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转换为波浪高程。探针的第二次应用是验证
通过将单个探头安装在
与摆动楔一起移动的水平杆。
8.
图2.3。ToughSonic 14探头。
SenixVIEW软件用于配置传感器。传感器需要+24 DC电源
以操作所提供的终端板并与其通信。端子板输出
0至10伏，对应于软件中为探头设置的测量范围。
附录B中的图B.1–B.5显示了用于
所有探头。对于测量波浪高度的探头1至4，它们设置为
1V的增益对应于1英寸。对于造波器楔形探头，设置了
对应于2英寸的1V增益。图2.4和2.5显示了楔块的位置
探针和探针1至4。2.3信号调节器
AMTI Gen 5是一个放大器，能够独立配置六个
称重传感器通道。用户为每个通道设置所需的激励电压和增益
通过使用所提供的AMTI软件。由于
防水连接器，所有6个通道的激励电压必须相同，但
收益可能有所不同。Gen 5放大器还可补偿电缆长度。
在本论文中，放大器通过连接电缆接收称重传感器输出信号。它
根据用户选择的激励电压电平和增益处理信号
然后将它们作为模拟输出电压提供。图2.6显示了AMTI的图片
用于本研究的第5代放大器。
图2.6。AMTI Gen 5放大器用于动态验证和实验测量。
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2.4数据采集（DAQ）仪器
本文使用NI USB-6363 DAQ仪表板对模拟量进行离散采样
来自Gen 5信号调节器的信号。图2.7显示
本研究中使用的NI USB-6363 DAQ仪器。仪器连接到
在动态验证和实验测量期间，通过USB电缆连接到计算机。
图2.7。用于动态验证的NI USB-6363 DAQ仪器
以及实验测量。
2.5电源
本研究的直流电源由Keysight E3631A可编程电源单元提供。
它通过探头的端子电路向五个Senix探头提供+24V DC电源
卡。图2.8（a）显示了Keysight电源装置的图片。
使用TRIPP-LITE线路调节器LC2400交流电源单元，
AMTI Gen 5信号调节器NI USB-6363 DAQ的噪声控制电源
仪器和Keysight电源装置。它还用于保护部件免受
过电压和功率浪涌。图2.8（b）显示了TRIPP-LITE管线调节器
使用的单位。
12
（a） 直流电源单元（b）交流电源单元
图2.8。电源装置。
2.6部件组装
图2.9是实验装置中使用的所有组件的示意图。它有助于在本文中可视化整体组件的关系。动态的布局
中的动态验证设置部分讨论了验证系统的组件
下一章。图2.10是一张照片，显示了
图2.9。
13
图2.9。用于实验测量设置的总体组件及其物理关系的框图。
图2.10。用于实验测量的整体组件组件。
14
第3章：
设施和设备
本章讨论了本论文所用的测试设备。设计
首先讨论了动态校准。然后牵引箱及其部件
演说。最后，本章对测试夹具和圆柱体进行了说明。
3.1动态验证设置
动态验证的数据采集站设置是
实验数据采集站设置如前一章所示。然而
动态验证组件不同于实验测试夹具。动态
验证的总体组件及其物理关系如图3.1所示。
关于整个装配的更多讨论可在本节末尾找到。
图3.1：。动态验证设置的总体组件及其物理关系框图。
完整组装的动态验证系统的图片如图3.2所示。这个
动态验证组件安装在80/20铝结构上。连接器
称重传感器的侧适配器将验证组件连接到80/20结构。上
在称重传感器的另一侧，一个非常柔软的弹簧悬挂在有效载荷侧适配器上。
15
在弹簧的另一端连接了一个称重盘，以保持验证重量。
理想情况下，验证设置将涉及称重传感器沿其长轴旋转
其中轴向轴承附接到有效载荷侧。悬挂在轴承上的重物会
