專利名稱：波浪和潮位測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海水波浪、潮位的測(cè)試裝置，特別是涉及一種波浪和潮位測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
在水文、航海、氣象等領(lǐng)域都大量用到海水波浪、潮位測(cè)試儀，目前波浪及潮位的測(cè)試方法除了目測(cè)法外，主要有聲學(xué)測(cè)波法、壓力式測(cè)波法、雷達(dá)測(cè)波法，水上浮標(biāo)技術(shù)測(cè)波等。目測(cè)法受人為因素影響較大，目測(cè)精度較低，現(xiàn)在較少應(yīng)用。聲學(xué)測(cè)波是將傳感器安裝在海上平臺(tái)，傳感器向下垂直發(fā)射聲脈沖，通過測(cè)傳感器至水面距離，得到波浪特征。波浪的破碎產(chǎn)生的浪花及下雨等都會(huì)對(duì)測(cè)量效果產(chǎn)生影響。壓力式測(cè)波法雖在工程上得到應(yīng)用，但仍存在一些不足，如壓力波與表面波之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系仍處在半理論半經(jīng)驗(yàn)狀態(tài)，儀器所反演出的表面波的準(zhǔn)確度仍存在一些問題。雷達(dá)測(cè)波是通過獲取海浪圖象，進(jìn)行空間-頻率轉(zhuǎn)換和波浪譜分析得到波浪特征。水上浮標(biāo)技術(shù)測(cè)波法是利用重力加速度進(jìn)行波浪測(cè)試。上述測(cè)波方法及裝置大多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，并且很多方法不是直接測(cè)量，而是通過一定轉(zhuǎn)換間接獲得波浪信息，在轉(zhuǎn)換過程中不可避免地出現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)換誤差。與上述測(cè)波法及裝置所不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)的波浪和潮位測(cè)
試裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
本發(fā)明是一種波浪和潮位測(cè)試裝置，它包括固定架、若干探針裝置、數(shù)據(jù)采集板、計(jì)算機(jī)；所述的固定架下端固定在水底，上端露出水面；所述的若干探針裝置等間距安裝在固定架上部，通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集板相連，數(shù)據(jù)采集板與計(jì)算機(jī)相連。所述的探針裝置由兩根不銹鋼金屬探針和一個(gè)外套組成；所述的兩根不銹鋼金屬探針間隔、平行穿置在外套內(nèi)且不銹鋼金屬探針的兩端伸出外套，在兩根不銹鋼金屬探針與外套之間填充絕緣材料，不銹鋼金屬探針的一端通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集板相連，不銹鋼金屬探針的另一端為電壓信號(hào)探測(cè)端，不銹鋼金屬探針表面大部涂有絕緣漆，僅探測(cè)端裸露。所述的探針裝置安裝在固定架上時(shí)，探針裝置的兩個(gè)不銹鋼金屬探針?biāo)谄矫婵杀３衷谒矫嫔匣蛟谂c水平成任一角度的面上。所述的固定架為一根立柱，其垂直固定在海洋平臺(tái)上。采用上述方案后，由于本發(fā)明主要利用若干探針裝置來獲得波浪特征及潮位信息，且所采用的探針裝置由兩根不銹鋼金屬探針和一個(gè)外套等組成，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)，并可對(duì)波浪及潮位進(jìn)行在線實(shí)時(shí)測(cè)量及監(jiān)測(cè)。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明探針裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明浸泡在海水中的探針裝置的電壓信號(hào) 圖4是本發(fā)明暴露在空氣中的探針裝置的電壓信號(hào) 圖5是本發(fā)明間斷浸泡在海水中的探針裝置的電壓信號(hào)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明是一種波浪和潮位測(cè)試裝置，它包括固定架1、若干探針裝置
2、數(shù)據(jù)采集板3、計(jì)算機(jī)4。所述的固定架I為一根立柱，其下端固定在水底，上端露出水面。所述的固定架I也可以垂直固定在海洋平臺(tái)上。所述的5個(gè)探針裝置2等間距安裝在固定架I的上部，通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集板3相連，數(shù)據(jù)采集板3與計(jì)算機(jī)4相連。如圖2所示，所述的探針裝置2由兩根不銹鋼金屬探針21和一個(gè)外套22組成。所述的兩根不銹鋼金屬探針21間隔、平行穿置在外套22內(nèi)且不銹鋼金屬探針21的兩端伸出外套22，在兩根不銹鋼金屬探針21與外套22之間填充絕緣材料23 (如用樹脂澆鑄成圓柱型或采用其他絕緣填充物固定于一個(gè)外套22內(nèi))，不銹鋼金屬探針21的一端通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集板3相連，不銹鋼金屬探針21的另一端為電壓信號(hào)探測(cè)端，不銹鋼金屬探針21表面大部涂有絕緣漆，僅探測(cè)端裸露。如圖1所示，所述的探針裝置2安裝在固定架I上時(shí)，探針裝置2的兩個(gè)不銹鋼金屬探針21所在平面可保持在水平面上或在與水平成任一角度的面上。本發(fā)明的工作的原理:
