一種波浪檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于海洋工程領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種波浪檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在海洋工程中，波浪會(huì)在水工建筑物上反射，準(zhǔn)確獲得反射波的特征參數(shù)對海洋 工程建筑物的設(shè)計(jì)具有重要的意義。同時(shí)，在海洋工程物理模型試驗(yàn)中，反射波會(huì)在造波板 上發(fā)生二次反射，消除二次反射也需要對入反射波進(jìn)行分離。常見的入反射波分離方法有 基于波高測量的兩點(diǎn)法和Ξ點(diǎn)法。運(yùn)兩種方法均是通過記錄水槽不同斷面的水面過程進(jìn)行 入反射分離，運(yùn)兩種方法存在幾個(gè)缺點(diǎn)，一是由于存在奇異點(diǎn)，因此對波高儀的布置間距有 一定的限制；二是有適用頻帶限制，對于周期較長的重力波適用性不強(qiáng);Ξ點(diǎn)法雖然適用頻 率范圍更廣，但仍無法獲得入射波和反射波的水面過程，也就無法準(zhǔn)確地進(jìn)行波浪統(tǒng)計(jì)分 析。為克服上述方法的不足，本發(fā)明提出了一種基于流速和波高測量的波浪檢測系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種波浪檢測系統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種波浪檢測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)采集器、波高儀和流速儀，所述波高儀 的一端露出液面一端浸入流體中，所述流速儀位于流體中，所述波高儀和流速儀布置于同 一斷面，所述數(shù)據(jù)采集器收集所述波高儀和流速儀反饋的信號，并傳遞給所述數(shù)據(jù)處理器。
[0006] 進(jìn)一步的，所述流速儀的采樣頻率大于20監(jiān)。
[0007] 進(jìn)一步的，所述流速儀為小威龍流速儀、電磁流速儀。
[000引進(jìn)一步的，所述波高儀的采樣頻率大于20監(jiān)。
[0009] 進(jìn)一步的，所述波高儀可采用電阻式或電容式波高傳感器。
[0010] 進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理器為計(jì)算機(jī)。
[0011] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0012] 本系統(tǒng)精度高、適用范圍廣、儀器布置靈活，能夠得到入射波和反射波的時(shí)域過程 曲線，適用于規(guī)則波和不規(guī)則波，有效提高了波浪模型試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù) 運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0014] 圖1是本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖中；
[0016] 1、數(shù)據(jù)處理器2、數(shù)據(jù)采集器3、波高儀4、流速儀5、水槽
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描 述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明 中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可 W相互組合。
[0018] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)W便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可W 采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的 情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0019] 其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表 示裝置件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不 應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及高度的Ξ維空間尺寸。
[0020] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中屯、"、"縱向橫向上"、"下"、 "前"、"后V'左'、"右V'豎曹'、"水甲V'頂'、"底V'胖V'外"等指示的方位或位置關(guān)系為 基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗 示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對 本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語"第一"、"第二"等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相 對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"等的特征可 W明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，"多個(gè)" 的含義是兩個(gè)或兩個(gè)W上。
[0021] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相 連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可W是固定連接，也可W是可拆卸連接，或一體地連接;可 W是機(jī)械連接，也可W是電連接;可W是直接相連，也可W通過中間媒介間接相連，可W是 兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可W通過具體情況理解上述術(shù)語 在本發(fā)明中的具體含義。
