在漂浮于水面的平臺上使用聲學(xué)多普勒海流計具有極大的技術(shù)挑戰(zhàn)。因為每次測量都需要對姿態(tài)和朝向的不斷變化進行瞬時補償，金屬組件產(chǎn)生的磁干擾以及與水下物體（如系泊索鏈）產(chǎn)生的聲波散射還可能會帶來流速和流向誤差。此外，浮標(biāo)在波浪中“晃動”，若采用寬帶模式的聲學(xué)傳感器，數(shù)據(jù)就會變得更加嘈雜，如圖 1。
圖1：寬帶不適合在搖擺浮平臺上測量海流，如圖中結(jié)果來自傳感器俯視的實時報告。該傳感器支持雙向通信，因此可以在窄帶和寬帶之間遠(yuǎn)程切換。請注意：激活寬帶模式后的數(shù)據(jù)變得更加嘈雜，傳感器的測量范圍約為 70 米。
將核心聲頻為 600 kHz 的多普勒剖面海流計（DCPS-600）安裝于漂浮在多風(fēng)北海的一艘 Sailbuoy 自主航測船。這艘約 0.6 米長的小船航行在有石油平臺的某處區(qū)域，同時該區(qū)域也部署幾臺固定在海底的仰視型聲學(xué)多普勒海流剖面儀（ADCP）。將仰視型 ADCP 數(shù)據(jù)同步與在海浪中被“推”來“推”去的俯視型 DCPS 數(shù)據(jù)進行比較（如圖 2）。我們會發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)情況兩者測量結(jié)果非常一致。從這樣一個微型的浮體上能夠成功進行海流測量，有兩個主要因素：使用了窄帶模式以及實時連續(xù)地對聲波每次測量值進行動態(tài)移動補償。
我們還評估了專門測波浪的浮標(biāo)與不同類別 “非理想”型的浮標(biāo)，同時進行波浪的測量試驗（注：非理想型浮標(biāo)指如大型導(dǎo)航平臺和波浪驅(qū)動的海面漫游浮體）。采用的測波傳感器是基于加速度計的 Motus 定向波浪傳感器，以印證先進的機械與電子降噪能力，并對非理想型浮臺的運動進行內(nèi)部動態(tài)補償。
圖2：按波高和傾斜角度過濾的深度/平均流速，來自Wullenweber et al (2022)。
歷經(jīng)長達一年多的實驗（圖 3），波高從幾厘米到18米不等，流速高達 3 節(jié)。注：Motus 傳感器有內(nèi)置的羅盤，但在磁性平臺上使用時，仍建議連接外部 GPS 羅盤進行實時方向補償。
Motus 傳感器本身內(nèi)部計算時域和頻域波浪信息，可以高效、實時地輸送數(shù)據(jù)。它還支持輸出原始數(shù)據(jù)。
2017 年 2 月至 3 月 Hm0- 峰波波向散點圖，顏色按峰波周期繪制
圖3：定向波浪信息示例。波高（按圓環(huán)刻度）、峰波周期（顏色）和波向。數(shù)據(jù)收集時間為 2017 年 2 月至 3 月的兩個月，地點為挪威西海岸。Motus 可以區(qū)分涌浪和風(fēng)浪。插圖來自 Saetre et al.（2023）。
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