當(dāng)探針裝置2浸泡在海水中時(shí)，由于海水導(dǎo)電率極高，因此探針裝置2的兩個(gè)頭部裸露的不銹鋼金屬探針21之間具有一個(gè)很小的電壓信號(hào)V1 ;當(dāng)兩根不銹鋼金屬探針21在空氣中時(shí)，由于空氣絕緣，因此兩根不銹鋼金屬探針21具有一個(gè)很高的電壓信號(hào)Vm ;當(dāng)兩根不銹鋼金屬探針21間斷浸泡在海水中時(shí)，則兩根不銹鋼金屬探針21的電壓信號(hào)會(huì)間歇高低變化，對(duì)兩根不銹鋼金屬探針21的電壓信號(hào)V進(jìn)行連續(xù)采集，則不同情況下雙頭電導(dǎo)探針的兩個(gè)裸露金屬探針的電壓信號(hào)隨時(shí)間的變化如圖3至圖5所示。如圖1所示，本發(fā)明布置了 5個(gè)探針裝置2，其中探針裝置202至探針裝置204的3個(gè)雙頭探針在波浪的振蕩范圍內(nèi)，它們的電壓信號(hào)會(huì)高低間歇變化，電壓信號(hào)會(huì)如圖5所示；探針裝置21位于波峰以上，始終暴露在空氣中，則探針裝置201的信號(hào)始終為高電壓，電壓信號(hào)會(huì)如圖4所示；探針裝置205位于波谷以下，始終浸泡在水中，則探針裝置205的信號(hào)始終為低電壓，電壓信號(hào)會(huì)如圖3所示。因此，波高H可近似表達(dá)為探針裝置202至探針裝置204之間的間距，由于探針裝置2在固定架I (立柱)上等距離安裝，兩個(gè)相鄰探針裝置2之間的距離為d，對(duì)于實(shí)例圖，則波高H近似等于2d。波浪周期可由探針裝置202至探針裝置204之間的任意一個(gè)探針裝置2的電壓信號(hào)隨時(shí)間的變化獲得，顯然波浪周期T為連續(xù)出現(xiàn)的兩個(gè)相鄰高電壓信號(hào)的時(shí)間間距(見圖5 )。
本發(fā)明裝置也可獲得潮位(或水位)隨時(shí)間的變化規(guī)律。潮位的定義為海水自由液面距離固定基面的高度。假定安裝時(shí)保證某一探針裝置2位置高度為固定基面(如圖2探針裝置205所在位置為固定基準(zhǔn)面)，海水自由液面取波峰與波谷的平均值，針對(duì)實(shí)施圖，則潮位高F= (3d+d)/2=2d。對(duì)潮位隨時(shí)間連續(xù)采集，便可獲得潮位隨時(shí)間的變化規(guī)律。以上的數(shù)據(jù)采集及計(jì)算均可由計(jì)算機(jī)4編程完成，能夠方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)測(cè)量及監(jiān)測(cè)。需要說明的是，本發(fā)明的測(cè)量精度取決于探針裝置2的數(shù)目及安裝間距，在固定架I (立柱)上安裝的探針裝置2數(shù)目越多，探針裝置2之間距離越小，則測(cè)試精度越高，具體不銹鋼金屬探針21數(shù)目及間距可根據(jù)實(shí)際情況及測(cè)量精度要求確定。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，探針裝置的數(shù)量可根據(jù)需要而定，故不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種波浪和潮位測(cè)試裝置，其特征在于:它包括固定架、若干探針裝置、數(shù)據(jù)采集板、計(jì)算機(jī)；所述的固定架下端固定在水底，上端露出水面；所述的若干探針裝置等間距安裝在固定架上部，通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集板相連，數(shù)據(jù)采集板與計(jì)算機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪和潮位測(cè)試裝置，其特征在于:所述的探針裝置由兩根不銹鋼金屬探針和一個(gè)外套組成；所述的兩根不銹鋼金屬探針間隔、平行穿置在外套內(nèi)且不銹鋼金屬探針的兩端伸出外套，在兩根不銹鋼金屬探針與外套之間填充絕緣材料，不銹鋼金屬探針的一端通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集板相連，不銹鋼金屬探針的另一端為電壓信號(hào)探測(cè)端，不銹鋼金屬探針表面大部涂有絕緣漆，僅探測(cè)端裸露。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波浪和潮位測(cè)試裝置，其特征在于:所述的探針裝置安裝在固定架上時(shí)，探針裝置的兩個(gè)不銹鋼金屬探針?biāo)谄矫婵杀３衷谒矫嫔匣蛟谂c水平成任一角度的面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪和潮位測(cè)試裝置，其特征在于:所述的固定架為一根立柱，其垂直固定在海洋平臺(tái)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種波浪和潮位測(cè)試裝置,它包括固定架、若干探針裝置、數(shù)據(jù)采集板、計(jì)算機(jī)；所述的固定架下端固定在水底，上端露出水面；所述的若干探針裝置等間距安裝在固定架上部，通過信號(hào)線與數(shù)據(jù)采集板相連，數(shù)據(jù)采集板與計(jì)算機(jī)相連。由于本發(fā)明主要利用若干探針裝置來獲得波浪特征及潮位信息，且所采用的探針裝置由兩根不銹鋼金屬探針和一個(gè)外套等組成，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)，并可對(duì)波浪及潮位進(jìn)行在線實(shí)時(shí)測(cè)量及監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01F23/00GK103196515SQ20131011408
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者張軍, 何宏舟, 楊紹輝, 胡玉生 申請(qǐng)人:集美大學(xué)