《海洋调查与观测技术》课程授课教案（讲稿）第八章 海浪与内波观测 8.3 测波仪器简介 8.4 内波调查

课程名称：《海洋调查与观测技术》第 11 周,第 11 讲次摘要第八章海浪与内波观测8.3测波仪器简介授课题目（章、节）8.4内波调查本讲目的要求及重点难点：【目的要求】掌握各式测波仪器的工作原理和结构，内波调查的内容。【重点】掌握各式测波仪器的工作原理和结构。【难点】掌握内波调查的内容。内容1

1 课程名称：《海洋调查与观测技术》 第 11 周，第 11 讲次 摘 要 授课题目（章、节） 第八章 海浪与内波观测 8.3 测波仪器简介 8.4 内波调查 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】掌握各式测波仪器的工作原理和结构，内波调查的内容。 【重 点】掌握各式测波仪器的工作原理和结构。 【难 点】掌握内波调查的内容。 内 容

【本讲课程的引入】上一讲介绍了用目测的方法观测波浪，这节课来讲解如何用仪器观测波浪。同学们在新【本讲课程的内容】闻报道里见板书“第八章海浪与内波观测”过哪些测波第八章海浪与内波观测仪器？8.3测波仪器简介板书“8.3测波仪器简介”板书“8.3.1光学式测波仪”8.3.1光学式测波仪光学测波仪主要测定的是波高、周期、波向和波长，并可以测量海面上物体的距离，浮冰的速度和方向。常用的有HAB-1和HAB-2型测波仪。8.3.2测波杆板书8.3.2测波杆”这是最简单的测波装置。有电阻式、电容式等。优点：结构简单、分辨率高、对波动响应非常敏感。缺点：1、在大风浪条件下，海水与空气混合的泡沫飞溅空中，或富集海面，使得海气之间的界面模糊不清，此时易产生较大误差。2、在污浊的海水中会导致误差。3、由于测波杆必须以岸壁或水中固定建筑物为依托，所以在开阔的洋面上无法使用。4、将测波杆安装在依托物上时，测波杆要与依托物保持一定距离，以免依托物影响海浪观测的精度。8.3.3测波浮标板书“8.3.3测波浮标”由浮筒、镭链和海底固定物三个部分组成。浮标是用其浮筒的储备浮力漂浮在海面上，并用铺链系于海底固定物上，以保证其在固定点上随海面自由运动，通过测波仪观测其跳动幅度，以达到测定波高和周期的目的。一、浮筒：一般为钢制圆柱体，按海区海浪大小分为轻型和重型，浮筒由测波标杆、浮体、尾管和重锤组成。1、标杆：顶部为一漏斗状测波标志，长约1.5一2m。2、浮体：浮筒主要部分，主体略扁吃水较浅，尾管略长重心较低。3、尾管及重锤：尾管长50一60cm，尾管上套以铸铁重锤，用以调节深度。二、锚链2

