被动声学测波新方法的实验研究及应用

发布时间：2021-03-09 22:25

　　海浪是海洋中最常见的现象之一,是岸滩演变的重要动力和海岸工程结构物设计施工的主要考虑因素,对海洋经济、海洋资源的开发利用,海上军事活动,海洋工程的选址、规划、设计、施工和日常营运等均有重大影响。海浪的观测与计算不仅有助于了解海浪的生成、生长机制,搞清海浪的内部结构和外在特征,还可为港口与桥梁的设计及海洋石油平台的建造等海洋工程提供所必需的海浪参数。随着科技的不断发展,以及海洋环境的特殊性,对测波仪器的性能提出了更高的要求。根据传统测波方法的现状和现场监测的需要,基于水听器和同步压力传感器在波浪频率范围内带通滤波后的信号一致这一观测事实,本文提出了一种简便快捷和经济实用的被动声学测波方法。该方法通过对滤波后的声学信号进行谱估计,得到的声压谱经传递函数和补偿因子修正后,即可得到表面波谱,进而计算统计波浪要素。基于该原理,借助于虚拟仪器开发平台,通过软硬件的合理结合,设计开发出了一套准确高效、界面友好的便携式声学测波系统。在实验室初步验证后,先后两次分别将该系统应用于莱州湾及芝罘岛的海上监测,并对比压力测波法同步测量数据,表明被动声学测波方法所测的波浪要素是合理可靠的。该系统具有较强的可扩展... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 现场波浪观测技术综述
        1.1.1 重力式测波法
        1.1.2 压力式测波法
        1.1.3 测波杆法
        1.1.4 声学测波法
    1.2 水上测波方法综述
        1.2.1 立体摄影法
        1.2.2 激光测波法
        1.2.3 雷达测波
    1.3 卫星遥感测波方法综述
    1.4 波浪测量技术发展趋势
    1.5 本文的研究内容
2. 被动声学测波方法
    2.1 方法的提出
    2.2 观测数据处理方法
        2.2.1 预处理
        2.2.2 快速带通滤波
        2.2.3 谱估计
3. 被动声学测波系统的开发
    3.1 虚拟仪器概述
        3.1.1 虚拟仪器的产生与发展
        3.1.2 虚拟仪器的特点
        3.1.3 虚拟仪器的结构及分类
        3.1.4 面向对象的图形化编程语言——LabVIEW
    3.2 系统硬件组成
    3.3 系统软件设计
        3.3.1 软件功能设计
        3.3.2 程序实现
    3.4 仪器率定与实验室验证
        3.4.1 仪器率定
        3.4.2 测波系统验证
4. 海上观测验证
    4.1 莱州湾船基观测
        4.1.1 观测方案
        4.1.2 结果分析
    4.2 芝罘岛岸基观测
        4.2.1 观测方案
        4.2.2 结果分析
5. 被动声学测波方法的应用
    5.1 海浪群性与破碎的定性关系验证
        5.1.1 声学测量海面破碎原理
        5.1.2 系统扩展设计及结果
    5.2 声学探测海面天气
        5.2.1 海面风速的测量
        5.2.2 海面降雨的识别
        5.2.3 系统扩展设计
6. 结论
附录 公式（5.4）的推导和个例验证
参考文献
创新点
个人简历
发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]现场波浪观测技术发展和应用[J]. 左其华.  海洋工程. 2008(02)
[2]信号快速带通滤波方法在海洋信号分析中的应用[J]. 张立振.  海洋科学进展. 2008(01)
[3]SBY2-1型空气超声波浪仪[J]. 孙强,孙军.  海洋技术. 2007(04)
[4]X波段导航雷达浪高实时测量研究[J]. 王福友,袁赣南,卢志忠,郝燕玲.  海洋工程. 2007(04)
[5]海浪周期关系的研究[J]. 李瑞丽.  海洋湖沼通报. 2007(02)
[6]海洋环境观测技术研究进展[J]. 蔡树群,张文静,王盛安.  热带海洋学报. 2007(03)
[7]基于单频GPS的单点测浪方法的研究[J]. 罗亮,杨东凯,王宏燕,徐正.  遥测遥控. 2007(01)
[8]Parameterization of Wave Breaking Probability and Whitecap Coverage[J]. 李晶,于定勇,刘华兴.  China Ocean Engineering. 2006(03)
[9]船载雷达观测海浪的研究[J]. 任福安,邵秘华,孙延维.  海洋学报(中文版). 2006(05)
[10]一种海洋环境噪声估计风速的修正法[J]. 林建恒,蒋国健,苑泉乐,衣雪娟.  声学学报. 2006(03)

博士论文
[1]沿岸流不稳定运动的实验研究及理论分析[D]. 任春平.大连理工大学 2009
[2]风浪破碎和波群统计特征的研究[D]. 李晶.中国海洋大学 2008



本文编号：3073578