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轉(zhuǎn)換為波浪高程。探針的第二次應用是驗證
通過將單個探頭安裝在
與擺動楔一起移動的水平桿。
8.
圖2.3。ToughSonic 14探頭。
SenixVIEW軟件用于配置傳感器。傳感器需要+24 DC電源
以操作所提供的終端板并與其通信。端子板輸出
0至10伏，對應于軟件中為探頭設置的測量范圍。
附錄B中的圖B.1–B.5顯示了用于
所有探頭。對于測量波浪高度的探頭1至4，它們設置為
1V的增益對應于1英寸。對于造波器楔形探頭，設置了
對應于2英寸的1V增益。圖2.4和2.5顯示了楔塊的位置
探針和探針1至4。2.3信號調(diào)節(jié)器
AMTI Gen 5是一個放大器，能夠獨立配置六個
稱重傳感器通道。用戶為每個通道設置所需的激勵電壓和增益
通過使用所提供的AMTI軟件。由于
防水連接器，所有6個通道的激勵電壓必須相同，但
收益可能有所不同。Gen 5放大器還可補償電纜長度。
在本論文中，放大器通過連接電纜接收稱重傳感器輸出信號。它
根據(jù)用戶選擇的激勵電壓電平和增益處理信號
然后將它們作為模擬輸出電壓提供。圖2.6顯示了AMTI的圖片
用于本研究的第5代放大器。
圖2.6。AMTI Gen 5放大器用于動態(tài)驗證和實驗測量。
11
2.4數(shù)據(jù)采集（DAQ）儀器
本文使用NI USB-6363 DAQ儀表板對模擬量進行離散采樣
來自Gen 5信號調(diào)節(jié)器的信號。圖2.7顯示
本研究中使用的NI USB-6363 DAQ儀器。儀器連接到
在動態(tài)驗證和實驗測量期間，通過USB電纜連接到計算機。
圖2.7。用于動態(tài)驗證的NI USB-6363 DAQ儀器
以及實驗測量。
2.5電源
本研究的直流電源由Keysight E3631A可編程電源單元提供。
它通過探頭的端子電路向五個Senix探頭提供+24V DC電源
卡。圖2.8（a）顯示了Keysight電源裝置的圖片。
使用TRIPP-LITE線路調(diào)節(jié)器LC2400交流電源單元，
AMTI Gen 5信號調(diào)節(jié)器NI USB-6363 DAQ的噪聲控制電源
儀器和Keysight電源裝置。它還用于保護部件免受
過電壓和功率浪涌。圖2.8（b）顯示了TRIPP-LITE管線調(diào)節(jié)器
使用的單位。
12
（a） 直流電源單元（b）交流電源單元
圖2.8。電源裝置。
2.6部件組裝
圖2.9是實驗裝置中使用的所有組件的示意圖。它有助于在本文中可視化整體組件的關系。動態(tài)的布局
中的動態(tài)驗證設置部分討論了驗證系統(tǒng)的組件
下一章。圖2.10是一張照片，顯示了
圖2.9。
13
圖2.9。用于實驗測量設置的總體組件及其物理關系的框圖。
圖2.10。用于實驗測量的整體組件組件。
14
第3章：
設施和設備
本章討論了本論文所用的測試設備。設計
首先討論了動態(tài)校準。然后牽引箱及其部件
演說。最后，本章對測試夾具和圓柱體進行了說明。
3.1動態(tài)驗證設置
動態(tài)驗證的數(shù)據(jù)采集站設置是
實驗數(shù)據(jù)采集站設置如前一章所示。然而
動態(tài)驗證組件不同于實驗測試夾具。動態(tài)
驗證的總體組件及其物理關系如圖3.1所示。
關于整個裝配的更多討論可在本節(jié)末尾找到。
圖3.1：。動態(tài)驗證設置的總體組件及其物理關系框圖。
完整組裝的動態(tài)驗證系統(tǒng)的圖片如圖3.2所示。這個
動態(tài)驗證組件安裝在80/20鋁結(jié)構(gòu)上。連接器
稱重傳感器的側(cè)適配器將驗證組件連接到80/20結(jié)構(gòu)。上
在稱重傳感器的另一側(cè)，一個非常柔軟的彈簧懸掛在有效載荷側(cè)適配器上。
15
在彈簧的另一端連接了一個稱重盤，以保持驗證重量。
