Исследование и разработка методов и аппаратуры для измерения ветрового волнения

• Автор: Максимов, Борис Андреевич
• Шифр специальности: 11.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 c. : ил

Введение

Глава I. Современные представления о процессе ветрового

волнения

I. Случайные процессы и их основные статистические характеристики

2. Законы распределения элементов волн .

3. Связь между статистическими и спектральными характеристиками ветрового волнения . II
Глава II. Методы исследования ветрового волнения по измерениям в точке и основные характеристики волноизмерительной аппаратуры

I. Измерения вертикальных волновых колебаний поверхности воды в точке

2. Волноизмерительная аппаратура и ее основные характеристики .

Глава III. Волнографы с проволочными преобразователями

сопротивления.

I. Электрические свойства воды
2. Проволочный преобразователь в воде.
3. Волнографы с проволочным преобразователем. Основные их
характеристики и результаты испытаний
4. Волнограф судовой
5. Частотные характеристики волнографов с регистрацией
на электронных потенциометрах .
Глава 1У. Принципы автоматического измерения волнения
и их аппаратурная реализация III
I. Основные методы анализа стационарных эргодических случайных процессов, применимые к измерению ветрового волнения. III
2. Теоретические основы определения средней высоты волновых колебаний поверхности воды по размахам
сигнала реализации .
3. Определение среднего приведенного размаха волно вых колебаний поверхности воды по сигналу, квантованному по уровню.
4. Аппаратурная реализация способа измерения приве денного размаха волновых колебаний поверхности воды.
Заключение
Литература


В таких случаях результат любого измерения представляет собой лишь один из многих возможных результатов. Случайные процессы разделяют на стационарные и нестационарные, а стационарные на эргодические и неэргодические . Эргодическое свойство очень важно для аппаратурного исследования случайных процессов. Оно позволяет усреднение по ансамблю заменять усреднением по времени. Водная поверхность довольно инерционна к воздействию ветра, поэтому ветровое волнение на протяжении минут принято в первом приближении считать стационарным случайным процессом и описывать его свойства путем осреднения во времени отдельных выборочных функций ансамбля. Вообще говоря, морское ветровое волнение это случайное многомерное поле. Оно может быть представлено, в лучшем случае, полномерными реализациями в пределах ограниченной области изменений аргумента. Одним из способов получения сведений о реализации поля является использование линейных сечений, когда фиксируют изменение случайного параметра при неизменных значениях остальных составляющих. В последнем случае запись волнения можно считать реализацией случайного процесса. Для описания основных свойств случайных процессов используют четыре статистические функции среднее значение квадрата случайного процесса, плотность распределения, автокорреляционную функцию и спектральную плотность . Среднее значение квадрата случайного процесса средняя мощность Чгг представляет собой просто среднее значение квадрата
значений процесса в пределах данной реализации. Для стационарного процесса спектральная плотность связана с. Фхе ог РхссотсРтсг . Распределение средней мощности процесса по частоте называют спектром мощности или энергетическим спектром. Законы распределения элементов волн. Характеристиками разнообразия ветровых волн являются функции распределения вероятностей ординат волнового профиля, высот волновых колебаний, периодов, длин и других элементов. Высотой волнового колебания в фиксированной точке поверхности моря принято называть превышение вершины волнового колебания над соседней подошвой, расположенных по разные стороны средней волновой линии , а вторичные волны не учитывают. Измерения показывают, что распределение волновых ординат симметрично относительно величины о . Оно определяется только дисперсией процесса . При исследованиях волн часто используют вместо 1. РКе 1. Ь. вероятность превышения безразмерной высоты Ь, Ксредняя высота. В прибрежных районах распределение высот зависит от параметра Ь , где Н глубина моря. При ЬГ0 эта формула получает вид 1. Обеспеченность видимых периодов описывается выражением . СТ в , 1. Приведенные соотношения справедливы для волновых колебаний в точке. Однако, с теоретической и практической точек зрения большое значение имеют также и функции распределения трехмерных волн, особенно высот 1г. По отношение 1г. Величина 1. К уменьшается и стремится к единице при стремлении рЬ. Из этого следует важный вывод о возможности получения достаточно надежных функций распределения по непрерывным записям в точке ста и более последовательных волновых колебаний. Связь между статистическими и спектральными характеристиками ветрового волнения. Одной из основных зависимостей между статистическими и спектральными характеристиками является соотношение
Т, Яо5Ис1аз , 1. О при 0 равно площади его частотного спектра, а также устанавливает равенство между суммарной энергией спектральных составляющих волнения и дисперсией ординат волновой поверхности. Это выражение также показывает, что полная энергия процесса волнения, приходящаяся на единицу площади водной поверхности, складывается из энергии элементарных волновых колебаний. Определение связи между частотным спектром двумерного волнения и средним периодом видимых волн сводится по теории случайных функций к отысканию числа пересечений в единицу времени функции Ь со средней волновой линией. У0 1з. Здесь не учитываются вторичные колебания, не пересекающие среднюю волновую линию. Уоо . Величина Тщ учитывает наличие вторичных экстремумов, обращенных выпуклостью к средней волновой линии процесса. С7к аад
1. По аналогии е формулой 1. Д2г. Ж 1.