波高采集及数据处理分析系统

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1、波高采集及数据处理分析系统(申请硕士学位)学科专业：机械电子工程研究方向：机电控制及自动化作者姓名：刘楠指导教师：王收军教授2012年1月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’SDegreeWaveHeightAcquisitionandDataAnalysisSystemByNanLiuSupervisorShoujunWangJun2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含

2、其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨盗墨兰太堂．或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：例桶签字日期：劲f≯年≯月夕7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解墨生墨苎盘至有关保留、使用学位论文的规定。特授权叁盗堡墨盘堂．可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文

3、作者签名：乃∽稗签字日期：知，≯年≯月>7日摘要为了满足在水工实验中实时采集波浪高度并进行分析计算和实现无反射(吸收)式造波的需求，本文详细的介绍了电容式波高传感器和波浪数据采集处理程序的设计方法。电容式传感器部分包括敏感元件传感原理图和公式的推导过程、详细的电路图以及单片机程序。系统测量的基本原理是根据水和空气的相对介电常数不同，从而响应波高的变化。再通过555定时器和单片机将原始信号转化为数字量并传送给上位机存储、显示。经测试，该系统工作稳定、精度高、响应迅速。波浪数据采集处理程序包括与波浪数据时域分析相关的基本概念以及具体的程序设计思路和方法。

4、计算机通过串口接收波浪数据，而对串口的编程主要是运用了MSComm控件。在对波浪数据的时域分析中，综合运用了部分大波平均值法和超值累积法。还包括快速傅里叶变换(FFT)规律及其程序实现、功率谱估计编程以及波浪谱各阶矩的计算与显示。在介绍FFT时，给出了具体的程序流程图以及一些关键代码段。经测试，本程序运行稳定、响应迅速、计算结果准确可信。关键词：波高传感器单片机VisualC_H时域频域AbstractInthispaper,aspecificdesignmethodispresentedtomeettherequirementofwaveheigh

5、tacquisitionandanalysisandachievingabsorptionmakingwave，whichincludesthedesignofcapacitivewaveheightsensorandwavedataacquisitionandanalysisprogram．Capacitivewaveheightsensorincludessensingelementconstructionaldrawing,derivationofformula,detmledschematicandSCM(single-chipmicroco

6、mputer)program．Theprincipleofmeasuringsystemisbasedonthedifferenceofrelativepermittivityofwaterandair,whichisresponsetochangesinwaveheight．Thentheori百nalsignalisconvertedby555timerandSCMtodi百talandsenttothehostcomputertostoreanddisplay．Accordingtothepracticaltest，thesystemissta

7、ble，expeditiousandaccuratehighly．Waveheightacquisitionandanalysisprogramincludesthebasicconceptsrelatedtowavedatatime-domainanalysisandspecificideaandmethodofprogramdesign．Firstly,computerreceiveswavedatathroughtheserialport．WhileMSCommcontrolisusedforserialportprogrammingforth

8、emostpart．Secondly,themethodsoftheaverageofsomebigwave