海工10级1班波浪参数测量实验.doc

中国石油大学（海洋学）实验报告实验日期： 2012.9.24 成绩： 班级： 海工10-1 学号： 姓名： 教师： 刘志慧 同组者： 波浪参数测量实验一、实验目的与实验原理1.实验目的周期、波高、波长是波浪的三个重要参数。本实验是要求学生掌握在实验室测定这三个参数的方法，并加深对波浪理论的理解。2.实验原理 二维波波动方程为：，其中，为波的振幅，为波数， 为圆频率：为周期，为波长。通过实际测量周期、波高、波长，即可以得到波浪方程中振幅、波数以及圆频率值，并结合波数方程验证波长与周期、波速的关系。二、实验内容 （1）波高仪的标定与使用； （2）波浪周期T的测量； （3）波高的测量； （4）波长的测量。三、仪器设备（1）秒表一只；（2）波高仪一套；（3）米尺一根；（4）直尺一根；（5）计算器四、实验准备工作（1）初次进行波浪实验，注意听取教师的课堂讲解；（2）熟悉各种实验仪器的使用方法；（3）将水槽充水，水深约3035厘米左右；（4）调整造波机，使造出的波浪稳定，有光滑的波面；五、注意事项（1）注意用电安全和人身安全；（2）各种仪器、设备的电源开关不能反复开关或按压，以免造成损失；（3）波浪周期应从大到小，调整臂应从小到大。以免损坏调速电机和造波 机；（4）调整臂调整时应停机进行；（5）调整臂为旋转部件，请注意安全。六、实验步骤6.1 波高H的测量 （1）波高仪的标定 要测波高，必须先对波高仪进行标定，即求出比例系数K，标定是在静水中进行的。先将波高仪传感器端放入水中大约1/2,作为零水位线。将显示仪表调零。然后依次上提传感器1cm，每次都记录波高仪传感器上提高度Fi与仪表读数hFi,直到上升34cm，返回零水位处。依上法再每次下降传感器1cm,记录波高仪下放高度Ei与仪表读数hEi；下降34cm后，再返回零水位处。然后根据每个高度处波高仪读数求比例系数K: KEi=Ei/hEi或KFi=Fi/hFi;然后对二者取平均值，得到比例系数平均值K。标定完成后，将波高仪器测量器恢复到零水线位置。 (2)波高的测定 有了标定系数K，即可进行波高的测量。启动造波机等待波浪稳定后记录浪高，读出波高仪上波峰与波谷对应的值，并记录二者的和h，则可算得波高：H=Kh(cm)。6.2 波浪周期T的测量 在与测量波高相同的条件下，测量连续数个波所用的时间，求出每一个波的平均周期T=T/(N-1)。6.3波长的测量 在距离L的两个位置处，观察波峰（或波谷），波浪向前推进时，同一个波峰经过前后两个位置的时间差t，则L=Ct，C是波速，C=L/T；T是周期，L是波长，所以t=（L/T）t，从而到L=LT/t。七、数据处理表6-1 波高仪标定处理表波谷波峰传感器上体高度Fi（cm）波高仪读数（V）（cm/V）传感器下放高度Ei波高仪读数（V）00.0000.001-0.244.166667-10.234.3478262-0.494.081633-20.484.1666673-0.744.054054-30.734.1095894-0.994.040404-40.984.081633 （平均值，cm/V）4.085689 （平均值，cm/V）4.176429K平均值（cm/V）K=4.131059 表6-2 波高测量处理表序号hE(波峰，V)hF(波谷，V)（V）H=K*h（cm）10.45-0.260.712.93305220.46-0.240.702.89174130.44-0.270.712.93305240.46-0.230.692.85043150.44-0.280.722.97436260.46-0.250.712.933052 平均值2.919282 表6-3 波浪周期处理表序号波峰数N时间T波周期T=T/（N-1）11114.851.48521114.811.48131114.881.48841114.931.49351114.651.46561114.851.485平均值1.483 表6-4 波长处理表序号L=L*T/t(cm)1224.52240.03240.04232.05232.56222.0平均值231.8八、分析1.分析波长、周期、波速之间的关系答: 波长,周期，波速方程,联立得.2.写出所测波的波动方程答：二维波波动方程为：测得=H/2=2.919282/2=1.46（cm），k=2/231.8=0.027cm-1=2/1.483=4.237s-1 代入波动方程得：=1.46sin（0.0027x-4.237t）