一种基于液压传感器的越浪量测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于液压传感器的越浪量测量装置及方法，所述越浪量测量装置包括抽水泵、集水箱、膨胀螺丝、后置液压传感器、裙板、引水板、堤体、前置液压传感器和计算机，集水箱的前侧为入口立板，所述堤体前侧底部为堤前斜坡，引水板一端与堤体顶端后沿相连，另一端穿过裙板搭接于集水箱的入口立板上，前置液压传感器嵌入堤体且探头露出堤面且位于静水位下方，后置液压传感器置于集水箱底部的基础水位以下，后置液压传感器和前置液压传感器的输出端均与计算机相连。本发明专利技术的基于液压传感器的越浪量测量装置及方法具有对单波越浪的信号识别能力强、稳定性高、适用范围广、试验操作简单、维护成本低、设备通用性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于液压传感器的越浪量测量装置及方法
本专利技术涉及试验仪器和数据分析
，具体地说是涉及一种基于液压传感器的越浪量测量装置及方法。
技术介绍
越浪量是海堤、护岸、防波堤等海岸建筑物的重要设计参数。为获得相对于某种特定设计堤型和波要素的越浪量，往往需进行物理模型试验。平均越浪量、单波越浪量及越浪率通常是这类试验中考察的主要对象，其中，平均越浪量一般是指整个波列在单位时间内越过单位堤长的平均水量，单位为m3/(m·s)或L/(m·s)，单波越浪量一般是指单个波浪越过单位堤长的越浪体积，单位为m3/m或L/m，越浪率是用于确定单波越浪量概率分布的必要条件。目前主要存在两类测量越浪量的方法：称重法和图像法。称重法是基于测量越浪水体累积重量随时间的变化过程来计算越浪量，主要存在以下不足：(1)由于测量越浪量的电子秤遇水通常会损坏或失效，必须设置围墙等隔离设施，因此设备维护成本较高；(2)由于测量越浪量的专用电子秤很少在越浪量以外的试验中使用，一般需高价格专门订做，因此设备通用性较低；(3)测量越浪量的设备敏感度较低；(4)测量越浪量的专用电子秤体积和重量较大，搬运、挪位费力耗时，试验操作不便。图像法的基本原理是通过浪高仪或激光扫描仪等设备，对经过堤顶的越浪水面形成图像，然后借助图像分析技术得到越浪量，其缺点是：要求越浪水体在堤顶必须保持连续的单一液面结构，但具有冲击模式特征的越浪水体完全不满足该要求，从而产生严重误差。此外，近来亦有推荐采用双浪高仪测量单波越浪量的装置，例如申请号为CN201620185338.3的中国专利申请公开的一种单波越浪量测量装置，该装置的问题在于：(1)浪高仪测杆在水箱入水位置极易受越浪高速水流作用而晃动失稳，导致测量误差严重；(2)浪高仪探头电路板遇水极易失效，而这种情况在水箱入水口会大概率发生，从而将严重降低该装置的实验稳定性；(3)该装置未提供从水箱水面波动数据确定水箱入水时间和静水面位置的可行方法；(4)该装置由于采用一种固定的时间差来确定匹配两个浪高仪信号，但是单波越浪经过这两个浪高仪所需的时间普遍存在较大差异，因此这将导致严重的测量结果误判。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全新的基于液压传感器的越浪量测量装置及方法，能够克服现有越浪量测量装置及方法在适用范围、单波越浪量的识别能力、稳定性、设备维护成本、设备通用性、试验操作简单性等方面的不足。