[发明专利]一种模拟海浪发生装置与方法

权利要求书

1.一种模拟海浪发生装置，其特征在于，包括：

声学换能器(1)，所述声学换能器(1)固定在位移系统上，并能在位移系统的作用下完成设定运动并发出声波，以使在验潮井或小型水槽中产生预先设定好的波浪效果；

依次连接的运动控制卡(2)、细分驱动器(3)和步进电机(4)，所述运动控制卡(2)与上位机(5)相连接，所述步进电机(4)驱动所述位移系统进行移动；

拉绳位置传感器(6)，所述拉绳位置传感器(6)与所述位移系统相连接，用于获取所述声学换能器(1)的位移信息；以及，

数据采集卡(7)，所述拉绳位置传感器(6)和所述声学换能器(1)均与所述数据采集卡(7)相连接，所述数据采集卡(7)与所述上位机(5)相连。

2.根据权利要求1所述的一种模拟海浪发生装置，其特征在于，所述位移系统包括：

异型导轨(8)，所述异型导轨(8)安装在所述验潮井或小型水槽中；

复合导板及托架(9)，所述声学换能器(1)固定连接在所述复合导板及托架(9)上，所述复合导板及托架(9)安装在所述异型导轨(8)上，并能沿所述异型导轨(8)运动；以及，

毂轮(10)，所述毂轮(10)上的绳索端部在经过所述复合导板及托架(9)与所述拉绳位置传感器(6)连接，所述毂轮(10)由所述步进电机(4)驱动，通过所述毂轮(10)上的绳索控制所述复合导板及托架(9)运动，从而实现所述声学换能器(1)的运动。

3.根据权利要求1所述的一种模拟海浪发生装置，其特征在于，所述运动控制卡(2)采用PCI1010运动控制卡。

4.根据权利要求1所述的一种模拟海浪发生装置，其特征在于，所述细分驱动器(3)采用1108AD细分驱动器。

5.根据权利要求1所述的一种模拟海浪发生装置，其特征在于，所述拉绳位置传感器(6)采用PT9510型拉绳位置传感器。

6.根据权利要求1所述的一种模拟海浪发生装置，其特征在于，所述数据采集卡(7)采用PCI6230数据采集卡。

7.一种基于上述权利要求1至6任一项所述模拟海浪发生装置的模拟海浪发生方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，所述上位机(5)输出波形信号，并通过控制所述运动控制卡(2)和所述细分驱动器(3)控制所述步进电机(4)运动；同时，所述上位机(5)输出控制信号经所述数据采集卡(7)传递给所述声学换能器(1)；

步骤2，所述步进电机(4)控制所述位移系统的毂轮(10)转动，从而控制搭载在所述位移系统的复合导板及托架(9)上的所述声学换能器(1)沿所述位移系统的异型导轨(8)沿设定方向运动并发出声波，使得所述声学换能器(1)与所述验潮井或小型水槽发生相对位移，从而产生设定的模拟海浪；

步骤3，所述拉绳位置传感器(6)通过所述位移系统的毂轮(10)绳索的移动信息获取所述声学换能器(1)的位移信息，并将采集到的位移信息发送给所述数据采集卡(7)；同时，所述声学换能器(1)将工作状态信息发送给所述数据采集卡(7)；

步骤4，所述数据采集卡(7)将获得的所述声学换能器(1)的位移信息和工作状态信息传输给所述上位机(5)，所述上位机(5)对位移信息进行处理，获得模拟海浪的波形图和周期、波长、幅度并进行反馈；

步骤5，根据反馈对上位机(5)的输出进行调整，重复步骤1至步骤5。

8.根据权利要求7所述的基于模拟海浪发生装置的模拟海浪发生方法，其特征在于，步骤1中，所述上位机(5)输出波形信号，并通过控制所述运动控制卡(2)和所述细分驱动器(3)控制所述步进电机(4)运动具体包括：

在所述上位机(5)中输入模拟海浪的必要信息，根据所述必要信息，所述上位机(5)形成一个数字波形信号，并将所述数字波形信号以串口通讯的方式通过wifi发给所述运动控制卡(2)，所述运动控制卡(2)再将所述数字波形信号转化输出为实际高频电压脉冲，配合所述细分驱动器(3)，控制所述步进电机(4)运动产生上位机(5)所需要产生的运动。

9.根据权利要求7所述的基于模拟海浪发生装置的模拟海浪发生方法，其特征在于，步骤4中，所述上位机(5)对位移信息进行处理，获得模拟海浪的波形图并进行反馈具体包括：

所述上位机(5)以串口通讯的方式获取所述数据采集卡(7)传输的位移信息和工作状态信息后，对位移信息进行巴特沃斯低通数字滤波处理，并加窗函数使位移信息更加平滑，获得模拟海浪的波形，最后，将模拟海浪的波形显示在GUI页面中的波形图上；

同时对滤波变换后的位移信息进行运算，求得模拟海浪的周期、波长、幅度数据，并在用户交互页面上显示，并且，在用户交互页面上同步显示所述声学换能器(1)的工作状态，使用户可以实时获得反馈信息。