理想情況下，驗證設置將涉及稱重傳感器沿其長軸旋轉(zhuǎn)
其中軸向軸承附接到有效載荷側(cè)。懸掛在軸承上的重物會
保持固定。稱重傳感器測量原點將與稱重傳感器一起旋轉(zhuǎn)
施加的載荷將在兩個正交測量方向之間傳遞
保持動態(tài)。這種設計的問題是，我們需要用于電纜連接的滑環(huán)，
否則電纜最終會扭曲。
圖3.2。用于動態(tài)驗證的完全組裝系統(tǒng)。
論文要求在動態(tài)載荷下對稱重傳感器進行驗證，以確保
可以精確地測量小的非線性負載。傳統(tǒng)驗證和準確性
對靜態(tài)負載進行評估，查看收集的稱重傳感器信號的平均值。
然而，我們對動態(tài)荷載感興趣，因為波浪引起的荷載是周期性的。
16
因此，本研究需要研究上
在稱重傳感器的另一側(cè)，一個非常柔軟的彈簧懸掛在有效載荷側(cè)適配器上。
15
在彈簧的另一端連接了一個稱重盤，以保持驗證重量。
理想情況下，驗證設置將涉及稱重傳感器沿其長軸旋轉(zhuǎn)
其中軸向軸承附接到有效載荷側(cè)。懸掛在軸承上的重物會
保持固定。稱重傳感器測量原點將與稱重傳感器一起旋轉(zhuǎn)
施加的載荷將在兩個正交測量方向之間傳遞
保持動態(tài)。這種設計的問題是，我們需要用于電纜連接的滑環(huán)，
否則電纜最終會扭曲。
圖3.2。用于動態(tài)驗證的完全組裝系統(tǒng)。
論文要求在動態(tài)載荷下對稱重傳感器進行驗證，以確保
可以精確地測量小的非線性負載。傳統(tǒng)驗證和準確性
對靜態(tài)負載進行評估，查看收集的稱重傳感器信號的平均值。
然而，我們對動態(tài)荷載感興趣，因為波浪引起的荷載是周期性的。
16
因此，本研究需要在測量
動態(tài)負載和我們確定信號幅度的能力。
對于動態(tài)驗證設計，使用了質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。有效負載側(cè)適配器
連接到稱重傳感器，并具有垂直于地面懸掛的彈簧。有一個
彈簧末端的配重盤，可承受不同的重量。當權重
彈簧的位移長度周期性地增加和減少
稱重傳感器上的振動力。我們想要一個非常柔軟的彈簧
以在足夠的時間內(nèi)產(chǎn)生足夠的振蕩。更多詳細信息
本節(jié)末尾將討論有關裝配的信息。
兩個適配器（連接器側(cè)和有效負載側(cè)）用于動態(tài)驗證
裝配它們采用快速成型技術印刷，由聚碳酸酯制成。該材料提供了承載負載重量的強度和耐久性
電池，這是重要的，因為它是由不銹鋼制成的
稱重盤。圖3.3和3.4顯示了連接器側(cè)和有效載荷的圖片
側(cè)適配器。此外，兩個適配器的工程圖紙如所示
附錄A（分別為圖A.1和A.2）。
（a） 前視圖（b）后視圖
圖3.3。稱重傳感器的接頭側(cè)適配器。
17
（a） 前視圖（b）側(cè)視圖
圖3.4。稱重傳感器的有效負載側(cè)適配器。
對于驗證權重，我們使用了美國國家標準與技術研究所（NIST）
校準重量為1磅和0.5磅，并為較輕的重量定制重量。
這些重量輕的重物是用一些金屬絲和一組PASCO重物制成的。圖3.5
顯示了驗證權重的圖片。通過使用
適當?shù)碾娋�長度，并使用數(shù)字秤確認。電線頂部的環(huán)
用作一個支架，允許快速從重量盤上移除重量，而無需
對彈簧產(chǎn)生任何不希望的干擾。
18
圖3.5。動態(tài)驗證權重。
表3.1。動態(tài)驗證權重。
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
19
3.2帶造波器的牽引箱
本研究使用具有NPS造波能力的拖曳罐進行實驗。3英尺(𝑊) x 4英尺(𝐻) x 36英尺(𝐿) 牽引箱由鋁材料制成
并安裝了八個相同的透明有機玻璃面板，用于觀察
坦克有關牽引箱的更多信息，請參見[15]。由80/20鋁擠壓件和安裝支架組成的固定橋提供了懸掛測試夾具的結(jié)構(gòu)。這座橋有兩個垂直結(jié)構(gòu)