保持固定。称重传感器测量原点将与称重传感器一起旋转
施加的载荷将在两个正交测量方向之间传递
保持动态。这种设计的问题是，我们需要用于电缆连接的滑环，
否则电缆最终会扭曲。
图3.2。用于动态验证的完全组装系统。
论文要求在动态载荷下对称重传感器进行验证，以确保
可以精确地测量小的非线性负载。传统验证和准确性
对静态负载进行评估，查看收集的称重传感器信号的平均值。
然而，我们对动态荷载感兴趣，因为波浪引起的荷载是周期性的。
16
因此，本研究需要研究上
在称重传感器的另一侧，一个非常柔软的弹簧悬挂在有效载荷侧适配器上。
15
在弹簧的另一端连接了一个称重盘，以保持验证重量。
理想情况下，验证设置将涉及称重传感器沿其长轴旋转
其中轴向轴承附接到有效载荷侧。悬挂在轴承上的重物会
保持固定。称重传感器测量原点将与称重传感器一起旋转
施加的载荷将在两个正交测量方向之间传递
保持动态。这种设计的问题是，我们需要用于电缆连接的滑环，
否则电缆最终会扭曲。
图3.2。用于动态验证的完全组装系统。
论文要求在动态载荷下对称重传感器进行验证，以确保
可以精确地测量小的非线性负载。传统验证和准确性
对静态负载进行评估，查看收集的称重传感器信号的平均值。
然而，我们对动态荷载感兴趣，因为波浪引起的荷载是周期性的。
16
因此，本研究需要在测量
动态负载和我们确定信号幅度的能力。
对于动态验证设计，使用了质量弹簧系统。有效负载侧适配器
连接到称重传感器，并具有垂直于地面悬挂的弹簧。有一个
弹簧末端的配重盘，可承受不同的重量。当权重
弹簧的位移长度周期性地增加和减少
称重传感器上的振动力。我们想要一个非常柔软的弹簧
以在足够的时间内产生足够的振荡。更多详细信息
本节末尾将讨论有关装配的信息。
两个适配器（连接器侧和有效负载侧）用于动态验证
装配它们采用快速成型技术印刷，由聚碳酸酯制成。该材料提供了承载负载重量的强度和耐久性
电池，这是重要的，因为它是由不锈钢制成的
称重盘。图3.3和3.4显示了连接器侧和有效载荷的图片
侧适配器。此外，两个适配器的工程图纸如所示
附录A（分别为图A.1和A.2）。
（a） 前视图（b）后视图
图3.3。称重传感器的接头侧适配器。
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（a） 前视图（b）侧视图
图3.4。称重传感器的有效负载侧适配器。
对于验证权重，我们使用了美国国家标准与技术研究所（NIST）
校准重量为1磅和0.5磅，并为较轻的重量定制重量。
这些重量轻的重物是用一些金属丝和一组PASCO重物制成的。图3.5
显示了验证权重的图片。通过使用
适当的电线长度，并使用数字秤确认。电线顶部的环
用作一个支架，允许快速从重量盘上移除重量，而无需
对弹簧产生任何不希望的干扰。
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图3.5。动态验证权重。
表3.1。动态验证权重。
磅-克
0.05 22.680
0.10 45.359
0.15 68.389
0.20 90.719
0.25 113.398
0.30 136.078
0.50 226.796
1.00 453.592
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3.2带造波器的牵引箱
本研究使用具有NPS造波能力的拖曳罐进行实验。3英尺(𝑊) x 4英尺(𝐻) x 36英尺(𝐿) 牵引箱由铝材料制成
并安装了八个相同的透明有机玻璃面板，用于观察
坦克有关牵引箱的更多信息，请参见[15]。由80/20铝挤压件和安装支架组成的固定桥提供了悬挂测试夹具的结构。这座桥有两个垂直结构
如图3.8所示。该桥用于隔离
测试夹具和圆柱形主体。波浪发生器已连接
并在操作时在罐结构本身内产生振动。
