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在风浪环境下测量水面流速的方法
【专利摘要】本发明是一种在风浪环境下测量水面流速的方法，包括步骤如下：步骤A：构建光照条件，并使得水面光强和水面斜率具有一一映射关系，并标定水面光强与水面斜率映射关系；步骤B：用CCD线阵相机获取水面光强信号；步骤C：将水面光强信号转换为水面斜率信号；步骤D：对水面斜率信号进行空间维傅里叶变换，获得水面斜率谱的相位项；步骤E，依据水表面流速模型，计算出水面流速。
【专利说明】在风浪环境下测量水面流速的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于水面流速测量【技术领域】，涉及在风浪环境下测量水面流速的方法。
【背景技术】
[0002]水面流场与风浪的互作用机理是海洋物理、流体力学、海洋微波遥感等领域非常关注的问题，水面流场与风浪的互作用机理非常复杂，实验是研究其机理的重要手段，在这种实验中就需要在风浪环境下测量水面流速。现有的水面流速测量方法通常是PIV(Particle Image Velocimetry)方法,也就是在水面上布洒示踪例子,通过高速摄影的方法在获取的图像中追踪示踪例子的运动来测量水面流速。但是PIV方法如果用在风浪环境中进行测量，测量的结果就是风浪振动的速度和表面流场速度的叠加，难以对二者进行区分。

【发明内容】

[0003](一 )要解决的技术问题
[0004]为了解决现有技术在风浪环境下对水面流速测量结果是风浪振动速度与水面流速的叠加的问题，为此本发明的目的是提供一种在风浪环境下测量水面流速的方法，其测量的结果与风浪振动速度无关，而不是风浪振动速度与水面流速的耦合。
[0005]( 二 )技术方案
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种在风浪环境下测量水面流速的方法的步骤包括如下:
[0007]步骤A:构建光照条件，并使得水面光强和水面斜率具有一一映射关系，并标定水面光强与水面斜率映射关系；
[0008]步骤B:用CXD线阵相机获取水面光强信号；
[0009]步骤C:将水面光强信号转换为水面斜率信号；
[0010]步骤D:对水面斜率信号进行空间维度傅里叶变换，获得水面斜率谱的相位项；
[0011]步骤E:依据水面流速模型，计算出水面流速。
[0012](三)有益效果
[0013]本发明是利用水面波浪相速度只与波长和水面流速有关而与波浪振幅无关的特点，通过测量波浪的相速度来计算水面流速，本发明的测量结果与风浪振动速度无关，不会与波浪振动速度耦合在一起。本发明解决了传统的水面流速测量方法如果在风浪环境下测量流速，其测量结果是风浪振动速度与水面流速的叠加，二者无法区分的技术问题，传统的流速测量方法无法用于风浪环境下的流速测量。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是本发明在风浪环境下测量水面速的方法的流程图。【具体实施方式】
[0015]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0016]图1示出本发明在风浪环境下测量水面流速的方法的流程图，在风浪环境下测量水面流速的步骤包括:
[0017]构建特定的光照条件，可以使得水面光强和水面斜率有一个映射关系表7]^如下:
[0018]
【权利要求】
1.一种在风浪环境下测量水面流速的方法，其特征在于，包括步骤如下:步骤A:构建光照条件，并使得水面光强和水面斜率具有--映射关系，并标定水面光强与水面斜率映射关系； 步骤B:用CCD线阵相机获取水面光强信号； 步骤C:将水面光强信号转换为水面斜率信号； 步骤D:对水面斜率信号进行空间维度傅里叶变换，获得水面斜率谱的相位项； 步骤E:依据水面流速模型，计算出水面流速。
2.根据权利要求1所述的在风浪环境下测量水面流速的方法，其特征在于，所述水面流速模型表示如下:
3.根据权利要求2所述的在风浪环境下测量水面流速的方法，其特征在于，所述水面波的相速度c (t)表示如下:
4.根据权利要求1所述的在风浪环境下测量水面流速的方法，其特征在于，在实际应用中离散时间间隔点数η的取值需要考虑两个影响因素: η取值较小时，
【文档编号】G01P5/26GK103728465SQ201410017806
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】王小青, 刘利, 陈鹏真, 种劲松 申请人:中国科学院电子学研究所