نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مخابرات، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استادیار مکانیک، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا دانشگاه صنعتی اصفهان

3 استادیار مکانیک، پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در این مقاله طراحی و پیاده‌سازی یک حسگر موج‌نگار الکترونیکی بر اساس زیرحسگر‌‌‌های شتاب‌سنج، ژیروسکوپ و قطب‌نما با فن‌آوری MEMS و با استفاده از روش تکرار موازی حسگر‌‌ها برای ارتقاء عملکرد مورد بررسی واقع شده است. کالیبراسیون حسگر‌‌‌های شتاب‌سنج و ژیروسکوپ برای رفع عوامل خطای زیرحسگر‌‌ها ضروری می‌باشد. به همین منظور یک مجموعه آزمون و کالیبراسیون آزمایشگاهی طراحی و پیاده‌سازی شده است که با آن، علاوه بر کالیبراسیون زیرحسگر‌‌ها، صحت حسگر موج‌نگار نیز ارزیابیگردیده است. نتایج عملکرد میدانی حسگر موج‌نگار طراحی‌شده در دریا با برخی تجزیه و تحلیل‌‌‌های حوزه فرکانس و ‌هم‌چنین با مقایسه با یک حسگر موج‌نگار مرجع مورد بررسی و تأیید قرار گرفته است. تخمین ارتفاع مؤثر موج، انطباق زیادی به میزان اختلاف کمتر از 2% نسبت به مقادیر متناظر حسگر مرجع نشان داده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Implementation of Electronic Wave Sensors for met-Ocean Buoys

نویسندگان [English]

  • s.mostafa nourbakhsh 1
  • ahmadreza zamani 2
  • mohamadali badri 3

چکیده [English]

In this paper, an electronic wave measurement sensor was designed based on accelerometer, gyro and compass sensors. The designation was done due to Micro Electro Mechanical systems (MEMS) technology and with regards to diversity method to promote the performance. As, calibration of sensors is necessary for omitting errors, a test and calibration set up was implemented and designed. Besides, the wave measurement sensor was assessed and verified. The field advantages for designed wave measurement sensor were compared with analytic results and a referenced buoy in frequency domain. Estimation of wave effective height was verified in a fair agreement, under 2% deviation against the referenced buoy.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electronic wave measurement sensor
  • Diversity
  • calibration of sensors

 

[1]   Longuet-Higgins, M. S., Cokelet, E. D. and Smith, N. D., “Observations of the Directional Spectrum of Sea Waves Using the Motions of a Floating Buoy”, IEEE Ocean Wave Spectra Conferemnce, pp. 111-132, 1961.

[2]   Data Sheet, “Ocean Waves HIPPY-40”, , Coastal Environmental Systems, Inc., 2013, Web Site of: www.CoastalEnvironmental.com.

[3]   Seawatch Wave scan Buoy, 2013, Web Site of: www.oceanor.com.

[4]   TriaxysTM Directional Wave Sensor, 2013, Web Site of: www.axystechnologies.com.

[5]   Marimon, M. C., Villegas, E. I., Borja, M. J. H., Tangonan, G. L. and Libatique, N. J. C., “Low Cost Sensor System for Wave Monitoring”, Seventh International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing, pp. 312-316, 2011.

[6]   Teng, C., Mettlach, T., Chaffin, J. , Bass, R., Bond, C., Carpenter, C., Dinoso, R., Hellenschmidt, M., Bernard, L., “National Data Buoy Center 1.8-meter Discus Buoy, Directional Wave System”, IEEE Oceans Conference, pp. 1-9, Oct. 2007.

[7]   Teng, C., Bouchard, R.Riley, R.Mettlach, T.Dinoso, R.Chaffin, J., “NDBC's Digital Directional Wave Module”, Oceans MTS/IEEE Biloxi - Marine Technology for Our Future: Global and Local Challenges, pp.1-8, 2009.

[8]   Riley, R., Teng, C., Bouchard, R., Dinoso, R. and Mettlach, T., “Enhancements to NDBC's Digital Directional Wave Module”, IEEE Oceans Conference, pp. 1-10, Sept. 2011.

[9]   Kuperus, J., “Wave Monitoring Using Wireless Sensor Nodes,” Master's Thesis, University of Melbourne, Melbourne, Australia, Sep. 2009.

[10]   Brown, H. C., Meadows, G. A., “Wave Sensing in the Upper-Great Lakes Observing System”, Ocean Waves Workshop, Nov. 2011.

[11]   Williams, J. A., “Vector Averaging in a Wave Field”, IEEE Oceans Conference, pp. 1-8, 2013.

[12]   Woodman, O. J., “An Introduction to Inertial Navigation”, University of Cambridge, Technical Report, Aug. 2007.

[13]   Pascal, R. W., Yelland, M. J., Srokosz, M. A., Moat, B. I., Waugh, E. M., Comben, D. H., Cansdale, A. G.and Hartman, M. C., “A Spar Buoy for High-Frequency Wave Measurements and Detection of Wave Breaking in the Open Ocean”, Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, Vol. 28, pp. 590-605, Dec. 2009.

[14]   Ochi, M. K., “Ocean Waves: The Stochastic Approach”, Cambridge Ocean Technology Series, Cambridge University Press, July 2005.

[15]   نوربخش، "تبدیل زاویه‌‌‌‌های پیچ – رول ‌‌اندازه‌گیری شده از دستگاه مختصات بدنه به دستگاه مختصات ثابت"،‌ گزارش داخلی پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیر دریا، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1389‌.

[16]   Swaykos, J., “Real-Time Quality Control Tests for in Situ Ocean Surface Waves”, U.S. Integrated Ocean Obseving System Program Office Validation, Version 10, July 2007.