[发明专利]一种窄缝共振式波浪周期测量装置

说明书

本发明公开了一种窄缝共振式波浪周期测量装置，用于波浪周期的测定。主要结构包括迎波体、背波体、窄缝、透波孔、连通管、标尺、握把等。迎波体、背波体与处于中间的窄缝共同组成一窄缝共振系统，装置下部的透波孔使波浪通过，并与窄缝内的水体产生水动力相互作用。连通管和标尺用于对波浪周期的测量。本发明的装置竖直探入待测波浪中一定深度，入射波浪通透波孔，与窄缝内水体发生水动力作用，当窄缝内水体波高达到最大时，窄缝内水体的固有振荡周期与入射波浪周期一致，连通管气水界面所对齐的标尺的刻度即指示为入射波浪的周期。本发明具有原理新颖、简单可靠、便携性好、免维护的显著优势，为波浪要素的快速测量提供便利。

技术领域

本发明属于波浪参数测定仪器或装置领域，尤其涉及一种窄缝共振式波浪周期测量装置。

背景技术

在船舶、海洋工程的设计建造及水动力学模型实验中，波浪要素的测定是最重要、最复杂的内容之一。波浪要素是用于表征波浪的大小和形状，主要包括波高、波长、周期等。其中，波浪周期是指两相邻波峰(或波谷)经过一个固定观测点所需的时间，其值等于波长与波速的商，用T表示，单位为秒(s)。目前，对于波浪要素的测量装置或方法主要有目测法、波浪方向浮标法、压力式测波法、光学测波法、声学测波法和雷达测波法等。但这些波浪要素测定装置所应用的传感器较容易受到可见光、能见度等环境的干扰影响，致使测量精度不高。且大部分装置整机较复杂、容易发生故障，且便携性较差。

根据窄缝内流体的水动力学相关理论，当波浪入射频率(周期)与浮体间窄缝内限制水体的固有频率(周期)相同时，窄缝内的水体会产生水动力共振。这种共振现象会使得窄缝内水体的波高急剧增大，达到入射波浪波高的数倍。采用该方法，能够直接根据窄缝内流体的共振周期测量出入射波浪的周期。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种窄缝共振式波浪周期测量装置，该装置原理新颖，简单可靠，便携性好，免维护。可有效的解决现有测量装置易受到环境干扰、结构复杂的问题。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种窄缝共振式波浪周期测量装置，用于波浪周期的测定。该装置为一波浪要素测量设备，主要结构包括迎波体、背波体、窄缝、透波孔、连通管、标尺、握把等。

所述迎波体、背波体、底座和握把组成一个整体，一体成型。

所述迎波体和背波体是两组形状尺寸相同的长方体结构，所述窄缝是一狭窄的缝隙，位于迎波体与背波体中间，窄缝的下端空隙与透波孔连通。

所述透波孔位于装置的下部，为一空心柱体，优选为长方体结构，与波浪传播方向一致的两个相对的壁面开敞，以供波浪通过，透波孔上壁面中部与窄缝下端连通的空隙使波浪通过，透波孔的下壁面为装置的底座。

所述连通管是一半圆柱型透明细长的两端开口的U型管，包括长管和短管。

所述连通管固定于所述窄缝共振式波浪周期测量装置的非透波孔外侧壁面上。所述长管端部位于所固定壁面的上边缘，短管端部略高于所述透波孔的底面。

所述标尺沿着所述连通管长管固定在所述窄缝共振式波浪周期测量装置的非透波孔外侧壁面上，并与所述连通管平行设置，标尺上勘画有一系列标注波浪周期的刻度线。用于指示所述窄缝内水体在不同深度时所对应的固有振荡周期，即入射波浪周期。

所述握把分别与迎波体和背波体连接，用于测量人员握持所述窄缝共振式波浪周期测量装置。

本发明的工作过程及原理为：测量人员通过握把将所述窄缝共振式波浪周期测量装置竖直探入待测波浪中一定深度，并使波浪的传播方向平行于透波孔透波通道。连通管的气水界面与探入的水深界面一致。窄缝内的水体在穿过透波孔的待测波浪的水动力作用下产生振荡。调节所述窄缝共振式波浪周期测量装置探入波浪的深度，当窄缝内水体的振荡波高快速升高并达到最大时，即达到共振状态。连通管气水界面所对齐的标尺刻度即为波浪周期的读数。