[发明专利]基于丝杠和直线导轨的波浪浮标或传感器检测系统及方法

说明书

一种基于丝杠和直线导轨的波浪浮标或传感器检测系统及方法，包括有运动姿态模拟装置，分别连接在运动姿态模拟装置两侧用于带动运动姿态模拟装置进行升降运动的丝杠驱动机构，连接在丝杠驱动机构一侧用于读取运动姿态模拟装置在丝杠驱动机构的驱动下升降数据的光栅尺装置，连接在丝杠驱动机构另一侧用于检测运动姿态模拟装置升降运动时零点位置的光电开关机构，分别连接丝杠驱动机构、光栅尺装置、运动姿态模拟装置和光电开关机构的控制单元，控制单元用于控制丝杠驱动机构的动作和运动姿态模拟装置的姿态模拟，以及分别采集光栅尺装置的读数和运动姿态模拟装置的运动姿态状况信号。本发明可实现浮标整机和传感器的全参数检测校准，完成量值传递工作。

技术领域

本发明涉及一种波浪浮标或波浪传感器波浪浮标或传感器检测装置。特别是涉及一种基于丝杠和直线导轨的波浪浮标或传感器检测系统及方法。

背景技术

波浪是海洋水文观测的基本要素之一，波浪观测资料的准确与否，对海洋工程、海上交通、海洋渔业、海洋研究及海洋军事活动等都有重大影响。

监测波浪，目前主要有人工目测和仪器测量两种方式。人工目测时，观测员目测并评估海况、海浪外貌特征，判读波高、波周期与波向等波浪场数值，此种方式对人员技能要求较高。仪器测量方式选用波浪浮标仪器观测波浪参数，波浪浮标测量技术主要有重力加速度式、压力式、声学式等，其中重力加速度式波浪浮标，是目前对波浪进行长期、定时、定点观测的主要设备。我国沿海海域布放了几百台套波浪浮标，用于时刻监测我国海域波浪场数据。

为保证波浪场监测数据的准确可靠，需要定期(一般为一年)对重力加速度式波浪传感器进行检测。

国家海洋标准计量中心在2004年建立了双环桁架式波浪浮标检定装置，可检测直径(0.5～1.0)m、质量小于180kg的波浪浮标或波浪传感器。检测试验时，首先将波浪浮标或波浪传感器加装在桁架一端的卡具上，然后完成桁架动平衡调配工作，即将适量平衡重块固定在桁架另一端，实现当桁架打开刹车部件、处于自由状态、旋转至任意位置时，波浪浮标或波浪传感器与平衡重块绕旋转中心保持平衡不动，接着控制系统控制桁架以指定的转速匀速旋转，完成检测工作。

国内外已公布多种波浪浮标或波浪传感器检测装置专利技术。国内的有自升降式测波浮标模拟试验装置(CN201420110403_CN203759964U_CN)和波/潮测试检定系统装置及其应用(CN201210311099_CN102829799A_CN)，国外方面有美国发布的Waverider buoyaccelerometer calibration testing device(专利号US4158956A)、韩国发布的ACalibration device for wave height ofocean(专利号KR20170139468)。以上专利部分发明内容相似且方法雷同，均是采用控制器控制电机转动，驱动连接件(钢丝绳或尼龙绳)伸缩，模拟海面起伏，从而实现与连接件(钢丝绳或尼龙绳)相连的波浪浮标或波浪传感器升降运动。模拟海面上升时，竖直拉升波浪浮标，模拟海面下降时，利用波浪浮标自重下降或利用钢丝绳向下拖动。或者采用类似跷跷板原理，跷跷板一侧安装波浪浮标，另一侧装载配重，模拟波浪升降运动。

以上检测技术为保证我国波浪量值准确性起到一定作用，但也存在一定问题，具体如下：

(1)目前现有检测装置波高范围较小，最大仅可模拟3m波高的波浪，距离实海况时十几米的波高还存在一定差距。

(2)目前现有检测装置开展波浪浮标检测时，不能开展波浪全要素(波高、波周期、波向)检测试验，每次试验最多只能同步开展波高、波周期参数测试，波向参数需要单独进行检测测试。

(3)不能对波浪浮标整机和波浪传感器开展频谱响应分析，性能评价技术不全面。

(4)对于加速度大于重力加速度g的波浪升降运动，自升降式测波浮标模拟试验装置无法实现，距离实际海况模拟需求存在一定差距。