如果桥梁没有振动，这些振动将在记录的信号中表现为噪音
利用。
21
（a） 左侧（b）右侧
图3.8。垂直支撑结构的左侧和右侧
牵引箱上的固定桥。
3.3测试夹具
测试夹具中使用了两种不同的称重传感器适配器。图3.9显示了
连接到称重传感器的两个适配器的图片。左侧的适配器连接
连接器侧的称重传感器的水平支柱。这个适配器是中空的，就像
水平支柱，允许电力和信号电缆穿过并连接到
称重传感器。右侧的适配器将称重传感器固定到圆柱形测试体上
带有螺钉，并带有凹槽，以允许水在浸没时流过
身体。Hermsen[6]先前设计了两个适配器，用于她的论文工作和
使用快速成型技术用聚碳酸酯制造它们。
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图3.9。铝体内的称重传感器测试组件。（已改编
来自[6]）。
固定桥上有三个不同的部件。U形通道
固定在固定桥上
两个铝制加强件。80/20挤压杆也连接到固定件上
桥探针2-4由该杆保持在身体弓的前面，以测量
入射波高程剖面。最后，帮助稳定支柱的垂直部分
为了防止波浪传播过程中的振动
固定桥和垂直支柱。
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图3.10。用于实验测试运行的完全组装的测试夹具。
完全组装的垂直和水平支柱如图3.10所示。46英寸
垂直铝杆是一根1英寸×1.5英寸的阳极氧化铝棒。它提供支持
通过在浸没在水中时承载圆柱体的整个重量。它有
孔的增量为1英寸。这些孔允许在
牵引箱。垂直支柱通过两个L形安装件连接到U形通道
支架和稳定结构。垂直支柱连接至水平支柱
通过具有90度角的接头适配器。水平支柱为空心铝杆
直径为1.5英寸。中空水平支柱的尺寸允许电缆
连接到称重传感器以通过。关于水平和
赫姆森[6]的研究中发现了垂直刺痛。
U形通道和加强件是测试装置的支撑元件。U形通道
通过两个矩形块加强件连接到固定桥。两个加劲肋
将U形槽连接到支撑桥的底部，并支撑整个测试
以防止其自由移动和振动。每个加劲肋固定在
如图3.11所示，用螺栓和螺母固定U形槽。U形槽中也有孔
24
沿其中心线增加2英寸，以帮助定位Senix探头的位置
测量入射波。探头1位于圆柱体中点上方
身体使用这些孔之一。
图3.11。将U形槽钢连接至支撑的完全组装加劲肋
桥
3.4车身轮廓
图3.12中所示的圆柱体总长度为30英寸，包括
端盖的长度与直径之比，𝐿/𝐷, 共5页。车身由铝制成
直径为6英寸，厚度为1/8英寸。车身采用自由浸水设计。
因此，在铝阀体上加工了许多1/8英寸的泄放孔，用于
当尸体被淹没时，空气得以逃逸。主体有两个半球形端
使用快速原型技术制造的盖子。船尾端盖有一个2
直径为英寸的间隙孔，以允许支柱在没有任何接触的情况下通过。这个
聚碳酸酯端盖不需要任何打磨或表面修饰。他们被使用了
“如捏造的。”
造波器位于牵引箱的一端。使用80/20
铝挤压件、聚四氟乙烯滑动辊、电机、楔块、致动器和
Senix探头。波形发生器由定制软件控制。所需频率
并且将造波器楔的振幅手动输入到软件中。这些
然后将命令发送到电机，以移动垂直致动器以产生波浪
通过在罐内向上和向下移动楔块。图3.6显示了前部和
波形发生器的后视图。可以找到有关造波器尺寸的信息
在Whitmer的[3]研究中。
（a） 前视图（b）后视图
图3.6。用于实验测量的造波器。
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消浪海滩位于储罐的另一端，以尽量减少任何波浪
反射波会沿着水槽向下传播。海滩由一对
交错排列的穿孔丙烯酸板。这些洞吸收了波浪
防止它们沿着储罐向下移动。设计安装为12度。
安装海滩后，实际角度测量为12.4度。尺寸
如图3所示 |
