[发明专利]一种基于电容式传感器的波浪爬高测量系统

说明书

本发明涉及测量仪器技术领域，可记录波列作用下水体在斜坡面上的爬升过程，实时获悉波浪爬升高度的时间分布及横向空间分布，采集结束后软件端立即统计得到各累积率爬高值，实现了波浪爬高的精确测量，且测量板的安置方便、数据导出简捷。一种基于电容式传感器的波浪爬高测量系统，其特征在于：由爬高测量模块单元和数据处理单元组成；爬高测量模块单元包括测量底板、用于调节测量底板与水平面角度的可调节支架、安装在测量底板顶面的若干个电容式传感器、与电容式传感器依次连接的AD转换模块及第一无线收发装置；数据处理单元包括上位机及与其连接的第二无线收发装置，第一、第二无线收发装置之间无线连接并传输数据。

技术领域

本发明涉及测量仪器技术领域，具体是一种基于电容式传感器的波浪爬高测量系统。

背景技术

波浪作用于海堤结构时，水体沿海堤迎浪斜坡面上爬后的高程与静水位的差值为波浪爬高。在海堤结构设计中，允许越浪的海堤堤顶高程的确定大多以波浪爬高作为控制指标，即堤顶高程应拦截某一累积率以下的波浪爬高，而部分大波则允许其越过堤顶。对于海堤堤顶的设计高程而言，爬高数据至关重要，将直接影响工程的安全和造价，波浪爬高的研究多年来在海岸工程领域一直具有重要的科学意义和工程应用价值。

在波浪爬高的模型试验中，目前国内各大高校及科研院所的爬高测量大多采用单波高仪法或目测法。单波高仪法是将波高仪直接布置于海堤模型上，仪器与模型迎浪面的贴合处布置较为不便，测得的数据信号需在试验结束后另行导出、再处理数据、继而进行统计分析后，方能得到各累积率的波浪爬高值，以决定下一组试验方案如何调整，试验效率低下、仪器布置不便是该方法的主要问题。目测法是将钢直尺直接布置于海堤模型上，试验人员通过观察并记录逐个波浪触及的尺面读数后换算成爬高值，该方法尺面与模型迎浪面的贴合处布置较为便利，但其测量精度完全取决于试验人员的读数经验，同时无法获取水体上爬高度的逐时过程，只能得到部分大波带来的波浪爬高值再进行试验后的人工统计，对于累积率偏低的爬高值及爬高平均值的统计回去吧结果并不准确。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种基于电容式传感器的爬高测量系统，可记录波列作用下水体在斜坡面上的爬升过程，实时获悉波浪爬升高度的时间分布及横向空间分布，采集结束后软件端立即统计得到各累积率爬高值，实现了波浪爬高的精确测量，且测量板的安置方便、数据导出简捷。

本发明的技术方案是：

一种基于电容式传感器的波浪爬高测量系统，其特征在于：由爬高测量模块单元和数据处理单元组成；爬高测量模块单元包括测量底板、用于调节测量底板与水平面角度的可调节支架、安装在测量底板顶面的若干个电容式传感器、与电容式传感器依次连接的AD转换模块及第一无线收发装置；数据处理单元包括上位机及与其连接的第二无线收发装置，第一、第二无线收发装置之间无线连接并传输数据。

所述测量底板的顶面平行开设有若干道凹槽，顶面的其余部分覆盖有一层与模型海堤坡面糙率相同的加糙材料。

所述电容式传感器安装在凹槽内，电容式传感器的敏感丝与测量底板的顶面平行。

所述底板的两侧边沿设有橡胶软垫片。

所述可调节支架包括支撑板以及伸缩杆，支撑板的一端通过自锁铰链连接在测量底板的底面，支撑板的另一端设有紧固螺栓，支撑板的中部通过伸缩杆与测量底板的底面活动链接。

所述第一、第二无线收发装置之间通过ZigBee网络、WIFI网络、移动互联网、蓝牙中的任一种实现无线连接并传输数据。

所述AD转换模块、第一无线收发装置与提供电源的锂电池一起安装在密封盒内，密封盒固定在测量底板上部，第一无线收发装置的天线从密封盒伸出。

所述上位机包括数据处理模块及与其连接的显示屏、控制按钮、通道选择模块、数据存储模块、巡检模块；数据处理模块通过通道选择模块与第二无线收发装置连接，从而与第一无线收发装置传输数据。