无线数据传输式的海浪高度测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无线数据传输式的海浪高度测量装置及测量方法，主要解决现有海浪高度测量设备成本高的问题。该装置包括浮标部件和测量部件，两者固定为一体，浮标部件包括液体传感电路、电磁阀门、高压二氧化碳舱和气囊气囊，液位传感器接触到海水后电磁阀门被打开，二氧化碳气体冲入气囊内，使其漂浮于海面上；测量部件包括加速度传感器、数据处理器、语音转换芯片、超短波发射机、功率放大电路、天线和电源。测量部件在浮标部件保持运动平稳的状态下采集海浪加速度数据计算出海浪高度，并将其转换为语音调频信号发射至海面上空，供飞行员收听海浪高度的语音播报。本发明专利技术装置体积小、重量轻，测量成本低，可用于保障飞机在水面的安全起降。的安全起降。的安全起降。

【技术实现步骤摘要】
无线数据传输式的海浪高度测量装置及测量方法


[0001]本专利技术属于测量海浪高度
，特别涉及一种海浪高度测量装置及测量方法，用于水上飞机对飞机下方海浪高度的实时测量，保障飞机在水面起降的安全。

技术介绍

[0002]我国新型的大型水上飞机，主要用于海上巡逻、补给、救援等任务，当其在海上执行任务时由于缺乏对海情信息有效的探测手段，对于海情较为复杂，海浪高度过高的情况，将导致飞机无法在海面上进行起降或着舰，严重影响了飞机的飞行安全和任务的执行，因此水上飞机需要安装测量海浪高度的装备。
[0003]海浪高度可以通过浮标进行测量，山东省科学院海洋仪器仪表研究所的王亚洲和李忠君在山东科学期刊上发表了一篇文章，公开了一种SBF3
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1型波浪浮标浮标体结构设计，其在浮标内部安装有方位传感器，由于传感器只能在无磁的环境下才能正常工作，因此该型浮标必须选择无磁材料来制作标体。该浮标体是由内壳和外壳两部分组成的双层结构的玻璃钢球体，直径为900mm，两层中间填充有聚氨酯泡沫以增加浮标的抗沉性，整个球体重量为125Kg。整个浮标体自上而下分为顶盖、法兰盘、玻璃钢球体、压载、系留板，其具体结构如图1所示。其中顶盖是一个直径为400mm，厚度为10mm的钢制圆盘；法兰盘是一个外径为400mm，内径为300mm的铜制圆盘。
[0004]海浪高度可以通过搭载于飞行器的海浪高度测量雷达进行测量，中国科学院海洋研究所在申请号为200910017953.8的专利文献中公开了一种《双极化X波段雷达海浪参数测量系统》，其雷达由雷达主机及与雷达主机通讯连接的双极化天线组成；其中，雷达主机与计算机的数据采集模块连接，通过数据采集模块将雷达输出的视频信号转换为数字信号存储于计算机的存储单元；计算机通过I/O接口与极化切换控制模块连接，计算机通过极化切换控制模块与双极化天线控制连接；该双极化天线的一端与雷达主机通讯连接，另一端通过与极化切换控制模块连接，以全天候、实时、高效准确提供海浪高度信息。
[0005]上述现有技术存在的最大问题是体积大、重量重、成本高，其中海浪高度测量雷达市场价高达几十万元，海浪浮标单价也在十几万元，因此市场亟待一种轻量化的低成本产品来替代。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种无线数据传输式海洋浪高测量装置，以减小测量装置的体积和重量，大幅度降低测量成本。
[0007]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]1.一种无线数据传输海浪高度测量装置，包括浮标部件1和测量部件2，两者固定为一体，其特征在于：
[0009]所述浮标部件1，包括液体传感电路11、电磁阀门12、高压二氧化碳舱13和气囊14，气囊14位于高压二氧化碳舱13的上方，电磁阀门12位于两者之间，并与液体传感电路电连
接；高压二氧化碳舱13内装有高压二氧化碳气体，当液位传感器接触到海水后电磁阀门12被打开，二氧化碳气体冲入气囊14内，使其迅速膨胀漂浮于海面上，并随着海浪的波动而运动；
[0010]所述测量部件2采用包括加速度传感器21、数据处理器22、语音转换芯片23、超短波发射机24、功率放大电路25、天线26和电源模块27集成在一起的整体结构，以减小装置的体积和重量，增加装置的可靠性；该加速度传感器21、数据处理器22、语音转换芯片23、超短波发射机24、功率放大电路25及天线26依次级联，以对加速度传感器获取的海浪的加速度信号进行处理，并通过数据处理器进行频率调整的控制，获得海浪高度。
[0011]进一步，所述的液体传感电路11，其由功放电路111和液位传感器112连接组成，液位传感器112接触到海水后产生标准的电信号传输至功放电路111进行放大后触发电磁阀门12打开。
[0012]进一步，所述的数据处理器22包括：
[0013]控制子模块，用于设置超短波发射机的工作模式、频率，并通过IIC总线将工作模式、频率数据写入超短波发射机，即使用HS6760_Fre()函数对超短波发射机进行频率设置，用HS6760_SetMode()函数对超短波发射机进行工作模式设置，并将这两个函数的设置数据通过IIC_WriteOneByte()函数逐字节写入超短波发射机，实现一字节数据通过IIC总线写入固定地址；
[0014]计算子模块，用于接收加速度传感器的加速度数据，根据加速度数据计算海浪高度，即采用SeaWaveHeight_process()函数对海浪加速度数据进行曲线拟合，再根据拟合曲线求取海浪高度。
[0015]进一步，所述电源模块27分别与液体传感电路11、加速度传感器21、语音转换芯片23、超短波发射机24、功率放大电路25连接，以对其进行供电。
[0016]进一步，所述天线26采用高度不大于10cm的螺旋天线，用于接收放大后的语音调频信号，将其发射出去。
[0017]进一步，所述超短波发射机24主芯片为HS6760M，其尺寸为：3*3*0.95mm，支持line
‑
