一种联合压力加速度传感器的波浪浮标及精度改进方法技术

本发明专利技术公开一种联合压力加速度传感器的波浪浮标及精度改进方法，包括：浮体、锚系系统、加速度传感器、压力传感器、供电系统、数据采集处理系统和数据存储发射系统；所述浮体与所述锚系系统连接，所述锚系系统固定于海底；所述加速度传感器固定在所述浮体内部重心；所述压力传感器固定在所述浮体底部；所述加速度传感器与所述压力传感器与所述数据采集处理系统连接；所述供电系统、所述数据采集处理系统及所述数据存储发射系统均固定在浮体内部；所述供电系统、所述数据采集处理系统及所述数据存储发射系统两两之间相互连接。本发明专利技术能够补偿现有浮体随波性不好造成的波浪测量误差，显著提高波浪浮标的测量精度。显著提高波浪浮标的测量精度。显著提高波浪浮标的测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种联合压力加速度传感器的波浪浮标及精度改进方法


[0001]本专利技术涉及海洋工程试验
，特别涉及一种联合压力加速度传感器的波浪浮标及精度改进方法。

技术介绍

[0002]为研究海洋工程中波浪要素的特性，常用的波浪运动测量方法主要包括人工目视观测、视频监测和各类波浪浮标等。人工目视观测可用来简单大致观测波面的高度变化，但此方法耗时费力且观测准确性欠缺，难以在实验和工程中广泛应用；视频监测可远程观测波浪运动，但只能对波浪运动的视频进行实时观测和录制，无法实时的监测波浪的变化；波浪浮标具有成本低、可实时测量等优点，常用于海洋环境和水工实验室环境下的波浪监测，由于浮体的安装方式多为锚系固定，在锚系张紧的影响下，浮体的随波性会受到较大影响，进而导致波浪浮标的测量精度下降。

