[发明专利]一种基于点压力反馈浪高显示的造波机实验装置及其方法

说明书

本发明属于海洋工程技术领域，一种基于点压力反馈浪高显示的造波机实验装置及其方法，其中实验方法，包括以下步骤：(1)设置压强传感器，(2)收集压强数据，(3)推导波浪压强的表达式，(4)求解未知系数，(5)求解t时刻在造波板处浪高随时间的变化。本发明的造波机实验装置运用压强传感器来测得波浪对造波板所产生的压强，找到压强与浪高之间的关系，从而实现压强与浪高之间的转换，避免了由于造波板前波浪紊乱，浪高传感器测得的波高序列值非常复杂，难以准确分离出实时的反射波这类问题，整个实验装置结构简单，操作方便，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种基于点压力反馈浪高显示的造波机实验装置及其方法，属于海洋工程技术领域。

背景技术

波浪物理模型试验是研究沿海港口工程防浪性能的主要手段之一，目前水槽采用的吸收反射波的方式有两种，即被动式吸收和主动式吸收。

国内主动式吸收造波系统主要采用造波板前波高传感器测量波高序列值，然后进行数值滤波分离出反射波并反馈到控制系统，控制系统根据反馈的反射波信号修正造波信号，达到吸收二次反射波的目的。但由于造波板前波浪紊乱，波高传感器测得的波高序列值非常复杂，难以准确分离出实时的反射波，并且对于摇板式造波机来说，造波机放置位置也有很大争议，而且这种方法误差较大且不稳定，易造成造波机二次反射波吸收效果变差。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种基于点压力反馈浪高显示的造波机实验装置及其方法。该实验装置运用压强传感器来测得波浪对造波板所产生的压强，找到压强和浪高之间的关系，从而实现压强与浪高之间的转换，避免了由于造波板前波浪紊乱，波高传感器测得的波高序列值非常复杂，难以准确分离出实时的反射波这类问题。

为了实现上述发明目的，解决现有技术存在的问题，本发明采取的技术方案是：一种基于点压力反馈浪高显示的造波机实验装置，包括深水水池、计算机控制系统、干背式摇板造波机及N个压强传感器，计算机控制系统，包括交流伺服电机、计算机控制单元及浪高变化显示单元，所述干背式摇板造波机设置有造波板、传动杆、第1、2轴承、滑块、丝杆及联轴节，所述造波板与传动杆相连、传动杆与滑块相连、滑块套入丝杆上、丝杆两端分别设置有第1、2轴承，所述计算机控制单元第1输出端与交流伺服电机输入端相连，交流伺服电机通过联轴节与丝杆相连，滑块在丝杆上运动带动传动杆，传动杆带动造波板，用于控制造波板的运动，所述N个压强传感器第1、2…N输出端分别与计算机控制单元第1、2…N输入端相连，计算机控制单元第2输出端与浪高变化显示单元输入端相连，用于收集波浪产生的压强信号和显示由计算机控制单元计算出来的浪高变化情况，所述干背式摇板造波机及N个压强传感器分别安装在深水水池的内壁上，N个压强传感器沿着垂直方向等距分布在造波板的下方并浸没在水中，同时还要求最顶部的压强传感器与造波板底部保持1-3cm的距离；

实验方法，包括以下步骤：

步骤1、设置压强传感器，将N个压强传感器沿着垂直方向等距分布在造波板的下方并浸没在水中，同时还要求最顶部的压强传感器与造波板底部保持1-3cm的距离，最后再把N个压强传感器安装在深水水池的内壁上，N为大于1的正整数，N越大，精度越高，同时，N的数量取决于深水水池的深度；

步骤2、收集压强数据，启动造波机实验装置，待深水水池波面稳定后，收集出N个压强传感器所产生的压强信号，并且把这些压强信号传输到计算机控制系统中；

步骤3、推导波浪压强的表达式，根据已有的公式，推导出波浪产生压强的表达式，通过公式(1)进行描述，