測流裝置是測量海流的速度和方向的儀器裝置。
基本介紹
- 中文名：測流裝置
- 分類：定點海流計和漂浮測流裝置
- 作用：測量海流的速度和方向
- 工作原理分類：旋轉式海流計和非旋轉式海流計
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測流裝置分類
測流裝置是測量海流的速度和方向的儀器裝置。分定點海流計和漂浮測流裝置兩類。
測流裝置工作原理
定點海流計 根據流速感測器的工作原理，又可分為旋轉式海流計和非旋轉式海流計兩種。
旋轉式海流計 利用海流的動能推動機械式流速感測器旋轉，根據流速感測器的轉速與流速成正比的原理測定流速，並用隨流定向的尾翼和磁羅盤確定流向。常見的機械式流速感測器有旋槳、薩沃紐斯轉子、螺旋推進器式轉子、埃克曼海流計等幾種。
非旋轉式海流計種類很多，分別利用聲、光、電、磁的原理測量海流，流速感測器中沒有隨流旋轉的部件。①聲學海流計。利用聲波在順流和逆流傳播時速度不同的原理而設計的測流儀器。海流計的換能器同時向正反兩個方向發射高頻聲脈衝，由於海流的影響，聲脈衝到達接收換能器的時間（或相位、頻率）不同，測出這一時間差（或相位、頻率差）即可求出流速。②都卜勒海流計。利用隨海水流動的懸浮粒子所散射的聲波測流儀器稱為聲學都卜勒海流計；利用雷射光束的都卜勒頻移測流的儀器稱為雷射都卜勒海流計。③電磁海流計。根據海流在磁場中運動所產生的電動勢的差異測量海流的儀器。其中測量海流在地球磁場中運動所感生的電動勢的地磁場電磁海流計(GEK),測量時兩個電極裝在長電纜末端，適用於走航測流；測量海流在人工磁場中運動所感生的電動勢的人工磁場電磁海流計，是用電極間的海水做導電體，通過固定在感測器上的電極測量，適用於定點測流。④熱線海流計。利用加熱電阻絲的熱損耗隨海流流速不同而變化的特性測量流速的儀器。一般用鍍鉑鎢絲做電阻絲,恆溫式的測出電阻絲上電流的變化,恆流式的測出電阻絲上電壓的變化，再求出流速。⑤應變片海流計。利用海流對應變片壓力的變化換算成流速的儀器。非旋轉式海流計不設尾翼，而是採用矢量測量的方法，即利用羅盤的測值，直接把互相垂直的兩個流速感測器的測值換算成流速的東西分量和南北分量，進而求出合成流速和流向。
旋轉式海流計結構簡單，成本低，但其流速感測器的慣性較大，不適用於表層和波浪區海流的測量；此外，它的轉動部件易磨損,且受海洋生物附著的影響較大,測量準確度較低，但仍然是目前用途最廣的常規測流儀器。非旋轉式海流計的電路和結構較複雜，造價較高，但它沒有機械慣性，回響較快，測量精確度較高，且對被測流場的干擾甚小，適用於準確度要求較高的場合。特別是雷射都卜勒海流計、熱線海流計和應變片海流計更適用於海流微結構的測量,例如近底層流、水-氣交界處的表面流、小尺度湍流和切變流的測量。此外，聲學都卜勒海流計還適用於走航測流，在航行過程中能測出不同水層的流速。
漂浮測流裝置 利用海中漂浮物體隨流移動的現象，通過對漂浮物體時空變化的測量來確定流速和流向的裝置。一般用漂流瓶、漂流卡、漂流繩和表面浮標等測量表面流，用漂流傘、漂流板和中性浮標等測某特定水層的海流。最原始的觀測方法是根據放出的漂流繩長度和秒表測得的時間計算流速，目測流向，或者根據漂流瓶（卡）的投放與拾到時刻的時間差和距離計算流速、流向。通常採用無線電定位技術或聲學定位技術，從船舶、飛機和衛星上跟蹤浮標的軌跡，從而測定海流。在特殊情況下，還可用特殊染料作示蹤物質，用螢光計測量或彩色照相等方法測定該物質的運動軌跡，從而計算流速和流向。
定點海流計的測量準確度較高，一般懸掛在海上固定的平台（如拋錨的船舶、錨碇浮標、石油平台等）上，測量局部海區某固定點的海流。用幾台海流計同時懸掛在潛標系統上，還可測量海流隨深度變化的規律。漂浮裝置的測量準確度較低，但卻具有大面積快速測流的能力，特別適用於大、中尺度渦旋的測量。
近年來出現的綜合自返式測流裝置，利用電磁或聲學原理，既在自動升降過程中測量不同深度層海流的瞬時值，又根據探頭漂移的距離測量海流的平均水平流速，可以快速測流。
