a7 d) s# ]
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。
3 o9 K6 I/ Q+ [' W 海流计特点: 使用简单- F0 o/ W& D. I+ z: f+ 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" W1 B1 b- q: W0 }
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6 h$ e$ b+ x8 a8 d, J
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
3 i! U5 R, }& v" {- |* u 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
" K3 _3 c: q) s, C% Z% z 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
; t( y. {* C- K$ ]3 R9 o 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。
' D: {( J( x: q6 R" t7 G+ V 海流计的应用: 6 J' a2 s: F5 j2 h$ Z' D$ ]
-珊瑚礁的局部水动力学 " u7 H. E+ D7 v
-水产养殖 , o3 R, l7 B( T& M Q. E5 W
-河流流量环境监测 0 Q) z4 }) F5 L2 z$ M0 j, m
-教育
' D1 V$ U+ ^. n' V! p 海流计的实例数据:
( Y2 a1 C: [; X) M$ L* Q
9 Y' O$ s8 X+ n- q7 X# x 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。 5 I C) ]) F9 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。 2 Z+ f$ T5 I3 F0 j. p
5 I: r) d8 l7 N$ h1 y
: L: K7 Y2 _1 q% r3 ]5 m# ]1 D% M
7 k' @6 Q/ H9 r! L) q9 G8 z1 @/ D) A. f+ {7 j9 ?
|