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于液压传感器的越浪量测量装置，包括抽水泵、集水箱、多个膨胀螺丝、后置液压传感器、裙板、引水板、堤体、前置液压传感器和计算机；其中，所述堤体面向越浪水体的下端设有堤前斜坡；所述集水箱设置在所述堤体背向越浪水体的一侧，所述集水箱的底部以所述多个膨胀螺丝固定在水平地面上，所述集水箱的面向所述堤体的一侧为顶部低于所述堤体的堤顶的入口立板，而除所述入口立板以外的侧面立板的顶部均高于所述堤体的堤顶，其中平行于所述堤体纵轴的两个侧面立板的上部焊接所述裙板，所述集水箱与所述堤体后壁的距离以所述裙板的前端接触所述堤体的后壁为准；所述引水板搭接在所述堤体与所述集水箱之间，且一端与所述堤体的顶端后沿相连，另一端穿过所述裙板搭接在所述入口立板的顶部；所述前置液压传感器嵌入在所述堤体中并靠近所述堤体与所述堤前斜坡的交线，且所述前置液压传感器的探头突出于所述堤体的堤面并朝向越浪水体；所述后置液压传感器置于所述集水箱的底部；所述前置液压传感器和后置液压传感器分别与计算机相连；所述抽水泵设置于所述集水箱外侧。进一步的，所述集水箱的底面为矩形，底面四角通过膨胀螺丝固定在水平地面上并充分调平。进一步的，所述集水箱的入口立板的顶部比所述堤体的堤顶低不少于5cm，所述集水箱除所述入口立板以外的侧面立板的顶部比所述堤体的堤顶高不少于10cm。进一步的，所述裙板与所述引水板、所述引水板与所述入口立板间的接触线以橡皮泥密封。进一步的，所述后置液压传感器和所述前置液压传感器的采样频率均为100Hz，量程均为2m水压，精度均为0.5mm水压。进一步的，所述后置液压传感器和所述前置液压传感器通过数据线和信号转换器与计算机相连。进一步的，所述后置液压传感器上绑有配重片，所述集水箱的初始水深为10cm以上。进一步的，所述堤体为模型直立堤，所述越浪量测量装置还包括水槽以及造波机，所述集水箱和所述堤体均设置在所述水槽内，所述造波机产生所述越浪水体；所述堤体为建造于海岸线或者江河中的实际堤体。本专利技术还提供根据上述的越浪量测量装置的越浪量测量方法，包括以下步骤：从所述后置液压传感器提供的波动压力数据确定所述集水箱入水的时间和相应水深；从所述前置液压传感器得到越浪水体的入射波到达所述堤体堤面位置的时间，并将所述时间作为识别单波越浪的时间界限；根据所述集水箱入水的时间和相应水深以及所述时间界限确定每次越浪的发生时间T和对应水深H，进而获得单波越浪量、平均越浪量及越浪率。进一步的，所述集水箱的入水时间T′的计算公式为所述集水箱的相应水深H′的计算公式为：H′k+1-H′k>△h，且或第i次越浪的发生时间Ti＝min(T′)，且当i>1时，T′>tj+τ；第i次越浪的对应水深Ti≤t<tj+1+τ,i≥1；第i次越浪量平均越浪量越浪率r＝m/n；其中，Tk′为一组试验中第k次入水时间，△h为最小识别高度，H′k+1为与Tk′相对应的水深，Hk′为与Tk′前一个T相对应的水深，ρ为水体密度，g为重力加速度，Pj,top为堤体堤前入射波列中第j个入射波的最高点，Pj,bot为堤体堤前入射波列中第j个入射波的最低点，Pj-1,top为堤体堤前入射波列中第j-1个入射波的最高点，Pj-1,bot为堤体堤前入射波列中第j个入射波的最低点，为Pj,top对应的时间，B和E分别为间歇期内稳定波动开始和结束的编号，且Pj为压力序列值，b和e分别为间歇期内压力开始和结束的编号，tj为越浪水体第j个入射波的波峰到达所述堤体堤面的时间，τ为单次越浪从越浪到开始进入集水箱的时间下限，第i-1次越浪完全进入集水箱的时间下限为tj+τ，S为集水箱的水平截面的截面积，W和L分别为矩形的集水箱的宽度和长度，Tn-T1为第一次越浪之后和最后一次越浪之前的时间，△Hi＝Hi-Hi-1为第i次越浪引起的水深变化，H0为第一次越浪之前的集水箱的初始水深，m为一组越浪测量试验中入射波个数，n为越浪次数，等于T的个数。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术的越浪量测量装置，相较于现有测量越浪量的装置，在适用范围、单波越浪量的识别能力、稳定性、设备维护成本、设备通用性、试验操作简单性方面均具有明显优势，可被应用于各种以越浪量测量为主要目的模型试验或者实际测量。2、应用本专利技术的越浪量测量装置的越浪量测量方法，能够准确获得单波越浪量、平均越浪量及越浪率，测量误差情况总体上完全能够满足海岸工程试验的精度要求。