MATLAB在实验室波高采集中的应用

吴月勇 俞博威 曹 煜

（河海大学 港口海岸与近海工程学院，江苏 南京 210098）

海岸动力学中常常要在实验室水箱中通过造波机制造出波浪，主要对不规则波高的统计，但是通过造波机造出的波浪往往周期很短，往往最后的资料里有着较多数目的波高，给最后的统计造成困难。而MATLAB 具有高效的数值计算能力和图形处理功能。通过MATLAB软件的编程将其运用到波浪采集中，可以大大减轻实验者的负担，能够快速的处理数据。

0 概述

在采集波高时常常用到上跨零点法，所谓上跨零点法就是以平均水位为零线，把波面上升与零线相交的点作为起点。波形不规则地振动降到零线以下，接着又上升再次与零线相交，这一点作为该波的终点（也是下一个波的起点）。如横坐标是时间，则两个连续上跨零点间的间距就是波的周期;若横坐标是距离，则此间距是这个波的波长。把这两点间的波峰最高点到波谷最低点的垂直距离定义为波高。对于中间可能存在的小波动，只要不与零线相交就不予考虑。

在实际试验中，由于各种误差以及波浪的非线性性，得到的数据是十分繁杂的尤其是不规则波，几乎没有规律可言，若不用程序处理这几乎是不可能完成的。

1 MATLAB 的应用实例

用MATLAB 来统计有效波高，程序精髓为上跨零点法，即data(n)*data(n+1)<0.波峰减波谷即为波高，将采集到的所有波高进行排序，取前1/3 大波进行算术平均，得到不规则波的有效波高。

1.1 不规则波程序

3 结果分析

在未用MATLAB 程序编写前，我们大多只能手工画图，或者用excel 画图。前者一来数据太多难以绘图，二来画图费时长。后者虽然具有一定的准确性，但是应用不够方便，难以推广。现在可以在电脑里内置一个MATLAB 求波高程序，这样在采集到数据时直接将数据运行到程序上，直接得出结果，这样既省时又省力，可以大大减轻实验者负担。

4 结语

本文主要把MATLAB 运用到运用到实验室波高采集中，用来处理繁杂的波浪数据。既方便又简单。同时可以应用到解决水位、点脉动压力、面脉动压力、拉力、三维总力、二维 流速、护舷、位移、温度、应变以及模拟电压等试验中。

［1］邹志利.海岸动力学[M].4 版.北京：人民交通出版社，2009,12.

［2］张铮.MATLAB 程序设计与实例应用[M].北京：中国铁道出版社，2003，11.