理论教育 压力式验潮仪原理:实用指南

压力式验潮仪原理:实用指南

时间:2023-09-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:压力式验潮仪是一种较新型的验潮设备,目前已逐渐成为常用的验潮设备,它是将验潮仪安置于水下固定位置,通过检测海水的压力变化而推算出海面的起伏变化。机械式水压验潮仪主要由水压钟、橡皮管、U形水银管和自动记录装置组成。压力式验潮仪所采用的测压部件——压力传感器,又分为表压型和绝压型,其工作原理略有不同,但其基本测量原理是一样的,即检测出海水的静压力,将压力换算成水位。

压力式验潮仪原理:实用指南

压力式验潮仪是一种较新型的验潮设备,目前已逐渐成为常用的验潮设备,它是将验潮仪安置于水下固定位置,通过检测海水的压力变化而推算出海面的起伏变化。按结构可以分为机械式水压验潮仪和电子式水压眼验潮仪。机械式水压验潮仪主要由水压钟、橡皮管、U形水银管和自动记录装置组成。电子式水压眼验潮仪主要由水下机、水上机、电缆数据链等部分组成。

压力式验潮仪的适用范围较前几种验潮仪要广,不需要打井建站,无须海岸作依托,不仅适用于沿岸、码头,而且对于远离岸边及较深的海域的验潮,它同样能胜任。对于海测部队的验潮作业机动、灵活,且要求时间较短(一般为1~2月)的应用场合,这种验潮仪较为合适。

压力式验潮仪所采用的测压部件——压力传感器,又分为表压型和绝压型,其工作原理略有不同,但其基本测量原理是一样的,即检测出海水的静压力,将压力换算成水位。其公式为

式中,h为水深,cm;p为海水静压力,g/cm;d为海水的密度,g/cm,是海水温度、盐度的函数。(www.daowen.com)

验潮仪以一定的时间间隔定时启动工作,由此可测出不同时刻的水位,这些不同时刻的水位值就是潮汐数据。但对于不同类型的传感器,具体计算方法也有所不同,表压型传感器由于直接测出海水的静压力,因此水位可直接按式(5.29)计算,而绝压型传感器所测压力并非海水静压力,而是海水与大气压的合成压力,因此其计算公式应为

式中,h为水深,cm;p为检测的压力,Pa;p°为检测点检测时的大气压,Pa;d为海水的密度,g/cm。

压力式验潮仪的第一个特点是(以海军海洋测绘研究所研制的便携式验潮仪和自动验潮仪为例)适应性强,测量水深为0~200m,能适应不同深度的海区,即使海面结冰也仍能验潮。在较浅水域,一般小于10m时,可安装水尺,将验潮仪与水尺安装在一起,零点归算到水尺上,通过联测的方法找到大地基准面与水尺零点的关系,从而找到验潮仪零点与大地基准面的关系。同时还可将验潮仪的数据通过无线发射的方式由其天线发射出去,使10km内的用户均能实时收到潮汐数据。当在较深水域验潮时,可使验潮仪工作在自容状态,按预置的时间间隔定时启动工作,测得的潮汐数据记在仪器内部的存储器中,待测量任务结束后,由潜水员将设备捞出,再通过接口读出所记的潮汐数据。水深过深,潜水员无法打捞的水域,可在验潮仪上加装声学释放器,测量任务要结束打捞时,通过声代码发射接收机,向验潮仪发出声指令,验潮仪在接到指令后,控制声学释放器释放,自动脱钩上浮到海面。第二个特点是精度高,压力测量精度可达0.1%FS。其缺点是设备工作于自容方式时,设备没有电缆通到水上,因此其供电只能靠电池,由于其有水密要求,因此更换电池不方便,其次是这种验潮仪较声学式验潮仪成本高。压力式验潮仪数据在计算时如果已进行了联测,即找到了验潮仪零点与大地基准面的关系,就可直接将潮汐数据归算到任一已知基准面(如黄海平均海平面)。如果布放点水深较深,无法进行联测,则验潮仪的工作时间应长一些,一般为半个月或一个月甚至更长,对长时间的潮汐数据进行处理,算出调和常数,找出整个测量期间的平均海面。以此面作为基准面给出潮汐数据。

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