基于MEMS加速度计的波高测量装置

利用加速度计浮标对海洋特定的参数波高进行监测。加速度计浮标运用三轴加速度计、陀螺仪、强磁场计以及电磁罗盘模块作为核心电路,利用惯性导航原理,采用四元素法进行坐标转换,并用低通滤波算法对采集信号进行处理,将滤波后的信号值进行二次积分可获取轴向位移,其中Z向位移用来计算波高,同时运用倾角测量原理计算上跨零点处浮标与水平面倾角,并用电子罗盘进行校正,以此来判断波向的方法。使用该波高测量装置对一系列波浪进行测量,并与电容波高传感器进行对比,实验结果表明:运用加速度计浮标测得竖直方向位移曲线,与电容式波高传感器实测曲线相比一致性较好,针对测量结果进行对比发现频域内分析方法误差更小。因此基于陀螺仪和加速度计的波浪观测装置能够满足波浪实验测量需求。     

基于加速度计和陀螺仪的波浪测量方法

针对实验室中波浪参数的测量,研究了惯性传感器加速度计和陀螺仪的性能,提出一种基于加速度计和陀螺仪的波浪测量方法。利用惯性导航系统中的坐标系转换、信号的数值积分以及趋势项处理等算法,对惯性传感器获取的加速度信号进行处理得到垂向位移,从而计算出波高值,并对比分析了高通滤波算法和滑动平均算法对趋势项的消除效果。试验结果表明,利用惯性传感器加速度计和陀螺仪的测量方法获得地理坐标系下的垂向位移曲线,与波高传感器的实测曲线吻合较好,且滑动平均算法对趋势项的消除效果更好。所以,基于加速度计和陀螺仪的波浪测量方法可满足于实验室的波浪测量。     

波浪浮标系统设计与测波方法研究

介绍了波浪浮标系统的总体设计方案和各功能模块的主要工作原理,重点介绍了波浪浮标采集系统的电路设计,实现方法和工作原理,包括微处理器模块、GPS模块、加速度传感器模块。创造性地提出了多传感器的设计方案,使波浪浮标采集的数据更加的精确。介绍了波浪浮标对波浪参数的测量算法,包括波高、波周期、波向、功率谱和方向图等。最后介绍了波浪反演软件,通过实际对波浪的测量证明了测波算法的合理性和整个系统的有效性。     

基于激光传感器的车辆超高检测系统研究

基于激光传感器,设计了一种车辆超高检测系统.该系统运用发射传感器阵列和接收传感器阵列形成激光光幕,通过判断传感器是否被遮挡,可以精确地检测车辆具体超高高度.针对日光、强光干扰现象,在硬件电路设计方面,采用光调制与光解调处理方法.光调制与解调方法使激光信号变成离散信号,可有效解决自然光中连续光信号的干扰现象.软件设计方面采用FreescaleMC9S12DG128单片机对发射信号进行控制,对接收信号进行处理,程序简单易行,执行效率高.该超高检测系统采用激光传感器,抗干扰能力强,测量精度高,能够实现车辆高度动态测量,检测时车辆速度可达30km/h,测量精度高、检测效率快,并且可以测量镂空物体高度.在实际检测实验中,该检测系统检测精度可达5cm,检测范围4～6m.该系统可以广泛应用于城市道路和高速公路车辆超高检测站,以减少大货车卡桥、撞桥事故的发生.     

一种基于电动机位移检测系统的设计与实现

随着电子技术和单片机技术的快速发展，人们利用单片机以及传感器对电动机可以进行精确的控制．首先介绍了作为新型电动机位移检测的光栅技术的基本原理以及光栅自身的一些优点，如易于与计算机进行接口，测量精度高以及抗干扰能力强等一些其他传感器所不具备的优点．最后结合检测电路的基本原理给出了光栅位移检测传感器与单片机接口的硬件电路．     