2 【本讲课程的引入】上一讲介绍了用目测的方法观测波浪，这节课来讲解如何用仪器观测波 浪。 【本讲课程的内容】 第八章 海浪与内波观测 板书“第八章 海浪与内波观测” 8.3 测波仪器简介 板书“8.3 测波仪器简介” 8.3.1 光学式测波仪 板书“8.3.1 光学式测波仪” 光学测波仪主要测定的是波高、周期、波向和波长，并可以测量海面上物体的距离，浮 冰的速度和方向。 常用的有 HAB-1 和 HAB-2 型测波仪。 8.3.2 测波杆 板书“8.3.2 测波杆” 这是最简单的测波装置。有电阻式、电容式等。 优点：结构简单、分辨率高、对波动响应非常敏感。 缺点：1、在大风浪条件下，海水与空气混合的泡沫飞溅空中，或富集海面，使得海气之 间的界面模糊不清，此时易产生较大误差。 2、在污浊的海水中会导致误差。 3、由于测波杆必须以岸壁或水中固定建筑物为依托，所以在开阔的洋面上无法使用。 4、将测波杆安装在依托物上时，测波杆要与依托物保持一定距离，以免依托物影响海浪 观测的精度。 8.3.3 测波浮标 板书“8.3.3 测波浮标” 由浮筒、锚链和海底固定物三个部分组成。浮标是用其浮筒的储备浮力漂浮在海面上， 并用锚链系于海底固定物上，以保证其在固定点上随海面自由运动，通过测波仪观测其跳动 幅度，以达到测定波高和周期的目的。 一、浮筒：一般为钢制圆柱体，按海区海浪大小分为轻型和重型，浮筒由测波标杆、浮 体、尾管和重锤组成。 1、标杆：顶部为一漏斗状测波标志，长约 1.5—2m。 2、浮体：浮筒主要部分，主体略扁吃水较浅，尾管略长重心较低。 3、尾管及重锤：尾管长 50—60cm，尾管上套以铸铁重锤，用以调节深度。 二、锚链 同学们在新 闻报道里见 过哪些测波 仪器？

钢制链条，水深小于20m时，取水深两倍，大于20m时，取水深1.5倍，此外还要加上该海区最大波高的两倍。三、海底固定物（通常采用沉石和铁锚）1、沉石：适用于海底平坦地区，要求其重心低，在海底不会翻滚，以半球形为宜，其重量轻型浮标约350kg，重型浮标约500kg，通常采用混凝土制成。2、铁锚：适用于淤泥和乱石海区。以山字形锚最佳，无条件者亦可使用其他形式铁锚，但要求锚头不会缠住锚链。其重量轻型浮标约为40kg，重型浮标为70kg。四、测波仪安装1、测波仪安放在专用的圆弧或梯形观测室中。测波室是进行波浪观测的专用建筑，面积一般为6平方米左右，坚固、隔热、通风，其面向海的一面凸出呈圆弧或梯形并有活动窗子，视野开阔能看到左右两侧最大海面。2、测波仪安放在固定工作台上，并进行水平调整、方向调整、倾角调整和罗经测定南北方向。五、浮标安放1、安放前了解待测地点水深、地质和海浪情况，以确定浮标规格，锚链长度和海底固定物类型。2、浮标安放距离以测波仪实际高的20倍为宜。3、浮标下水前要进行仔细检查。4、投放应选择平静海面。8.3.4其他测波仪板书“8.3.4其他测波仪”一、加速度测波仪可测量波浪和表层海水温度，是一种能自动定时（或连续)地进行测量的小型浮标系统，波高0.3m-20m，周期2S-20S，水温测量：-3°C--45°C，仪器由浮标和接收终端两部分组成，浮标内部的各种传感器将测得的数据通过发射装置发送给接收终端，终端对信号进行处理后得出各项海浪参数。二、水压式测波仪通过安放在水下或海底的压力传感器测量海水压力的变化，再换算成波高。通常用在浅海区，主要是记录长周期波。三、声学测波仪根据超声波发射的方式不同，分为水下声学式和水上声学式测波仪，水上上声学式测波仅是将超声波换能器（发射器）放置于海上平台，换能器从平台上向海面垂直发射超声波脉冲，并接收从海面反射回来的讯号，经电子线路输送到记录系统加以记录，根据所测得的海面高低变化，即可求得各种波浪要素。8.3.5遥感测波仪板书“8.3.5遥感测波仪”遥感测波仪是指感应器不直接放置在海上或水下的测波装置。可以把它们安置在岸边，或安置在某种载体上，或安置在水中平台上。属于这一类的仪器主要包括：合成孔径雷达、激光测波仪和卫星高度计等。3

