海浪、海流和潮汐是海洋中的海水的重要運動形式。在海洋監(jiān)測的所有要素中,波浪是最基本最重要也是最復(fù)雜的一種運動形式。它在海洋工程建設(shè),航海安全及海洋災(zāi)害預(yù)警具有十分重要的地位。海洋結(jié)構(gòu)物的水平圓柱結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于海洋工程中,其中智慧海工平臺的張力腿是典型的海洋結(jié)構(gòu)物,也是平臺的主要承載結(jié)構(gòu),是平臺安全運行的核心部件之一。海洋波浪對于海工平臺張力腿具有力的作用,影響著海工裝備體的安全作業(yè),因此準確的預(yù)測海工平臺張力腿表面的波浪信息是安全性研究的重要課題。因此,及時獲得精確的波浪監(jiān)測信息,對發(fā)展海工裝備、海洋環(huán)境監(jiān)測來說意義重大。最近,基于摩擦起電效應(yīng)和靜電感應(yīng)耦合作用的摩擦納米發(fā)電機（TENG）能夠用來將微小且無規(guī)則的機械運動轉(zhuǎn)化成電信號,作為自供能傳感器來探測振動、風速、位移、金屬離子、濕度、溫度、紫外光強等。這種新型的發(fā)電技術(shù)將為低頻能量收集開辟了新的思路及潛在的應(yīng)用價值,也為智能傳感器開拓了研究方向。本文基于液-固接觸起電原理,構(gòu)建了一種新型自驅(qū)動波浪傳感器（Wave Sensor,WS-TENG）。該波浪傳感器由基體、高分子有機材料PTFE薄膜與金屬電極構(gòu)成。通過測量傳感器與大地之間... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?（ａ）賣際海洋波浪圖，（ｂ）波浪監(jiān)測要素示意圖??Ｆｉｇ．?１．２?（ａ）?Ａｃｔｕａｌ?ｏｃｅａｎ?ｗａｖｅ，?（ｂ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｗａｖｅ?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??１．１．２波浪傳感器研究現(xiàn)狀??

、中國海洋大學和山東省科學院??海洋儀器儀表研究所等。另外，在船只左右兩舷各安裝一個加速度計和一個壓力傳感器??進行波浪測量的方法也屬于重力式波浪觀測的一種，可稱為船載重力測波法、船舷測波??法或船載波浪測量法。船載重力測波法只需按要求對船只進行簡單改裝即可實現(xiàn)波浪觀??測［１５］，可以隨時測量大洋的波浪，但須在停船或是航速不超過２ｋｎ時使用。長波測量效??果較好，但是短波測量存在一定誤差；而且需要在船上布置一些小孔進行波浪測量，這??對船只安全有較大影響［１１］。??ＭＭｉ??圖１．３海洋波浪浮漂??Ｆｉｇ．?１．３?Ｏｃｅａｎ?ｗａｖｅ；?ｆｌｏａｔｉｎｇ??（５）激光式測波??激光測波是利用激光測距原理測量波高、波周期參數(shù)。該測波方法一般應(yīng)用在岸基、??石油平臺上。美國ＳｃｈｗａｒｔｚＥｌｅｃｔｒｏＯｐｔｉｃ公司研制了激光海浪測量裝置，用于石油平臺??上的海浪監(jiān)測，國內(nèi)也進行了船基激光法波浪測量儀器的研宄［１６］。激光測距技術(shù)成熟，??但受臺風、風暴潮、海冰等災(zāi)害性天氣影響較大，長期觀測時海上的高溫、高濕和高鹽??環(huán)境對儀器光學傳感器會造成影響。??（６）雷達式測波??４??

?基于液固界面摩擦納米發(fā)電機的波浪傳感器性能研究???Ｓｔｅｒｎ?ｌａｙｅｒ??義ｆ丨，??Ｉ?Ｄｉｓｔａｎｃｅ??Ｄｉｆｆｕｓｅ?ｌａｙｅｒ??圖１．?６液固界面雙電層示意圖??Ｆｉｇ．?１．６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ??如圖１．７所示，為王中林院士提出的雙電層形成的兩步過程［３７］。在第一步中，當溶??液中的分子首先到達沒有電荷的原始材料表面時（圖１．７ａ），溶液中的原子／分子可能會??直接與固體上的原子相互作用，并在表面形成電子云的強重疊。首先發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，以??使固體表面上的“中性”原子帶電，即形成離子（圖１．７ｂ）。在液體流動或揣流的壓力??下，與固體表面相鄰的液體分子會通過破壞形成的“鍵”而被迫／從界面區(qū)域中推出，從??而留下一層固定在固體表面上的離子（圖１．７ｃ）中，被切斷的分子在液體中自由遷移離??子。必須指出的是，這種表面電荷的密度應(yīng)與接觸起電中的表面電荷密度相當。在第二??步中，如果液體中存在離子（例如Ｈ＋和Ｏｆｆ），則由于靜電相互作用，溶液中松散分布??的負離子將被吸引向表面結(jié)合的離子遷移，從而形成雙電層。根據(jù)以上的研究，得出的??結(jié)論是：形成ＥＤＬ的起源很可能是接起電的結(jié)果，這是因為在第一步的電子轉(zhuǎn)移。??一旦形成ＥＤＬ，有關(guān)電位分布和表面化學的許多研究和模型都是契合的。??９??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]海流測量技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用[J]. 周慶偉,白楊,封哲,汪小勇,王延偉.  海洋測繪. 2018(03)
[2]小型推板式波浪水槽的性能測試分析[J]. 盤俊,吳靜萍,姜曼松,鄭曉偉,趙小仨.  武漢理工大學學報(交通科學與工程版). 2017(06)
[3]基于三種測波方法的實測數(shù)據(jù)對比分析[J]. 周慶偉,封哲,汪小勇,蔡曉晴,齊占輝,白楊.  海洋技術(shù)學報. 2017(03)
[4]海洋波浪觀測技術(shù)綜述[J]. 周慶偉,張松,武賀,汪小勇,杜敏,白楊,孟潔.  海洋測繪. 2016(02)
[5]日本海西南海域現(xiàn)場觀測和衛(wèi)星高度計獲取的海面高度距平的比較研究[J]. 葛磊,徐永生,尹寶樹.  海洋科學. 2016(02)
[6]船基激光法波浪測量儀器的研究[J]. 王軍成,侯廣利,劉巖,蔣慧略.  海洋技術(shù). 2004(04)
[7]波浪傳感器的現(xiàn)狀與展望[J]. 劉文通.  海洋湖沼通報. 1986(01)

博士論文
[1]基于粘性流理論的水平圓柱上波浪力數(shù)值研究[D]. 毛鴻飛.大連理工大學 2018

碩士論文
[1]基于摩擦感應(yīng)電的船舶吃水自驅(qū)動傳感技術(shù)研究[D]. 馬梓然.大連海事大學 2018
[2]系泊式新能源平臺水動力分析[D]. 何江賢.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[3]基于感應(yīng)原理的界面特性探測技術(shù)研究[D]. 趙凱.大連海事大學 2015
[4]波浪傳感器數(shù)據(jù)采集及檢測系統(tǒng)[D]. 屠長濤.中國海洋大學 2011
[5]船舶走航式波浪測量系統(tǒng)研究[D]. 元萍.中國海洋大學 2010



本文編號：3106034