MATLAB在實驗室波高采集中的應用

吳月勇 俞博威 曹 煜

（河海大學 港口海岸與近海工程學院，江蘇 南京 210098）

海岸動力學中常常要在實驗室水箱中通過造波機制造出波浪，主要對不規則波高的統計，但是通過造波機造出的波浪往往周期很短，往往最后的資料里有著較多數目的波高，給最后的統計造成困難。而MATLAB 具有高效的數值計算能力和圖形處理功能。通過MATLAB軟件的編程將其運用到波浪采集中，可以大大減輕實驗者的負擔，能夠快速的處理數據。

0 概述

在采集波高時常常用到上跨零點法，所謂上跨零點法就是以平均水位為零線，把波面上升與零線相交的點作為起點。波形不規則地振動降到零線以下，接著又上升再次與零線相交，這一點作為該波的終點（也是下一個波的起點）。如橫坐標是時間，則兩個連續上跨零點間的間距就是波的周期;若橫坐標是距離，則此間距是這個波的波長。把這兩點間的波峰最高點到波谷最低點的垂直距離定義為波高。對于中間可能存在的小波動，只要不與零線相交就不予考慮。

在實際試驗中，由于各種誤差以及波浪的非線性性，得到的數據是十分繁雜的尤其是不規則波，幾乎沒有規律可言，若不用程序處理這幾乎是不可能完成的。

1 MATLAB 的應用實例

用MATLAB 來統計有效波高，程序精髓為上跨零點法，即data(n)*data(n+1)<0.波峰減波谷即為波高，將采集到的所有波高進行排序，取前1/3 大波進行算術平均，得到不規則波的有效波高。

1.1 不規則波程序

3 結果分析

在未用MATLAB 程序編寫前，我們大多只能手工畫圖，或者用excel 畫圖。前者一來數據太多難以繪圖，二來畫圖費時長。后者雖然具有一定的準確性，但是應用不夠方便，難以推廣。現在可以在電腦里內置一個MATLAB 求波高程序，這樣在采集到數據時直接將數據運行到程序上，直接得出結果，這樣既省時又省力，可以大大減輕實驗者負擔。

4 結語

本文主要把MATLAB 運用到運用到實驗室波高采集中，用來處理繁雜的波浪數據。既方便又簡單。同時可以應用到解決水位、點脈動壓力、面脈動壓力、拉力、三維總力、二維 流速、護舷、位移、溫度、應變以及模擬電壓等試驗中。

［1］鄒志利.海岸動力學[M].4 版.北京：人民交通出版社，2009,12.

［2］張錚.MATLAB 程序設計與實例應用[M].北京：中國鐵道出版社，2003，11.