[0022] 本發(fā)明提供的提出了一種基于流速和波高測量的波浪檢測系統(tǒng)的主要原理如下： 由波浪理論可知，波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)水平分速度與水面過程之間存在表(1)的運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系：
[0025] 公式中U為水平流速，η為水面過程，k為波數(shù)，ω為角頻率，Ku表征下層水質(zhì)點(diǎn)和表 層水質(zhì)點(diǎn)流速之間的比例關(guān)系，稱為速度響應(yīng)因子。將上述運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系式進(jìn)行傅里葉變換 可得頻域上的流速與水面過程關(guān)系，如下式所示。
[0026]
(3)
[0027] 因此，入射波和反射波分別能表示為：
[0030] 由于實(shí)測水面過程為入射波水面過程和反射波水面過程的疊加，在頻域上可表示 為入射波和反射波的疊加，如式(6)所示：
[0031] Fn=Fn,i+Fn,r (6)
[0032] 其中下標(biāo)i表示入射波，r表示反射波。
[0033] 同理水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)水平分速度在頻域上存在式(7)表示的關(guān)系：
[0034] Fu = Fu,i+Fu,r (7)
[0035] 聯(lián)立式(4)、（5)、（6)和(7)則可W得到入射波和反射波在頻域上的值，如式(8)和 (9)式所示。
[0038] 由于完整的保留了實(shí)部和虛部，町的模表征了波的振幅，實(shí)部和虛部的比值表征 了波的相位角，所W對其進(jìn)行傅里葉逆變換即可得到水面過程線。
[0039] 如圖1所示，本發(fā)明包括數(shù)據(jù)處理器(計(jì)算機(jī))1、數(shù)據(jù)采集器2、波高儀3、流速儀4和 水槽5,所述水槽長45m、寬Im、高Im，所述波高儀3為電阻式波高傳感器，安裝在所述水槽5的 內(nèi)壁上，且所述波高儀3-半露出水面一半浸入水中，所述流速儀4為小威龍流速儀，安裝于 所述波高儀3所處斷面的中間位置，且所述流速儀4的測量探頭距水槽底部20cm，所述數(shù)據(jù) 采集器2收集所述波高儀3和流速儀4反饋的信號，并傳遞給所述數(shù)據(jù)處理器1。
[0040] 試驗(yàn)時(shí)，所述波高儀3和流速儀4的采樣頻率均為20化，同時(shí)開啟并同步測量所在 斷面的波高過程值和流速值，并通過所述數(shù)據(jù)采集器2傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，經(jīng)過式（1)~(9)的 計(jì)算，利用傅立葉變換和傅立葉逆變換技術(shù)，分析記錄的波高過程曲線和水平流速過程曲 線，得到入射波和反射波的時(shí)域過程曲線，計(jì)算得到波浪的特征參數(shù)。
[0041] W上對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例， 不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等， 均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種波浪檢測系統(tǒng)，其特征在于:包括數(shù)據(jù)處理器（1)、數(shù)據(jù)采集器(2)、波高儀(3)和 流速儀(4)，所述波高儀(3)的一端露出液面一端浸入流體中，所述流速儀(4)位于流體中， 所述波高儀(3)和流速儀(4)布置于同一斷面，所述數(shù)據(jù)采集器(2)收集所述波高儀(3)和流 速儀(4)反饋的信號，并傳遞給所述數(shù)據(jù)處理器(1)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述流速儀(4)的采樣頻率大于 20HZ。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的波浪檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述流速儀(4)為小威龍流速儀、 電磁流速儀。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波浪檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述波高儀(3)的采樣頻率大 于20HZ。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的波浪檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述波高儀(3)可采用電阻式或 電容式波高傳感器。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波浪檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理器（1)為計(jì)算 機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種波浪檢測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理器、數(shù)據(jù)采集器、波高儀和流速儀，所述波高儀的一端露出液面一端浸入流體中，所述流速儀位于流體中，所述波高儀和流速儀布置于同一斷面，所述數(shù)據(jù)采集器收集所述波高儀和流速儀反饋的信號，并傳遞給所述數(shù)據(jù)處理器。本發(fā)明的有益效果是：本系統(tǒng)精度高、適用范圍廣、儀器布置靈活，能夠得到入射波和反射波的時(shí)域過程曲線，適用于規(guī)則波和不規(guī)則波，有效提高了波浪模型試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01M10/00
【公開號】CN105486487
【申請?zhí)枴緾N201511035167
【發(fā)明人】陳松貴, 柳葉, 周然, 陳漢寶, 劉堃, 張二林, 趙洪波, 彭士濤, 趙海亮, 左志剛
【申請人】交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月31日