球式水面波浪測試裝置及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水面波浪參數(shù)測試領(lǐng)域，具體是一種球式水面波浪測試裝置及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，常用攝像等方法來測得波浪的形狀、高度和長度，由于上述方法不能實時連續(xù)自動測得水面波浪的參數(shù)，導(dǎo)致難以獲得準確的水庫、池塘水面波浪的水文資料。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種球式水面波浪測試裝置及測試方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)水面波浪測試方法存在的問題。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
球式水面波浪測試裝置，其特征在于:包括浮控器，浮控器水平中心線一端通過錨鏈連接有錨頭，浮控器水平中心線另一端通過電纜繩連接有波浪測試球，浮控器安置在水庫、池塘的水面測試點上并順著水面波浪方向漂浮于水面，所述錨頭錨于水底的土里，所述波浪測試球亦順著水面波浪方向漂浮于水面，且波浪測試球隨水面波浪起伏而變位；
所述波浪測試球包括圓球形狀的球殼，球殼的頂部開口并蓋合有頂蓋，由頂蓋封閉球殼內(nèi)部形成封閉的工作腔，在球殼內(nèi)的底部中心部位設(shè)置有基座，基座頂面水平設(shè)置有底板，基座頂面的底板上設(shè)置有彼此相對的前立板和后立板，前立板和后立板均與所述的底板頂面垂直，前立板和后立板的頂部水平連接有連接板，由所述的底板、前立板、連接板和后立板構(gòu)成□形的框架；
在所述的前立板和后立板之間設(shè)置有豎擺板和橫擺板，豎擺板安置于橫擺板頂面的中間，豎擺板兩側(cè)通過銷軸活動支承于所述前立板和后立板的上部，構(gòu)成丄形狀的擺架，所述擺架隨波浪測試球向左右兩側(cè)的傾斜而擺動；在豎擺板的右側(cè)面上安置有波浪傳感器b，在橫擺板上的左后部位豎直安置有波高傳感器，在底板上的右前部位設(shè)置有磁鐵擋塊a，在底板上的左前部位設(shè)置有磁鐵擋塊b，所述磁鐵擋塊a和磁鐵擋塊b與所述的橫擺板有相等的間距，且磁鐵擋塊a和磁鐵擋塊b的N極均朝向所述的橫擺板；在所述橫擺板的右側(cè)面上安置有磁鐵a，所述磁鐵a的N極朝向磁鐵擋塊a，在所述橫擺板的左側(cè)面上安置有磁鐵b，所述磁鐵b的N極朝向磁鐵擋塊b，所述的磁鐵擋塊a、磁鐵a、磁鐵b、磁鐵擋塊b均位于橫擺板的同一擺線上；在所述豎擺板左側(cè)面的中前部位安置有磁鐵C，在所述前立板內(nèi)側(cè)面的中部安置有霍爾元件a，所述的磁鐵c隨豎擺板向左右兩側(cè)的擺動來接近或離開霍兒元件a，構(gòu)成了所述的波浪傳感器a ;在所述的頂蓋上設(shè)置有發(fā)光指示器，在所述球殼外壁的前部安裝有電纜繩接頭，在所述球殼外壁的后部有設(shè)置配重。
[0005]所述的球式水面波浪測試裝置，其特征在于:所述的波浪傳感器b包括直桿狀的擺桿，擺桿的上部有銷軸，擺桿的下端有擺墜，擺桿上部的銷軸支承于所述豎擺板右側(cè)面上部的中間，擺桿隨波浪測試球向前后方向的傾斜而擺動；在所述豎擺板右側(cè)面上部的前方設(shè)置有磁鐵擋塊C，在所述豎擺板右側(cè)面上部的后方設(shè)置有磁鐵擋塊d，在所述擺桿右側(cè)面的上部安置有磁鐵d，所述的磁鐵擋塊c和磁鐵擋塊d與所述的磁鐵d有相等的間距，所述的磁鐵擋塊C的N極朝向磁鐵d，磁鐵d的N極朝向磁鐵擋塊C，所述的磁鐵擋塊d的S極朝向磁鐵d，磁鐵d的S極朝向磁鐵擋塊d，在所述磁鐵d與磁鐵擋塊d之間的豎擺板右側(cè)面上安置有霍爾元件b，所述的磁鐵擋塊C、磁鐵d、霍爾元件b、磁鐵擋塊d均位于擺桿的同一擺線上，所述的磁鐵d隨豎擺板向前后方向的擺動來接近或離開霍兒元件b，以及所述的擺桿、磁鐵d、霍爾元件b、磁鐵擋塊C、磁鐵擋塊d隨豎擺板向左右兩側(cè)擺動。
