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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。
: L6 Y; @* Q1 I' \8 a 一、机械旋桨式海流计 * ?- N! g7 ~ C
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。
5 s. G% b, z. `$ r5 ~; L/ S 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。
. \7 J3 p$ J% d; E4 ~' r$ C. Z 二、电磁海流计 ' H) X4 c+ R0 \. J3 E
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。
9 {1 c1 u0 D9 p) m5 S) ~3 H0 b 三、声学多普勒海流计 4 ^" z) a8 N( W8 {# G# T
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。 ( g7 _% f6 T+ }7 z8 _
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。 ) n9 [4 Q9 p+ C% \
四、声学多普勒海流剖面仪 " D, L0 L3 c8 m# Z. P. t* I8 C
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。
- v$ M N* r, {/ f, m, T 五、漂流浮标测流 8 R* ?, [/ h; Q$ V5 d: X& M
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。
4 B" K2 V9 d" Q, _5 u+ k5 H9 e! [* b 六、Marotte HS海流计
& c8 j+ p3 I+ C/ { 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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! A% c/ l1 a4 H! N0 K 澳大利亚MGL公司——Marotte HS海流计
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% l% M8 c9 ~% E# X1 ~ 应用场景 2 ]4 _: N( ]% v- _# [
9 _ J8 r6 o% ?% l8 o. |3 a 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。
0 R* d0 n, u! v& N9 R+ Z 海流计特点: 使用简单& a- u m" U; ~8 g1 C4 H
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
6 _' [5 e6 J% F4 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$ |' @' |9 v8 N" X' ^' U
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) \" \6 M# a, ~4 x, h
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
; r7 A; i. L$ q( _& q9 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! \6 r2 \5 t! v! L3 ~0 J
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。 6 g1 E- {4 `8 h4 z% Z
海流计的应用:
+ X( |5 p/ B' g/ { T! `+ E" Y3 w* o -珊瑚礁的局部水动力学 $ `) ]6 E m* k! U8 b- K
-水产养殖 2 I8 f# ~ d$ W2 g, h$ E9 g
-河流流量环境监测
6 M- ] | ?- F0 H/ q W$ t -教育 . k5 @4 H# }: Y Z
海流计的实例数据:
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. U' A# n: ~: i. T) I$ T% z2 _ 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。
. m$ s, L" y$ y- y" @& ] 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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