在風浪環(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，并使得水面光強和水面斜率具有一一映射關(guān)系，并標定水面光強與水面斜率映射關(guān)系；步驟B：用CCD線陣相機獲取水面光強信號；步驟C：將水面光強信號轉(zhuǎn)換為水面斜率信號；步驟D：對水面斜率信號進行空間維傅里葉變換，獲得水面斜率譜的相位項；步驟E，依據(jù)水表面流速模型，計算出水面流速。
【專利說明】在風浪環(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]水面流場與風浪的互作用機理是海洋物理、流體力學(xué)、海洋微波遙感等領(lǐng)域非常關(guān)注的問題，水面流場與風浪的互作用機理非常復(fù)雜，實驗是研究其機理的重要手段，在這種實驗中就需要在風浪環(huán)境下測量水面流速?，F(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動來測量水面流速。但是PIV方法如果用在風浪環(huán)境中進行測量，測量的結(jié)果就是風浪振動的速度和表面流場速度的疊加，難以對二者進行區(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)在風浪環(huán)境下對水面流速測量結(jié)果是風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浪環(huán)境下測量水面流速的方法，其測量的結(jié)果與風浪振動速度無關(guān)，而不是風浪振動速度與水面流速的耦合。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種在風浪環(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，并使得水面光強和水面斜率具有一一映射關(guān)系，并標定水面光強與水面斜率映射關(guān)系；
[0008]步驟B:用CXD線陣相機獲取水面光強信號；
[0009]步驟C:將水面光強信號轉(zhuǎn)換為水面斜率信號；
[0010]步驟D:對水面斜率信號進行空間維度傅里葉變換，獲得水面斜率譜的相位項；
[0011]步驟E:依據(jù)水面流速模型，計算出水面流速。
[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，通過測量波浪的相速度來計算水面流速，本發(fā)明的測量結(jié)果與風浪振動速度無關(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浪環(huán)境下測量流速，其測量結(jié)果是風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)明在風浪環(huán)境下測量水面速的方法的流程圖?！揪唧w實施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0016]圖1示出本發(fā)明在風浪環(huán)境下測量水面流速的方法的流程圖，在風浪環(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，并使得水面光強和水面斜率具有--映射關(guān)系，并標定水面光強與水面斜率映射關(guān)系； 步驟B:用CCD線陣相機獲取水面光強信號； 步驟C:將水面光強信號轉(zhuǎn)換為水面斜率信號； 步驟D:對水面斜率信號進行空間維度傅里葉變換，獲得水面斜率譜的相位項； 步驟E:依據(jù)水面流速模型，計算出水面流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在風浪環(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所述的在風浪環(huán)境下測量水面流速的方法，其特征在于，在實際應(yīng)用中離散時間間隔點數(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
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