“數(shù)字波高儀”是一種用于測量水面波浪高度的電子儀器,。它通常指的是將傳感器（探頭）感知到的波浪高度變化轉換為數(shù)字信號進行輸出,、記錄和分析的裝置。

以下是關于數(shù)字波高儀的詳細介紹：

1. 核心原理：

• 濾波： 去除噪聲干擾,。

• 校準： 根據(jù)標定參數(shù)（如電壓與實際水深的對應關系）轉換為實際的波高數(shù)值（單位通常是米或厘米）,。

• 記錄： 存儲在內存或存儲卡中。

• 分析： 實時或事后計算波浪參數(shù),，如有效波高,、最大波高、平均波高,、周期,、波譜等。

• 輸出： 通過數(shù)字接口（如RS232, RS485, USB, Ethernet, SDI-12, CAN總線等）或無線方式（如Wi-Fi, LoRa, 蜂窩網(wǎng)絡）傳輸?shù)接嬎銠C,、數(shù)據(jù)記錄器或云平臺,。

• 探頭電阻的變化被測量電路（通常是惠斯通電橋或恒流源電路）檢測，并轉換為模擬電壓信號,。

• 這個模擬電壓信號隨后被一個模數(shù)轉換器轉換為數(shù)字信號,。這個轉換過程是“數(shù)字”波高儀的核心標志。

• 傳感部分： 常用的類型是電阻式波高儀,。它通常由一對或多對平行排列,、絕緣良好的細金屬絲（電極）組成。當波浪經(jīng)過時,，水面高度變化導致電極之間被水浸沒的長度發(fā)生變化,。

• 物理量轉換： 水的導電性（電阻）與空氣不同,。隨著浸沒長度變化，兩電極之間的電阻值會發(fā)生相應變化,。

• 信號轉換 (模擬 -> 數(shù)字)：

• 數(shù)據(jù)處理與輸出： 數(shù)字信號被傳輸給微處理器或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),。在這里，信號可以被：

2. 主要組成部分：

• 探頭/傳感器： 直接接觸水面,，感知水位變化（電阻式,、電容式等）。

• 信號調理與采集單元： 包含測量電路,、ADC轉換器,、微處理器。通常密封在防水外殼內,，靠近探頭或位于岸上/實驗設施上,。

• 電源： 提供工作電力，可以是電池,、太陽能板或外部直流電源。

• 通信接口： 用于數(shù)據(jù)傳輸,。

• 數(shù)據(jù)處理與顯示單元 (可選)： 可以是專用的數(shù)據(jù)采集箱,、計算機或云服務器，用于接收,、存儲,、顯示和分析數(shù)據(jù)。

• 安裝支架/固定裝置： 用于將探頭穩(wěn)定地固定在測量位置（如海底支架,、水槽側壁,、碼頭樁柱、浮標等）,。

• 校準設備： 用于建立電壓信號與實際水深的精確關系（非常重要?。?/span>

3. 關鍵技術特點 (得益于數(shù)字化)：

• 高精度與分辨率： ADC轉換器可以提供很高的分辨率（如16位,、24位）,，實現(xiàn)毫米甚至亞毫米級的波高測量精度。

• 抗干擾能力強： 數(shù)字信號傳輸不易受長電纜衰減和電磁干擾的影響,，穩(wěn)定性更好,。

• 高采樣率： 可輕松實現(xiàn)數(shù)十Hz甚至數(shù)百Hz的高速采樣，準確捕捉波浪的快速變化細節(jié),。

• 靈活的數(shù)據(jù)處理： 內置微處理器可進行實時濾波,、統(tǒng)計計算和參數(shù)提取。

• 便捷的數(shù)據(jù)存儲與傳輸： 數(shù)據(jù)以數(shù)字形式存儲,，易于復制,、備份和通過網(wǎng)絡遠程傳輸,。

• 易于集成： 標準數(shù)字接口方便與其他傳感器（如流速儀、水位計,、氣象站）或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成,。

• 遠程監(jiān)控與控制： 可通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)訪問、參數(shù)設置和設備狀態(tài)監(jiān)控,。

4. 主要應用領域：

• 海岸與海洋工程： 港口,、防波堤、海岸防護工程的設計,、施工監(jiān)測和運營維護,；波浪能裝置測試。

• 水利工程與水文學： 水庫,、河流,、湖泊的波浪觀測；洪水預警,；泥沙輸移研究,。

• 實驗室研究： 物理模型試驗（如水槽、港池試驗）中的波浪測量,，是重要的基礎測量設備,。

• 船舶與海洋平臺： 監(jiān)測船舶運動、平臺響應,、甲板上浪,。

• 環(huán)境監(jiān)測： 監(jiān)測風暴潮、海嘯預警（常與其他傳感器配合）,、近岸環(huán)境變化研究,。

• 航海與漁業(yè)： 提供實時的海況信息。

5. 選擇與使用注意事項：

• 測量范圍與精度： 根據(jù)應用需求選擇合適量程和精度的型號,。

• 采樣率： 需滿足奈奎斯特采樣定理,，通常要求采樣率至少是感興趣的最高波浪頻率的2倍以上，實際應用中常取10倍以上,。

• 分辨率： 決定能分辨的最小波高變化,。

• 環(huán)境適應性： 考慮鹽度、溫度,、生物附著（如藤壺）,、腐蝕、水深,、流速等因素,，選擇合適的探頭材料和防護等級。

• 安裝方式： 確保探頭安裝穩(wěn)固，位置符合測量要求（如避免湍流,、氣泡干擾）,，垂直度良好。

• 校準： 定期校準至關重要,！校準應在盡可能接近實際使用條件的靜水中進行,，建立電壓/數(shù)字讀數(shù)與實際水深的精確對應關系。水質（尤其是鹽度）變化會影響校準,。

• 供電與通信： 根據(jù)現(xiàn)場條件選擇合適的供電方案和數(shù)據(jù)傳輸方式,。

• 數(shù)據(jù)處理軟件： 配套軟件的功能是否滿足數(shù)據(jù)分析需求。

總結：

數(shù)字波高儀是現(xiàn)代波浪測量中的核心設備,。它利用傳感技術（尤其是電阻式原理）將波高轉化為電信號,，并通過模數(shù)轉換將其數(shù)字化。數(shù)字化的優(yōu)勢在于提供了高精度,、高分辨率,、強抗干擾能力、高速采樣,、靈活的數(shù)據(jù)處理和便捷的傳輸存儲,。它廣泛應用于海洋工程、水利,、科研,、船舶、環(huán)境監(jiān)測等領域,。在選擇和使用時，需重點關注測量性能指標,、環(huán)境適應性,、安裝方式和嚴格的校準。