[发明专利]一种波浪监测系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种波浪监测系统及其工作方法，所述的系统包括波浪监测装置、外置电路、数据采集装置和PC机。所述波浪监测装置依次经外置电路、数据采集装置连接到PC机；所述波浪监测装置包括基体、电极、聚四氟乙烯膜和导线，所述电极贴于基体外表面，所述聚四氟乙烯膜贴于电极表面。本发明能实时监测出某点处波浪的运动状态以及船体、海工装备体表面的波浪信息，信息包括波浪频率以及幅值。当水运动到波浪监测装置表面时，基于摩擦纳米发电机的固液接触带电原理，会在外置电路中电阻两端产生电压信号输出，数据采集装置以及PC机可完成对输出信号的实时采集、处理、显示和储存，实现对某点、船体、海工装备体表面的波浪运动状态的实时监测。

技术领域

本发明涉及智能监测领域，尤其涉及一种能够实时显示波浪运动状态的波浪监测系统。

背景技术

海浪、海流和潮汐是海洋中海水的重要运动形式。在海洋环境监测的所有要素中，波浪是最基本最重要也是最复杂的一种运动形式。它在海洋工程建设、航海安全及海洋灾害预警具有十分重要的地位。因此，及时获得精确的波浪监测信息，意义重大。目前关于波浪监测传感器的主要研究有水下波浪测量仪和重力式测波仪，水下波浪测量仪包括安装在固定平台上的压力仪以及水下浮体上的流速仪。重力式测波仪一般用于海面上，通过测量浮筒升沉高度、斜度或水平位移的一种测波仪器。这些仪器都是利用固有平台来跟踪波浪运动，具有结构复杂、体积庞大、测量分辨率低等缺点；目前的波浪监测方法无法监测海工装备体以及船体表面的波浪信息，所以研究波浪信息监测装置具有重大意义。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种结构简单、测量分辨率高且能实时显示波浪运动状态的波浪监测系统及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种波浪监测系统，包括波浪监测装置、外置电路、数据采集装置和PC机。

所述波浪监测装置依次经过外置电路、数据采集装置连接到PC机。

所述波浪监测装置包括基体、电极、聚四氟乙烯膜和导线，所述电极贴于基体外表面，所述聚四氟乙烯膜贴于电极表面、完全覆盖电极并使电极密封。所述导线一端连接电极、另一端与外置电路连接。

所述电极为金属电极，所述电极呈长条形。

所述电极的材料包括金、银、铂、铝、镍、铜、钦或铬，或者为含有金、银、铂、铝、镍、铜、钦和铬的一种或多种的合金材料。

所述聚四氟乙烯膜具有超疏水性的微纳结构层，具有自清洁的功能。所述微纳结构层包括纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和或微米球状结构，或者由纳米线、纳米管、纳米颗粒、纳米棒、纳米花、纳米沟槽、微米沟槽、纳米锥、微米锥、纳米球和或微米球状结构形成的阵列。

所述基体为壳管式结构，壳管式结构的底部密封、中间具有空气层。

所述波浪监测装置工作时垂直放置于液体中。

所述外置电路包括电阻，所述电阻一端通过导线与波浪监测装置连接、另一端接地或连接船体表面或连接海工装备表面。

进一步地，所述液体为淡水、去离子水、海水或NaCl水溶液。

进一步地，所述聚四氟乙烯膜的材料用聚全氟乙丙烯、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚酞亚胺、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或苯胺甲醛树脂代替。

进一步的，所述基体用平板结构、圆柱结构或圆管结构代替。

进一步地，所述波浪监测装置有多个，多个波浪监测装置沿垂直中心线布置成环形监测阵列，用于监测同一位置多个方向的波浪。

进一步的，所述波浪监测装置有多个，多个波浪监测装置沿船体、海工装备体表面垂直布置，用于监测船体、海工装备体表面的波浪信息。