CN105928495B - 阵列电容立杆式海浪参数测量装置 - Google Patents

阵列电容立杆式海浪参数测量装置 Download PDF

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Abstract

阵列电容立杆式海浪参数测量装置包括电容立杆、电极条、封胶、电极环、横向支架、铜箔、焊点、梯形台阶、缓冲套管和电缆线，电容立杆构成电容立杆阵列，电极条和铜箔构成电容固定极板，电极环和海浪构成电容活动极板，电极条上平行于铜箔的一侧绝缘层构成电容极板间的介质，本装置具有结构简单、造价低廉、利于普及、操作容易、快速响应、性能稳定、方便实用和使用寿命长等优点，除了能够测量海浪浪高外，还能测量海浪的方向、波速、波长和海水水位等海浪参数。

Description

阵列电容立杆式海浪参数测量装置
技术领域
本发明涉及一种海浪参数测量仪器，尤其涉及一种海浪浪高、波速与波长测量装置，属于海洋动力参数测量技术领域。
背景技术
在海洋工程、海洋建设和海洋科考方面，经常需要测量海洋参数，例如海水温度、海洋深度、海浪高度、海浪波长和海浪波速等，目前这方面的测量方法和装置很多，例如浮球法、GPS定位法、卫星照相法、激光探测法和X波段雷达法等等，构想各有千秋，仪器性能各有优劣，上述方法中多数方法及装置构造复杂，造价昂贵，难以普及。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、造价低廉、方便普及和容易操作的测量装置，除了能够测量海浪浪高外，还能测量海浪的方向、波速、波长和海水水位。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：阵列电容立杆式海浪参数测量装置包括第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3、第四电容立杆4、电极条5、封胶6、电极环7、横向支架8、铜箔9、焊点10、梯形台阶11、缓冲套管12、电缆线13和大陆架14；
第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4构成电容立杆阵列，电极条5和铜箔9构成电容固定极板，电极环7和海水与海浪15构成电容活动极板，电极条5上平行于铜箔9的一侧绝缘层构成电容极板间的介质；
在大陆架14靠岸处设置四根电容立杆，分别为第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4，第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3、第四电容立杆4以及横向支架8排列成正菱形，正菱形的一根对角线与海岸线垂直，第一电容立杆1与第二电容立杆2两者中心轴之间的距离或第一电容立杆1与第三电容立杆3两者中心轴之间的距离为2米，第二电容立杆2与第四电容立杆4两者中心轴之间的距离或第三电容立杆3与第四电容立杆4两者中心轴之间的距离为2米，第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4的直径为5～10厘米，第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4上半部远离海岸线一侧设有电极条5，电极条5的长度为10～30米，宽度为6～12厘米，厚度为3毫米；
电极条5内部设有铜箔9，厚度为0.1毫米，宽度为5～11厘米，长度为9.9～29.9米，铜箔9与电缆线13芯线的连接处设有焊点10，电极条5与缓冲套管12之间设有梯形台阶11过渡，铜箔9、焊点10和部分电缆线13密封在电极条5中，电极条5在第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3或第四电容立杆4上的横断面呈圆弧形，电极条5上的梯形台阶11和缓冲套管12朝下放置，电极条5与第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3或第四电容立杆4的接触处设有封胶6，封胶6的横断面为三角形；
电极环7的内径与第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3或第四电容立杆4的直径相等，电极环7的外径比内径大4厘米，电极环7的厚度为2厘米，电极环7的材质为不锈钢，电极环7与海水与海浪15充分接触并导电，第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4构成电容立杆阵列，第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4上的电极条5、铜箔9、电极环7、海水与海浪15一起形成可变电容器，电极条5上的铜箔9为电容固定极板，电极环7、海水与海浪15为电容活动极板，电极条5上平行于铜箔9一侧的绝缘层为电容极板间的介质，可变电容器的大小与海水的海浪15高度关联。
由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：本装置除了能够测量海浪浪高外，还能测量海浪的方向、波速、波长和海水水位，装置具有结构简单、造价低廉、利于普及、操作容易、快速响应、性能稳定、方便实用和使用寿命长等优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明有如下3幅附图：
