[发明专利]一种联合压力加速度传感器的波浪浮标及精度改进方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及海洋工程试验技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

为解决上述现有技术中所存在的问题，本发明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。

为了实现上述技术目的，本发明提供了如下技术方案:

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。

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。

为了更好的实现上述技术方目的，本发明还提供了一种精度改进方法，包括：

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。

可选的，所述水面高度的获得过程包括：

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。

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。

可选的，所述修正值的获得过程包括：

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。