技术实现思路

[0003]为解决上述现有技术中所存在的问题，本专利技术提出一种联合压力加速度传感器的波浪浮标及精度改进方法以提高锚系张紧影响下的波浪浮标测量精度。
[0004]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了如下技术方案:
[0005]一种联合压力加速度传感器的波浪浮标，包括：
[0006]浮体、锚系系统、加速度传感器、压力传感器、供电系统、数据采集处理系统和数据存储发射系统；
[0007]所述浮体与所述锚系系统连接；所述加速度传感器固定在所述浮体内部重心位置；所述压力传感器固定在所述浮体底部；所述加速度传感器与所述压力传感器与所述数据采集处理系统连接；所述供电系统、所述数据采集处理系统及所述数据存储发射系统均固定在浮体内部；所述供电系统、所述数据采集处理系统及所述数据存储发射系统两两之间相互连接；
[0008]其中，所述锚系系统用于锚系固定所述浮体；所述供电系统用于对数据采集处理系统和数据存储发射系统进行供电；所述数据采集处理系统用于对加速度数据及压力数据进行处理，并基于处理结果计算波浪参数；所述数据存储发射系统用于对波浪参数进行存储及上传。
[0009]可选的，所述数据采集处理系统用于实时接收加速度数据及压力数据，并对加速度数据及压力数据进行计算，得到水面高度及修正值，并对水面高度及修正值计算得到修正后的水面高度，并根据修正后的水面高度获得波浪参数。
[0010]为了更好的实现上述技术方目的，本专利技术还提供了一种精度改进方法，包括：
[0011]获取加速度数据及压力数据，对加速度数据及压力数据进行计算，获得水面高度及修正值，并对水面高度及修正值计算得到修正后的水面高度，并根据修正后的水面高度获得波浪参数，以实现波浪参数测量的精度改进。
[0012]可选的，所述水面高度的获得过程包括：
[0013]获取加速度数据，对加速度数据进行二次积分计算得到水面高度。
[0014]可选的，所述二次积分计算的方法采用时域积分法，其中二次积分计算的过程包括：对加速度数据进行积分计算，得到速度数据，对速度信号进行积分，得到水面高度。
[0015]可选的，所述修正值的获得过程包括：
[0016]基于压力数据获得吃水高度，并基于浮标的重量以及外形尺寸，通过阿基米德原理计算得到静态吃水高度，并基于吃水高度及静态吃水高度计算得到修正值，其中修正值为吃水高度与静态吃水高度的差值。
[0017]可选的，得到所述修正后的水面高度的过程包括：
[0018]对水面高度及修正值进行加法计算得到修正后的水面高度。
[0019]可选的，所述波浪参数的获得过程包括：
[0020]基于修正后的水面高度，通过上跨零点法计算得到波浪参数，其中波浪参数包括波高与周期。
[0021]本专利技术具有如下技术效果：
[0022]本专利技术所述的一种联合压力加速度传感器的波浪浮标及精度改进方法以浮体为载体，搭载加速度传感器、压力传感器、供电系统、数据采集处理系统和数据存储发射系统。通过加速度传感器二次积分计算得到水面高度h0，通过压力传感器测量得到浮体的吃水高度R，并根据浮体静态吃水高度R0得到水面高度修正值h＝h0+(R
‑
R0)，根据h采用上跨零点法计算得到波高周期等参数，通过数据存储发射系统存储到本地并发送到数据中心。利用本方案可能够补偿现有浮体随波性不好造成的波浪测量误差，显著提高波浪浮标的测量精度，对海洋工程中的波浪要素测量具有重要的意义。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术实施例提供的波浪浮标装置示意图；
[0025]图2为本专利技术实施例提供的精度改进方法流程示意图；
[0026]其中，1
‑
浮体；2
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锚系系统；3
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加速度传感器；4
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压力传感器；5
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供电系统；6
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数据采集处理系统；7
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数据存储发射系统。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]为了解决在现有技术中存在波浪浮标的测量精度下降等问题，本专利技术提供了如下方案：
[0029]实施例一
[0030]如图1所述，本专利技术提供了一种联合压力加速度传感器的波浪浮标，本专利技术提供了一种联合压力加速度传感器的波浪浮标，包括浮体、锚系系统、加速度传感器、压力传感器、供电系统、数据采集处理系统和数据存储发射系统。所述的浮体主要提供浮力，并搭载其他设备；所述的加速度传感器至于浮体内部重心位置处，供电系统、数据采集处理系统和数据存储发射系统均至于浮体内部，压力传感器置于浮体底部；锚系系统与浮体连接，保障浮标的安全。测量时，加速度传感器和压力传感器采集的数据同步传输数据采集处理系统，通过加速度传感器获取加速度数据，通过二次积分计算得到水面高度h0，通过压力传感器测量的压力数据，得到浮体的吃水R，并根据浮体静态吃水R0得到修正后的水面高度及真实水面高度h＝h0+(R
‑
R0)，根据h采用上跨零点法计算得到波高周期等波浪相关参数，通过数据存储发射系统存储到本地并发送到数据中心。利用上述方法，能够补偿现有浮体随波性不好造成的波浪测量误差，显著提高波浪浮标的测量精度。
[0031]其中，供电系统用于对数据采集处理系统和数据存储发射系统进行供电；数据采集处理系统用于实时接收加速度数据及压力数据，并对加速度数据及压力数据进行计算，得到水面高度及修正值，并对水面高度及修正值计算得到修正后的水面高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种联合压力加速度传感器的波浪浮标，其特征在于，包括：浮体、锚系系统、加速度传感器、压力传感器、供电系统、数据采集处理系统和数据存储发射系统；所述浮体与所述锚系系统连接；所述加速度传感器固定在所述浮体内部重心位置；所述压力传感器固定在所述浮体底部；所述加速度传感器与所述压力传感器与所述数据采集处理系统连接；所述供电系统、所述数据采集处理系统及所述数据存储发射系统均固定在浮体内部；所述供电系统、所述数据采集处理系统及所述数据存储发射系统两两之间相互连接；其中，所述锚系系统用于锚系固定所述浮体；所述供电系统用于对数据采集处理系统和数据存储发射系统进行供电；所述数据采集处理系统用于对加速度数据及压力数据进行处理，并基于处理结果计算波浪参数；所述数据存储发射系统用于对波浪参数进行存储及上传。2.根据权利要求1所述联合压力加速度传感器的波浪浮标，其特征在于：所述数据采集处理系统用于实时接收加速度数据及压力数据，并对加速度数据及压力数据进行计算，得到水面高度及修正值，并对水面高度及修正值计算得到修正后的水面高度，并根据修正后的水面高度获得波浪参数。3.基于权利要求1
‑
2任意一项所述联合压力加速度传感器的波浪浮标的精度改进方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈松贵，陈汉宝，张华庆，彭程，周志博，王依娜，胡杰龙，谭忠华，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：