in输入和直接MIC输入，其工作模式包括正常发射模式、睡眠模式、静止模式，频率为27～125MHz；输入参考时钟支持7.6MHz/12MHz/24MHz三种晶振，发射功率大于10dBm，超短波发射机接收外部输入的控制信号，生成载波信号将语音信号调制到该载波上得到语音调频信号后传输至功率放大电路。
[0018]2.一种利用上述装置进行无线传输海浪高度测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0019]1)设置超短波发射机24的发射频率、工作模式；
[0020]2)使用加速度传感器21获取海浪的实时加速度数据，通过IIC总线将该加速度数据送至数据处理器22，根据水面一个质点的垂直加速度变化近似于正弦曲线的原理，对海浪加速度通过FFT运算拟合出海浪加速度曲线a
S
；
[0021]3)根据拟合曲线a
S
求出海浪高度S
P
‑
P
；
[0022]4)使用语音转换芯片23将海浪高度文本合成为语音信号后输出；
[0023]5)超短波发射机24接收语音信号，根据IIC总线传输的控制信号产生载波信号对语音信号进行调频得到语音调频信号，将其发射至功率放大电路25进行功率放大，该放大
语音调频信号经天线26发射至海面上空，以供飞机上的超短波电台接收，飞行员收听海浪高度的实时语音播报信息。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
[0025]1.本专利技术的浮标部件由于采用二氧化碳气体充入气囊的形式提供装置浮力和保持装置运动平稳，代替现有SBF3
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1型波浪浮标采用玻璃钢球体通过大体积排水获取浮力的方法，使得整个装置重量轻，且在非工作状态下气囊处于压缩状态，体积非常小；同时由于压缩的二氧化碳占用体积小，成本低，重量轻，大幅降低了无线数据传输海浪高度测量装置的制造成本，减轻了装置自身重量，实现了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线数据传输式的海浪高度测量装置，包括浮标部件(1)和测量部件(2)，两者固定为一体，其特征在于：所述浮标部件(1)，包括液体传感电路(11)、电磁阀门(12)、高压二氧化碳舱(13)和气囊(14)，气囊(14)位于高压二氧化碳舱(13)的上方，电磁阀门(12)位于两者之间，并与液体传感电路电连接；高压二氧化碳舱(13)内装有高压二氧化碳气体，当液位传感器接触到海水后电磁阀门(12)被打开，二氧化碳气体冲入气囊(14)内，使其迅速膨胀漂浮于海面上，并随着海浪的波动而运动；所述测量部件(2)采用包括加速度传感器(21)、数据处理器(22)、语音转换芯片(23)、超短波发射机(24)、功率放大电路(25)、天线(26)和电源模块(27)集成在一起的整体结构，以减小装置的体积和重量，增加装置的可靠性；该加速度传感器(21)、数据处理器(22)、语音转换芯片(23)、超短波发射机(24)、功率放大电路(25)及天线(26)依次级联，以对加速度传感器获取的海浪的加速度信号进行处理，并通过数据处理器进行频率调整的控制，获得海浪高度。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的液体传感电路(11)，其由功放电路(111)和液位传感器(112)连接组成，液位传感器(112)接触到海水后产生标准的电信号传输至功放电路(111)进行放大后触发电磁阀门(12)打开。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的数据处理器(22)包括：控制子模块，用于设置超短波发射机的工作模式、频率，并通过IIC总线将工作模式、频率数据写入超短波发射机，即使用HS6760_Fre()函数对超短波发射机进行频率设置，用HS6760_SetMode()函数对超短波发射机进行工作模式设置，并将这两个函数的设置数据通过IIC_WriteOneByte()函数逐字节写入超短波发射机，实现一字节数据通过IIC总线写入固定地址；计算子模块，用于接收加速度传感器的加速度数据，根据加速度数据计算海浪高度，即采用SeaWaveHeight_process()函数对海浪加速度数据进行曲线拟合，再根据拟合曲线求取海浪高度。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的电源模块(27)分别与液体传感电路(11)、加速度传感器(21)、语音转换芯片(23)、超短波发射机(24)、功率放大电路(25)连接，以对其进行供电。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的天线(26)采用高度不大于10cm的螺旋天线，用于接收放大后的语音调频信号，将其发射出去。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的超短波发射机(24)主芯片为HS6760M，其尺寸为：3*3*0.95mm，支持line
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in输入和直接MIC输入，其工作模式包括正常发射模式、睡眠模式、静止模式，频率为27～125MHz；输入参考时钟支持7.6MHz/12MHz/24MHz三种晶振，发射功率大于10dBm，超短波发射机接收外部输入的控制信号，生成载波信号将语音信号调制到该载波上得到语音调频信号后传输至功率放大电路。7.一种利用权利要求1装置进行无线传输海浪高度测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)设置超短波发射机(24)的发射频率、工作模式；(2)使用加速...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜文博，李琼，王珺，李方华，刘强，孟武亮，杜景青，陈建臣，郭虎刚，崔轶超，刘非凡，张婷婷，
申请(专利权)人：陕西长岭电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：