3 钢制链条，水深小于 20m 时，取水深两倍，大于 20m 时，取水深 1.5 倍，此外还要加上 该海区最大波高的两倍。 三、海底固定物（通常采用沉石和铁锚） 1、沉石：适用于海底平坦地区，要求其重心低，在海底不会翻滚，以半球形为宜，其重 量轻型浮标约 350kg，重型浮标约 500kg，通常采用混凝土制成。 2、铁锚：适用于淤泥和乱石海区。以山字形锚最佳，无条件者亦可使用其他形式铁锚， 但要求锚头不会缠住锚链。其重量轻型浮标约为 40kg，重型浮标为 70kg。 四、测波仪安装 1、测波仪安放在专用的圆弧或梯形观测室中。测波室是进行波浪观测的专用建筑，面积 一般为 6 平方米左右，坚固、隔热、通风，其面向海的一面凸出呈圆弧或梯形并有活动窗子， 视野开阔能看到左右两侧最大海面。 2、测波仪安放在固定工作台上，并进行水平调整、方向调整、倾角调整和罗经测定南北 方向。 五、浮标安放 1、安放前了解待测地点水深、地质和海浪情况，以确定浮标规格，锚链长度和海底固定 物类型。 2、浮标安放距离以测波仪实际高的 20 倍为宜。 3、浮标下水前要进行仔细检查。 4、投放应选择平静海面。 8.3.4 其他测波仪 板书“8.3.4 其他测波仪” 一、加速度测波仪 可测量波浪和表层海水温度,是一种能自动定时(或连续)地进行测量的小型浮标系统，波 高 0.3m-20m，周期 2S-20S，水温测量:-3°C-45°C，仪器由浮标和接收终端两部分组成， 浮标内部的各种传感器将测得的数据通过发射装置发送给接收终端，终端对信号进行处理后 得出各项海浪参数。 二、水压式测波仪 通过安放在水下或海底的压力传感器测量海水压力的变化，再换算成波高。通常用在浅 海区，主要是记录长周期波。 三、声学测波仪 根据超声波发射的方式不同，分为水下声学式和水上声学式测波仪，水上上声学式测波 仅是将超声波换能器(发射器〉放置于海上平台，换能器从平台上向海面垂直发射超声波脉冲， 并接收从海面反射回来的讯号，经电子线路输送到记录系统加以记录，根据所测得的海面高 低变化，即可求得各种波浪要素。 8.3.5 遥感测波仪 板书“8.3.5 遥感测波仪” 遥感测波仪是指感应器不直接放置在海上或水下的测波装置。可以把它们安置在岸边， 或安置在某种载体上，或安置在水中平台上。 属于这一类的仪器主要包括：合成孔径雷达、激光测波仪和卫星高度计等

8.4内波调查板书“8.4内波调查”海洋内波是一种发生在海水密度层结的海洋中的波动，它以柯氏惯性力和约化重力为恢复力，全称是惯性重力内波。内波观测，是指用内波锚系阵列观测、内波拖曳及投抛观测、内波中性浮子观测、内波声学观测及内波卫星观测等技术，获取海洋内波、细结构、微结构及瑞流等海洋现象的资料，并用随机过程理论和时间序列分析等手段，揭示它们的运动学特性和动力学机制。【本讲课程的小结】本讲课程主要介绍了各式测波仪器的工作原理和结构，内波调查的内容。【本讲课程的作业】简答题：什么是内波观测？4

4 8.4 内波调查 板书“8.4 内波调查” 海洋内波是一种发生在海水密度层结的海洋中的波动，它以柯氏惯性力和约化重力为 恢复力，全称是惯性重力内波。 内波观测，是指用内波锚系阵列观测、内波拖曳及投抛观测、内波中性浮子观测、内 波声学观测及内波卫星观测等技术，获取海洋内波、细结构、微结构及湍流等海洋现象的 资料，并用随机过程理论和时间序列分析等手段，揭示它们的运动学特性和动力学机制。 【本讲课程的小结】 本讲课程主要介绍了各式测波仪器的工作原理和结构，内波调查的内容。 【本讲课程的作业】 简答题：什么是内波观测？