波浪模拟标定系统的设计

基于重力加速度式波浪传感器的工作原理,设计了一套波高在05~9 m范围可调、周期在2~40 s连续可调的波浪模拟标定系统。系统根据正弦波浪理论,将波浪传感器安装在可做匀速转动的一圆形桁架上,波浪传感器的运动轨迹可看做正弦运动,以此进行模拟标定,再由控制系统控制波浪传感器的旋转半径和桁架的转动周期,从而实现对波高和波周期的模拟和标定。最后通过有限元对桁架的整体结构强度和刚度进行分析,并在理论上对系统的模拟标定精度作出分析,得到波高精确度为±2 mm,周期精确度为±01 s,达到设计和使用要求。     

张力腿平台局部系泊失效模式下动力响应分析

针对浮体-张力筋腱非线性耦合系统,采用时域分析方法对局部系泊失效下的张力腿平台进行动力响应分析,重点研究两根筋腱失效时筋腱失效位置、波浪载荷参数与平台各自由度动力响应的关系.结果表明:局部系泊失效对平台横荡、纵荡、艏摇自由度的动力响应影响远小于横摇、纵摇、垂荡自由度;失效位置与平台动力响应关系密切,失效筋腱位置越集中,平台响应越大,反之亦然;筋腱失效后平台在不同波浪载荷参数下的运动特性及顶端张力表现各异.垂荡瞬态阶段响应对波高和波周期敏感性较强,垂荡稳态阶段响应对浪向、波高和波周期敏感性较强;纵摇(横摇)瞬态和稳态阶段响应对浪向、波高和波周期敏感性均较强;波浪载荷参数对筋腱顶端张力的影响较小.     

碎冰-波浪耦合作用下的船模增阻试验研究

为研究极地船舶在碎冰-波浪作用下的增阻性能和运动响应规律,采用半精炼颗粒状石蜡模型冰,研究迎浪工况下极地船舶的增阻随航速、冰密集度、波长、波高的变化规律,进一步探究联合作用下船舶的运动响应和阻力的变化规律.试验结果表明:在船-浪相互作用下,船模总阻力会增加,波浪增阻和船舶运动响应随波高和波长的增加而增加,并且在Fr=0...     

波浪荷载引起不同埋深管线周围海床响应和液化分析

为了研究波浪荷载引起海底管线周围海床的液化问题,以Biot方程的部分动力响应模型,即u-p模型为基础建立二维埋管海床数值模型,研究海底管线及其周围海床在波浪荷载作用下的动态响应问题,波浪荷载通过孔压边界施加到海床表面.在验证模型的基础上,研究埋管海床在波浪荷载作用下的响应与液化,分析不同管线埋深下海床土的孔压、竖向有效应力和液化范围的区别,并探讨波高、海床土渗透系数和饱和度等参数的影响.结果表明:管线埋深对周围海床土在波浪荷载作用下的响应和液化影响明显;管线的存在使得管线周围海床土的竖向有效应力出现应力集中现象;波高、海床土的渗透系数和饱和度对波浪引起管线周围海床土的响应影响明显.研究结果对海底管线在海洋环境中的安全稳定提供理论依据.     

波浪作用下液化场地高桩码头动力响应试验研究

高桩码头广泛应用于深水港口工程建设中，且大多位于可液化场地，波浪作用对液化场地高桩码头工作性能的影响不可忽视，但鲜有研究报道.进行液化场地高桩码头模型波浪水槽试验，考虑波浪、码头和土层三者之间的相互作用，真实再现高桩码头使用环境，探索波浪作用下码头内部响应差异，分析波浪作用下码头桩基和土层动力响应，探讨波高变化对各动力响应的影响规律.结果表明：高桩码头面板加速度和位移响应随波浪作用时间增加先逐渐变大最终保持相对稳定；群桩内各桩受到的动水压力和变形差异明显，其变化规律与桩位置有直接联系；自由场和桩周土层孔压响应幅值随埋深增大而减小，群桩的存在会降低桩周土层孔压的响应，增大土层加速度的响应；波高的增加对土层的影响随深度的增加而减小.上述研究成果可为波浪作用下类似高桩码头试验提供参考，为高桩码头合理化设计和防波浪侵袭提供支持.     