附图说明图1是本专利技术具体实施例的越浪量测量装置的结构示意图；图2是本专利技术具体实施例的集水箱内压力变化过程曲线图；图3是本专利技术具体实施例的识别入水时间的结果曲线图；图4是本专利技术具体实施例的识别入水时间及其对应的水深图；图5是本专利技术具体实施例的识别单波越浪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于液压传感器的越浪量测量装置，其特征在于，包括抽水泵、集水箱、多个膨胀螺丝、后置液压传感器、裙板、引水板、堤体、前置液压传感器和计算机；其中，所述堤体面向越浪水体的下端设有堤前斜坡；所述集水箱设置在所述堤体背向越浪水体的一侧，所述集水箱的底部以所述多个膨胀螺丝固定在水平地面上，所述集水箱的面向所述堤体的一侧为顶部低于所述堤体的堤顶的入口立板，而除所述入口立板以外的侧面立板的顶部均高于所述堤体的堤顶，其中平行于所述堤体纵轴的两个侧面立板的上部焊接所述裙板，所述集水箱与所述堤体后壁的距离以所述裙板的前端接触所述堤体的后壁为准；所述引水板搭接在所述堤体与所述集水箱之间，且一端与所述堤体的顶端后沿相连，另一端穿过所述裙板搭接在所述入口立板的顶部；所述前置液压传感器嵌入在所述堤体中并靠近所述堤体与所述堤前斜坡的交线，且所述前置液压传感器的探头突出于所述堤体的堤面并朝向越浪水体；所述后置液压传感器置于所述集水箱的底部；所述前置液压传感器和后置液压传感器分别与计算机相连；所述抽水泵设置于所述集水箱外侧。

【技术特征摘要】
1.一种基于液压传感器的越浪量测量装置，其特征在于，包括抽水泵、集水箱、多个膨胀螺丝、后置液压传感器、裙板、引水板、堤体、前置液压传感器和计算机；其中，所述堤体面向越浪水体的下端设有堤前斜坡；所述集水箱设置在所述堤体背向越浪水体的一侧，所述集水箱的底部以所述多个膨胀螺丝固定在水平地面上，所述集水箱的面向所述堤体的一侧为顶部低于所述堤体的堤顶的入口立板，而除所述入口立板以外的侧面立板的顶部均高于所述堤体的堤顶，其中平行于所述堤体纵轴的两个侧面立板的上部焊接所述裙板，所述集水箱与所述堤体后壁的距离以所述裙板的前端接触所述堤体的后壁为准；所述引水板搭接在所述堤体与所述集水箱之间，且一端与所述堤体的顶端后沿相连，另一端穿过所述裙板搭接在所述入口立板的顶部；所述前置液压传感器嵌入在所述堤体中并靠近所述堤体与所述堤前斜坡的交线，且所述前置液压传感器的探头突出于所述堤体的堤面并朝向越浪水体；所述后置液压传感器置于所述集水箱的底部；所述前置液压传感器和后置液压传感器分别与计算机相连；所述抽水泵设置于所述集水箱外侧。2.根据权利要求1所述的越浪量测量装置，其特征在于，所述集水箱的底面为矩形，底面四角通过膨胀螺丝固定在水平地面上并充分调平。3.根据权利要求1所述的越浪量测量装置，其特征在于，所述集水箱的入口立板的顶部比所述堤体的堤顶低不少于5cm，所述集水箱除所述入口立板以外的侧面立板的顶部比所述堤体的堤顶高不少于10cm。4.根据权利要求1所述的越浪量测量装置，其特征在于，所述裙板与所述引水板、所述引水板与所述入口立板间的接触线以橡皮泥密封。5.根据权利要求1所述的越浪量测量装置，其特征在于，所述后置液压传感器和所述前置液压传感器的采样频率均为100Hz，量程均为2m水压，精度均为0.5mm水压。6.根据权利要求1所述的越浪量测量装置，其特征在于，所述后置液压传感器和所述前置液压传感器分别通过数据线和信号转换器与所述计算机相连。7.根据权利要求1所述的越浪量测量装置，其特征在于，所述后置液压传感器上绑有配重片，所述集水箱的初始水深为10cm以上。8.根据权利要求1所述的越浪量测量装置，其特征在于，所述堤体为模型直立堤，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓亮，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32