专利名称：一种波高测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量波浪高度的方法及其装置。
背景技术：
目前公知的测量波浪高度的方法有很多种，有电容式压力传感器，超声波测量等等，这些方法都可以在一定环境条件下(比如长波)取得较好的测量结果，但是在被测环境条件改变时(比如短波)就可能无法正常工作，亦即工作条件要求严格，适应范围窄。
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种适应范围广，测量准确度高，不受干扰的波高测量方法及其装置。

发明内容
测量原理要测量某个流体环境的波浪高度，我们通常把被测流体基本上看成理想的，不可压缩的，质量力仅仅是重力，同时流动状态是无旋的，所以在整个流场上有如下的伯努利方程成立 式中t是反应流场非定常运动的量，与加速度有关，ρ为液体的密度，g是重力加速度，P和z是两个待测变量，P是压力传感器所测量得的压力值，z是待测波高，C是常数；通常称 为速度水头， 为压力水头，gz为位置水头。我们通常要测量的就是水面的位置水头，即波高。本式的意义表明在整个流场上，任意点的各分量之和始终为常数。
公知的许多波高测量方法是在被测液体的底部投放压力传感器，在波浪传递时，液面高度的变化造成压力的变化，由压力传感器根据压力变化值来推算得知被测波高。这种方法的缺陷在于在某些波况条件下测量不准，例如对于短波，压力传感器测得的压力会始终不变，因而得到波高为零的错误结果。这是因为传统的压力传感器式波高测量方法仅仅由压力测量值来推算位置水头，即波高，完全忽略了波浪运动是存在着一定速度的。正是由于波浪运动存在着一定速度，即有关加速度和速度的分量 始终是一个未知量，并且不能忽略不计，即使利用经验值来修正，也存在极大的误差。
如果采用某种测量手段可以使伯努利方程中加速度和速度的分量项可以被看成相对小量，从而使之可以被忽略不计，那么就很容量得到准确的波浪高度。
本发明采用下述技术方案实现的被测流体中放置一根竖直的长管，中间为空腔，上端开口，下端封闭，在空腔的底部装设一个压力传感器，在长管与液面交界处沿上下分别开设多个进水口，开口迎向波浪前进的方向，进水口可以让被测流体自由地进出中空长管的腔体内，测量时将中空长管竖直地立于被测流体中，位置固定，当被测流体有波浪产生时，中空长管腔体内的液柱也随之发生变化，在竖直长管中的液面仅在高度上存在变化，而沿波浪前进方向的速度为零。如果取最上端和最下端两个点来看，最下端点流体的加速度和速度的分量 本身就为零，而最上端点流体的加速度和速度的分量 近似为零，完全可以忽略不计，这时长管中腔内流体各点的伯努利方程表达式为Pρ+gz=C]]>如果设定最下端的点为座标原点，则最上端和最下端两个点各自的伯努利方程表达式如下P1ρ+gz1=C]]>P2ρ+gz2=C]]>其中最上一点的P1为大气压力，即P1＝0，最下一点的z2为坐标原点，z2＝0，由此可知gz1＝CP2ρ=C]]>得出z1=P2gρ]]>由以上推算可知，波高z1=P2gρ.]]>采用在被测流体中立一根中空长管的办法，目的就是使包含流体运动加速度的项t和速度的项 相对压力水头 和位置水头gz为小量，可以忽略不计，这就很好地解决了波浪产生的扰动对测量结果的影响，而且待测流体的种类不受限制。
为了使测量得以实现，中空长管的直径必须很小，相对于被测流体的波长为小量，可以忽略不计。这在实际工作中是很显而易见的，中空长管的直径以毫米计，而被测流体的波长以米计。


图1为波高测量仪的示意图；图中1--中空长管，2--进水孔，3--压力传感器。
实施例下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步描述图1所示的波高测量仪，中空长管1竖直并且位置固定地插入被测流体中，相对波浪前进方向开有一系列的进孔2，进水孔2沿被测流体液面与中空长管交界处沿上下均匀分布，在中空长管1的封闭的底部安装有压力传感器3，当有波浪运动时，中空长管内的液柱上下升降，压力传感器3对压力进行测量，转化为电信号输出，根据测量值及相关公式即可求得波高。
权利要求
1.一种波高测量方法，其特征在于采用竖直并且位置固定地插入被测流体中一根中空长管的办法，长管(1)中间为空腔，上端开口，下端封闭，中空长管(1)的封闭的底部安装有压力传感器(3)，在长管与液面交界处沿上下分别开设多个进水口(2)，开口迎向波浪前进的方向，进水口可以让被测流体自由地进出中空长管的腔体内。
2.根据权利要求1中所述的一种波高测量方法，其特征在于进水孔(2)沿被测流体液面与中空长管交界处沿上下均匀分布。
3.根据权利要求1中所述的一种波高测量方法，其特征在于相对波浪前进方向开有一系列的进孔(2)。
全文摘要
本发明涉及一种测量波浪高度的方法及其装置。目前公知的测量波浪高度的方法有电容式压力传感器，超声波测量等，这些方法在一定环境条件下能取得较好的测量结果，但是在被测环境条件改变时就可能无法正常工作，适应范围窄。本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种采用竖直并且位置固定地插入被测流体中一根中空长管的办法，该方法适应范围广，测量准确度高，且不受环境的干扰。
文档编号G01B5/02GK1556370SQ20041001501
公开日2004年12月22日 申请日期2004年1月5日 优先权日2004年1月5日
发明者游亚戈, 颜希文, 揭德算 申请人:中国科学院广州能源研究所