色散关系带通滤波器设计

为消除X波段雷达海杂波图像谱中非海浪能量,设计了色散关系带通滤波器（DRBF）.其带宽由测量海域主导波波数和估计的最大相对流速共同确定.根据主导波波数调节滤波器带宽,能使算法较好地适应海浪的特点;DRBF带宽由估计的最大流速调节,解决了传统上依赖实测流速构造DRBF不准确的问题.使用岸基实测雷达图像实验,将DRBF提取海浪谱反演得到的有效波高与现场传感器获得的有效波高进行比较,两者具有很高的相关性和很小的误差,可见设计的DRBF具有良好的性能和较高的可行性.     

基于空气耦合非线性共振频率偏移的混凝土损伤评估研究

针对受损混凝土的整体损伤评估,提出并验证了基于空气耦合的非线性共振频率偏移法。首先通过对混凝土试件进行逐级加载实现了试件损伤的累积,之后利用空气耦合传感器代替传统的接触式传感器进行了试件振动信号采集。研究了距离对空气耦合漏泄波强度的影响;并对两种传感器采集信号的频谱特性进行了对比分析。最后构建非线性共振频率偏移损伤指标迟滞非线性系数对受损混凝土构件的损伤过程,进行了跟踪分析与刻画;并与以纵波波速和固有频率作为线性损伤指标的损伤评估方法进行了对比。实验结果表明,空气耦合方法可快速有效地进行试件振动信号采集;随着试件损伤的累积,非线性损伤指标和线性损伤指标均发生了变化,但迟滞非线性系数的变化更为显著。研究成果为混凝土损伤识别提供了新方法和新思路。     

利用微波驻波法测量石油中的含水率

本文提出了一种测量石油含水率(O～100％)的方法,即微波驻波法。对微波而言,油和水的波阻抗相差很大,其反射系数也相差很大。因此,当一束微波从同轴式天线探头发射到被测石油中,将按含水率的不同产生相应强度的反射。反射波经同轴式天线探头接收后与入射波迭加成驻波,即同轴线工作于驻波状态。利用固定于线上某一位置的检波器把它转换为电量,测量其值,便可确定探头所在处介质(石油)的含水率。     

波浪在近岸水域传播变形特性研究

波浪传播到近岸水域会发生浅水变形。为研究波浪在实际地形中的传播变形规律,本文根据特马港物理模型试验实测资料,采用MIKE 21之BW模型计算结果与之验证,结果吻合良好。在此基础上研究了波浪在近岸水域传播过程中总波高和内部锁相长波波高的沿程变化规律,以及波长、水位、有效波高、摩阻等对近岸波浪传播变形的影响。得出结论如下：不同波长的波浪在浅水中均发生明显浅水变形,波长、水位、摩阻均对浅水变形有显著影响;浅水中波浪之间非线性作用显著,内部锁相长波波高明显增加,且波长、波高、水位均对其影响较大。     

水平排列硅光二极管色传感器及其特性

简要介绍水平排列硅光二极管色传感器的制作工艺，该器件波长在５００ｎｍ到６５０ｎｍ范围内有一个单调的近于线性的光谱响应。入射光波长为６００ｎｍ时，入射光强度化五个数量级，测出的波长基本不变，器件波长分辨率、最低入射光强、长时间测量的波长漂移以及波长温漂系数等特性的测量结果表明：该类色传感器已达高性能实用要求。     

一种基于AT89C52的自动雨量站的研制

在超声探头(5P14)上施加一负电压脉冲信号,探头发出脉冲超声波,当遇到不同介质界面的时候超声波被反射,回波信号被超声探头接收,转换成脉;中电压信号,利用AT89C52单片机的捕捉功能来计算超声波回波与发射波之间的时间,进而计算出超声波在液体中传播的时间;利用数字温度计DSl820采集温度信号,用该信号可准确计算超声波的传播速度,实现对液位的精确测量。测量误差小于0．1mm(雨量小于10mm时),优于0．5％(雨量大于10mm时).     

基于兰姆波技术的液体密度声传感器

在考虑晶体的压电性和各向异性基础上,从声的波动理论出发,对叉指换能器在液体－压电晶片界面上兰姆波的激发理论及基性质进行了研究,分析了兰姆波对液体密度变化的敏感情况,提出了一种基于兰姆波技术的测量液体密度微小变化声传感器,根据传感器敏感液体的特点,对其进行实验分析,取得了较好的效果。实验结果表明,这种传感器具有良好的性能。