图1是本装置的结构示意图，
图2是本装置电容立杆和横向支架结构俯视图，
图3是本装置电极条和铜箔的透视图。
附图中所标各数字分别表示如下：
1.第一电容立杆，2.第二电容立杆，3.第三电容立杆，4.第四电容立杆，5.电极条，6.封胶，7.电极环，8.横向支架，9.铜箔，10.焊点，11.梯形台阶，12.缓冲套管，13.电缆线，14.大陆架，15.海水与海浪，16.海浪前进方向，L1.第一电容立杆与第二电容立杆两者中心轴之间的距离，L2.第一电容立杆与第四电容立杆两者中心轴之间的距离。
具体实施方式
1.根据图1至图3，阵列电容立杆式海浪参数测量装置包括第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3、第四电容立杆4、电极条5、封胶6、电极环7、横向支架8、铜箔9、焊点10、梯形台阶11、缓冲套管12、电缆线13和大陆架14。
2.第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4构成电容立杆阵列，电极条5和铜箔9构成电容固定极板，电极环7和海水与海浪15构成电容活动极板，电极条5上平行于铜箔9的一侧绝缘层构成电容极板间的介质。
3.在大陆架14靠岸处设置四根电容立杆，分别为第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4，第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3、第四电容立杆4以及横向支架8排列成正菱形，正菱形的一根对角线与海岸线垂直，第一电容立杆1与第二电容立杆2两者中心轴之间的距离或第一电容立杆1与第三电容立杆3两者中心轴之间的距离为2米，第二电容立杆2与第四电容立杆4两者中心轴之间的距离或第三电容立杆3与第四电容立杆4两者中心轴之间的距离为2米，第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4的直径为5～10厘米，第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4上半部远离海岸线一侧设有电极条5，电极条5的长度为10～30米，宽度为6～12厘米，厚度为3毫米。
4.电极条5内部设有铜箔9，厚度为0.1毫米，宽度为5～11厘米，长度为9.9～29.9米，铜箔9与电缆线13芯线的连接处设有焊点10，电极条5与缓冲套管12之间设有梯形台阶11过渡，铜箔9、焊点10和部分电缆线13密封在电极条5中，电极条5在第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3或第四电容立杆4上的横断面呈圆弧形，电极条5上的梯形台阶11和缓冲套管12朝下放置，电极条5与第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3或第四电容立杆4的接触处设有封胶6，封胶6的横断面为三角形。
5.电极环7的内径与第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3或第四电容立杆4的直径相等，电极环7的外径比内径大4厘米，电极环7的厚度为2厘米，电极环7的材质为不锈钢，电极环7与海水与海浪15充分接触并导电，第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4构成电容立杆阵列，第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4上的电极条5、铜箔9、电极环7、海水与海浪15一起形成可变电容器，电极条5上的铜箔9为电容固定极板，电极环7、海水与海浪15为电容活动极板，电极条5上平行于铜箔9一侧的绝缘层为电容极板间的介质，可变电容器的大小与海水的海浪15高度关联。
6.海浪浪高测量：当所述的可变电容器电容量为最大时，表明为海浪波峰到达，当所述的可变电容器电容量为最小时，表明为海浪波谷到达，根据可变电容器电容量的最大值与最小值之差，计算出海浪浪高的峰峰值。
7.海水水位测量：根据所述可变电容器电容量最大值与最小值的平均值，计算出海水水位的高低。
8.海浪方向测量：根据图2以及第一电容立杆1、第二电容立杆2、第三电容立杆3和第四电容立杆4上电极条5跟海水与海浪15所形成电容量大小的先后关系，分析出海浪的方向，例如：第四电容立杆4上的电容量首先为最大，不久后第二电容立杆2和第三电容立杆3上的电容量同时为最大，再不久后第一电容立杆1上的电容量为最大，分析出海浪来自东向，又如：第三电容立杆3和第四电容立杆4上的电容量同时首先为最大，不久后第一电容立杆1和第二电容立杆2上的电容量同时为最大，分析出海浪来自东北向。
9.海浪波速测量：根据图1和图2，设海浪来自东向，t1为一个波峰依次到达第四电容立杆4和第一电容立杆1时的时间差，则海浪波速依据公式“速度=距离/时间”，求出浪速V=L2/t1，式中L2=2米×1.414=2.828米，若海浪来自东北向，式中L2改为L1=2米。
10.海浪波长测量：设海浪来自东向，t2为前一个波峰与后一个波峰分别到达电容立杆1时的时间差，则海浪波长依据公式“距离=速度×时间”，求出波长λ=V×t2，式中V是具体实施方式9中已经求得的数值。