如圖3.8所示。該橋用于隔離
測試夾具和圓柱形主體。波浪發(fā)生器已連接
并在操作時在罐結(jié)構(gòu)本身內(nèi)產(chǎn)生振動。
如果橋梁沒有振動，這些振動將在記錄的信號中表現(xiàn)為噪音
利用。
21
（a） 左側(cè)（b）右側(cè)
圖3.8。垂直支撐結(jié)構(gòu)的左側(cè)和右側(cè)
牽引箱上的固定橋。
3.3測試夾具
測試夾具中使用了兩種不同的稱重傳感器適配器。圖3.9顯示了
連接到稱重傳感器的兩個適配器的圖片。左側(cè)的適配器連接
連接器側(cè)的稱重傳感器的水平支柱。這個適配器是中空的，就像
水平支柱，允許電力和信號電纜穿過并連接到
稱重傳感器。右側(cè)的適配器將稱重傳感器固定到圓柱形測試體上
帶有螺釘，并帶有凹槽，以允許水在浸沒時流過
身體。Hermsen[6]先前設計了兩個適配器，用于她的論文工作和
使用快速成型技術用聚碳酸酯制造它們。
22
圖3.9。鋁體內(nèi)的稱重傳感器測試組件。（已改編
來自[6]）。
固定橋上有三個不同的部件。U形通道
固定在固定橋上
兩個鋁制加強件。80/20擠壓桿也連接到固定件上
橋探針2-4由該桿保持在身體弓的前面，以測量
入射波高程剖面。最后，幫助穩(wěn)定支柱的垂直部分
為了防止波浪傳播過程中的振動
固定橋和垂直支柱。
23
圖3.10。用于實驗測試運行的完全組裝的測試夾具。
完全組裝的垂直和水平支柱如圖3.10所示。46英寸
垂直鋁桿是一根1英寸×1.5英寸的陽極氧化鋁棒。它提供支持
通過在浸沒在水中時承載圓柱體的整個重量。它有
孔的增量為1英寸。這些孔允許在
牽引箱。垂直支柱通過兩個L形安裝件連接到U形通道
支架和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。垂直支柱連接至水平支柱
通過具有90度角的接頭適配器。水平支柱為空心鋁桿
直徑為1.5英寸。中空水平支柱的尺寸允許電纜
連接到稱重傳感器以通過。關于水平和
赫姆森[6]的研究中發(fā)現(xiàn)了垂直刺痛。
U形通道和加強件是測試裝置的支撐元件。U形通道
通過兩個矩形塊加強件連接到固定橋。兩個加勁肋
將U形槽連接到支撐橋的底部，并支撐整個測試
以防止其自由移動和振動。每個加勁肋固定在
如圖3.11所示，用螺栓和螺母固定U形槽。U形槽中也有孔
24
沿其中心線增加2英寸，以幫助定位Senix探頭的位置
測量入射波。探頭1位于圓柱體中點上方
身體使用這些孔之一。
圖3.11。將U形槽鋼連接至支撐的完全組裝加勁肋
橋
3.4車身輪廓
圖3.12中所示的圓柱體總長度為30英寸，包括
端蓋的長度與直徑之比，𝐿/𝐷, 共5頁。車身由鋁制成
直徑為6英寸，厚度為1/8英寸。車身采用自由浸水設計。
因此，在鋁閥體上加工了許多1/8英寸的泄放孔，用于
當尸體被淹沒時，空氣得以逃逸。主體有兩個半球形端
使用快速原型技術制造的蓋子。船尾端蓋有一個2
直徑為英寸的間隙孔，以允許支柱在沒有任何接觸的情況下通過。這個
聚碳酸酯端蓋不需要任何打磨或表面修飾。他們被使用了
“如捏造的。”
造波器位于牽引箱的一端。使用80/20
鋁擠壓件、聚四氟乙烯滑動輥、電機、楔塊、致動器和
Senix探頭。波形發(fā)生器由定制軟件控制。所需頻率
并且將造波器楔的振幅手動輸入到軟件中。這些
然后將命令發(fā)送到電機，以移動垂直致動器以產(chǎn)生波浪
通過在罐內(nèi)向上和向下移動楔塊。圖3.6顯示了前部和
波形發(fā)生器的后視圖�？梢哉业接嘘P造波器尺寸的信息
在Whitmer的[3]研究中。
（a） 前視圖（b）后視圖
圖3.6。用于實驗測量的造波器。
20
消浪海灘位于儲罐的另一端，以盡量減少任何波浪
反射波會沿著水槽向下傳播。海灘由一對
交錯排列的穿孔丙烯酸板。這些洞吸收了波浪
防止它們沿著儲罐向下移動。設計安裝為12度。
安裝海灘后，實際角度測量為12.4度。尺寸
如圖3所示 |