[0006]所述的球式水面波浪測試裝置，其特征在于:所述的波高傳感器包括圓直管狀的管體，在管體的底端設(shè)置有底座，在管體內(nèi)的中間設(shè)置有懸浮架，在管體的頂端設(shè)置有調(diào)制蓋，在管體內(nèi)的底座上安置有磁鐵e，磁鐵e的N極朝向懸浮架，在所述懸浮架的中心安置有磁鐵f，磁鐵f的N極朝向底座，在所述懸浮架的周邊沿管體中心線方向有若干道通氣槽，在所述管體內(nèi)的調(diào)制蓋底面中心安置有霍爾元件C，在所述調(diào)制蓋內(nèi)安置有磁鐵g，所述的霍爾元件c與磁鐵g之間有間距，磁鐵g的S極朝向懸浮架，所述的磁鐵e、磁鐵f、霍爾元件c和磁鐵g均位于管體中心線上，當所述的波高傳感器沿管體中心線方向受到波動時，所述的懸浮架沿管體中心線方向來回移動，所述的磁鐵f接近或離開所述的霍兒元件C。
[0007]一種球式水面波浪測試方法，其特征在于:包括以下步驟:
(1)在水庫、池塘的岸邊建立水面波浪測試站，在該站內(nèi)安置水面波浪測試儀和接收天線；
(2)在波浪實驗室把球式水面波浪測試裝置放入實驗池內(nèi)，按照不同的風浪強度等級對球式水面波浪測試裝置進行標定實驗后，把波浪傳感器a、波浪傳感器b和波高傳感器的標定參數(shù)輸入水面波浪測試儀；
(3)把球式水面波浪測試裝置的錨頭、錨鏈、浮控器、電纜繩和波浪測試球都吊運到船上，由船只駛到江、河、湖泊的水面波浪監(jiān)測點，用錨鏈把錨頭與浮控器連接，用電纜繩把浮控器與波浪測試球連接后，把錨頭錨于水底，再用吊機把浮控器和波浪測試球吊入水中；
(4)遙控打開浮控器上的工作開關(guān)，視波浪測試球的發(fā)光指示器發(fā)出指示，以及水面波浪測試儀接收到浮控器輸出的無線信號進行調(diào)試，待球式水面波浪測試裝置的調(diào)試達設(shè)計要求時，便可進行水庫、池塘水面波浪的測試。
[0008]在所述浮控器的頂面上沿中心線方向有導(dǎo)向板，在錨鏈的牽引下能自動順波浪方向漂浮于水面。該浮控器上有光伏板、水溫傳感器和控制器等設(shè)備，所述的光伏板為波浪測試球等供電，所述的控制器把波浪測試球測得的波浪參數(shù)無線傳輸給地面上的水面波浪測試儀。
[0009]本發(fā)明中的球式水面波浪測試裝置基于以下工作原理:為了定點測試出水庫、池塘的水面波浪參數(shù)，將錨頭、錨鏈、浮控器、電纜繩和波浪測試球依次連接，并把錨頭錨于測試點的水底，球式水面波浪測試裝置在風和水流的作用下，以及浮控器導(dǎo)向板的導(dǎo)向下能順水面波浪方向飄動，使球式水面波浪測試裝置準確地定位進行測試。球式水面波浪測試裝置的波浪測試球采用了圓球形、重量輕、對稱、漂浮、柔性電纜繩連接的結(jié)構(gòu)，能隨波浪的起伏變位。在波浪測試球內(nèi)安置了波浪傳感器a、波浪傳感器b和波高傳感器，該些傳感器利用波浪測試球在水面上的順水面波浪方向傾斜、垂直水面波浪方向傾斜、抬高或降落的變位來測試出波浪的參數(shù)。波浪傳感器a的擺架、波浪傳感器b的擺桿、波高傳感器的懸浮架均利用磁鐵極性特性(即兩磁鐵的同極相斥)，形成彈性支撐力來保持平衡和消除抖動的。波浪傳感器a、波浪傳感器b、波高傳感器均應(yīng)用霍爾元件對磁場強度的霍爾效應(yīng)來輸出傳感信號的。波浪測試球是按規(guī)定時間段采集湖泊水面波浪的數(shù)據(jù)，然后把傳感信號輸出給浮控器，由浮控器無線發(fā)射給岸上的水面波浪測試儀，經(jīng)波浪實驗室標定值和計算機專用軟件進行處理與分析，便能實時連續(xù)獲得波浪的形狀、高度、長度和頻率。
[0010]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:本發(fā)明提出了一種球式水面波浪測試裝置，該測試裝置的波浪傳感器a、波浪傳感器b和波高傳感器，均利用磁極特性形成無剛度彈性約束和傳感源，提高了該些傳感器的靈敏度和集成度，該些傳感器經(jīng)波浪實驗室標定和計算機專用軟件處理的配合，能實時連續(xù)測試水庫、