Claims (1)

1.一种阵列电容立杆式海浪参数测量装置，包括第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)、第四电容立杆(4)、电极条(5)、封胶(6)、电极环(7)、横向支架(8)、铜箔(9)、焊点(10)、梯形台阶(11)、缓冲套管(12)、电缆线(13)和大陆架(14)；
第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)和第四电容立杆(4)构成电容立杆阵列，电极条(5)和铜箔(9)构成电容固定极板，电极环(7)和海水与海浪(15)构成电容活动极板，电极条(5)上平行于铜箔(9)的一侧绝缘层构成电容极板间的介质；
其特征在于：在大陆架(14)靠岸处设置四根电容立杆，分别为第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)和第四电容立杆(4)，第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)、第四电容立杆(4)以及横向支架(8)排列成正菱形，正菱形的一根对角线与海岸线垂直，第一电容立杆(1)与第二电容立杆(2)两者中心轴之间的距离或第一电容立杆(1)与第三电容立杆(3)两者中心轴之间的距离为2米，第二电容立杆(2)与第四电容立杆(4)两者中心轴之间的距离或第三电容立杆(3)与第四电容立杆(4)两者中心轴之间的距离为2米，第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)和第四电容立杆(4)的直径为5～10厘米，第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)和第四电容立杆(4)上半部远离海岸线一侧设有电极条(5)，电极条(5)的长度为10～30米，宽度为6～12厘米，厚度为3毫米；
电极条(5)内部设有铜箔(9)，厚度为0.1毫米，宽度为5～11厘米，长度为9.9～29.9米，铜箔(9)与电缆线(13)芯线的连接处设有焊点(10)，电极条(5)与缓冲套管(12)之间设有梯形台阶(11)过渡，铜箔(9)、焊点(10)和部分电缆线(13)密封在电极条(5)中，电极条(5)在第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)或第四电容立杆(4)上的横断面呈圆弧形，电极条(5)上的梯形台阶(11)和缓冲套管(12)朝下放置，电极条(5)与第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)或第四电容立杆(4)的接触处设有封胶(6)，封胶(6)的横断面为三角形；
电极环(7)的内径与第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)或第四电容立杆(4)的直径相等，电极环(7)的外径比内径大4厘米，电极环(7)的厚度为2厘米，电极环(7)的材质为不锈钢，电极环(7)与海水与海浪(15)充分接触并导电，第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)和第四电容立杆(4)构成电容立杆阵列，第一电容立杆(1)、第二电容立杆(2)、第三电容立杆(3)和第四电容立杆(4)上的电极条(5)、铜箔(9)、电极环(7)、海水与海浪(15)一起形成可变电容器，电极条(5)上的铜箔(9)为电容固定极板，电极环(7)、海水与海浪(15)为电容活动极板，电极条(5)上平行于铜箔(9)一侧的绝缘层为电容极板间的介质，可变电容器的大小与海水的海浪(15)高度关联。
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