在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法,包括步驟如下:步驟A:構(gòu)建光照條件,并使得水面光強(qiáng)和水面斜率具有一一映射關(guān)系,并標(biāo)定水面光強(qiáng)與水面斜率映射關(guān)系;步驟B:用CCD線陣相機(jī)獲取水面光強(qiáng)信號;步驟C:將水面光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為水面斜率信號;步驟D:對水面斜率信號進(jìn)行空間維傅里葉變換,獲得水面斜率譜的相位項(xiàng);步驟E,依據(jù)水表面流速模型,計(jì)算出水面流速。
【專利說明】在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水面流速測量【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水面流場與風(fēng)浪的互作用機(jī)理是海洋物理、流體力學(xué)、海洋微波遙感等領(lǐng)域非常關(guān)注的問題,水面流場與風(fēng)浪的互作用機(jī)理非常復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)是研究其機(jī)理的重要手段,在這種實(shí)驗(yàn)中就需要在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速。現(xiàn)有的水面流速測量方法通常是PIV(Particle Image Velocimetry)方法,也就是在水面上布灑示蹤例子,通過高速攝影的方法在獲取的圖像中追蹤示蹤例子的運(yùn)動來測量水面流速。但是PIV方法如果用在風(fēng)浪環(huán)境中進(jìn)行測量,測量的結(jié)果就是風(fēng)浪振動的速度和表面流場速度的疊加,難以對二者進(jìn)行區(qū)分。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)在風(fēng)浪環(huán)境下對水面流速測量結(jié)果是風(fēng)浪振動速度與水面流速的疊加的問題,為此本發(fā)明的目的是提供一種在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法,其測量的結(jié)果與風(fēng)浪振動速度無關(guān),而不是風(fēng)浪振動速度與水面流速的耦合。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法的步驟包括如下:
[0007]步驟A:構(gòu)建光照條件,并使得水面光強(qiáng)和水面斜率具有一一映射關(guān)系,并標(biāo)定水面光強(qiáng)與水面斜率映射關(guān)系;
[0008]步驟B:用CXD線陣相機(jī)獲取水面光強(qiáng)信號;
[0009]步驟C:將水面光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為水面斜率信號;
[0010]步驟D:對水面斜率信號進(jìn)行空間維度傅里葉變換,獲得水面斜率譜的相位項(xiàng);
[0011]步驟E:依據(jù)水面流速模型,計(jì)算出水面流速。
[0012](三)有益效果
[0013]本發(fā)明是利用水面波浪相速度只與波長和水面流速有關(guān)而與波浪振幅無關(guān)的特點(diǎn),通過測量波浪的相速度來計(jì)算水面流速,本發(fā)明的測量結(jié)果與風(fēng)浪振動速度無關(guān),不會與波浪振動速度耦合在一起。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的水面流速測量方法如果在風(fēng)浪環(huán)境下測量流速,其測量結(jié)果是風(fēng)浪振動速度與水面流速的疊加,二者無法區(qū)分的技術(shù)問題,傳統(tǒng)的流速測量方法無法用于風(fēng)浪環(huán)境下的流速測量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面速的方法的流程圖。【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合具體實(shí)施例,并參照附圖,對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]圖1示出本發(fā)明在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法的流程圖,在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的步驟包括:
[0017]構(gòu)建特定的光照條件,可以使得水面光強(qiáng)和水面斜率有一個映射關(guān)系表7]^如下:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法,其特征在于,包括步驟如下:步驟A:構(gòu)建光照條件,并使得水面光強(qiáng)和水面斜率具有--映射關(guān)系,并標(biāo)定水面光強(qiáng)與水面斜率映射關(guān)系; 步驟B:用CCD線陣相機(jī)獲取水面光強(qiáng)信號; 步驟C:將水面光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為水面斜率信號; 步驟D:對水面斜率信號進(jìn)行空間維度傅里葉變換,獲得水面斜率譜的相位項(xiàng); 步驟E:依據(jù)水面流速模型,計(jì)算出水面流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法,其特征在于,所述水面流速模型表示如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法,其特征在于,所述水面波的相速度c (t)表示如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在風(fēng)浪環(huán)境下測量水面流速的方法,其特征在于,在實(shí)際應(yīng)用中離散時間間隔點(diǎn)數(shù)η的取值需要考慮兩個影響因素: η取值較小時,
【文檔編號】G01P5/26GK103728465SQ201410017806
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】王小青, 劉利, 陳鵬真, 種勁松 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所