使用 MATLAB 处理浪高仪波面变化数据得到海浪谱% v- d* O; n# y, ^* ?$ G+ k
步骤:* z- m$ N. S" ?* y3 a; Q; {
1 o b' |3 T) [: P3 q) E; B/ m% y
数据预处理
" X& r) f# ~% t* m1 K0 x
% Y3 n" l$ F: E- U# v7 ~读取浪高仪测得的波面变化数据。0 n$ L0 m U' w1 S* Y
去除数据中的异常值。! B h6 ~! a ], E) X& v9 o4 i
对数据进行平滑处理。" E$ }* K6 x; f& I1 H' S: ]
计算波浪谱
& t( G$ w; o4 l3 S$ |
% b* l4 L" _% \2 U使用 Welch 方法将波面变化数据转换为频域。
# u/ e+ j, j q. a" w. B计算波浪谱的各个分量,如波峰频谱、波谷频谱、能量谱等。
9 k. f' f) Q+ H6 n分析海浪谱3 L% |, d1 D& f' ~" g+ k P' a& {
- I6 J5 z4 X J) C# J, |4 U根据波浪谱的各个分量,可以分析海浪的特性,如主周期、主波高、平均波高、显著波高等。 N# T8 O [- d: [0 t7 Z
以下是使用 MATLAB 处理浪高仪波面变化数据得到海浪谱的具体代码:5 G* M) _; ?" g% q0 n
# P/ Q0 r& a1 s1 G
Matlab
/ Z& K3 k" F0 O, M% 读取数据. l* I9 x- e2 n9 ]: _+ O: Y0 H
data = load('wave_data.mat');8 B. q/ n' y, o
7 j! y/ R1 L5 D b$ o& [
% 去除异常值/ j+ a3 d- u h+ b x3 D; ]' v
data = data(abs(data) < 10);
9 {# }% b- o5 s) [* r2 v) V4 k e6 {. x9 \" L
% 平滑处理- `) C/ j1 C! @6 @8 A
data = smooth(data, 10);0 }* ]2 f5 ~* l2 M
7 n. S+ q" @: Y, i7 @# O1 f% 计算波浪谱2 K# ~0 s! J) K- |% {
[psd, f] = pwelch(data, [], [], 'power');* |9 T- p1 g8 h3 q' F: \7 X
+ P, Z1 ~/ r% q1 D% 计算波峰频谱% B" C: |5 t# q
peak_psd = max(psd);5 ?+ A7 e, x Z
peak_f = f(psd == peak_psd);0 m% @- g$ W1 i" S: Z8 U6 s1 r
* M' m/ N- c+ P4 t7 U* _
% 计算波谷频谱
7 i# a, @ w9 {( T' z9 gtrough_psd = min(psd);
* p1 ^1 k6 {! b% f8 w" x; \trough_f = f(psd == trough_psd);
% H+ a" }- A5 E! S% ?, K7 S+ m8 M# ]3 J+ ~- G; O" Z- y
% 计算能量谱# m' `% F) c' O/ {
energy_psd = sum(psd);7 ? E. D7 e2 A4 A2 T; V$ h
! M, w6 q. S' y$ X) k. R0 S
% 分析海浪谱, Q& n* ]5 d' ^) @
% ...' V. y! m3 H# V( x+ x2 W t) @
% H+ E, _ y" M! b
% 绘图2 Q' N3 y" A& E) J4 p
plot(f, psd);; ], P6 N" t0 G, _4 C( b. |3 E) a
xlabel('Frequency (Hz)');
* B5 K: t% n2 q0 Gylabel('Power Spectral Density (m^2/Hz)');7 g: e3 w! B& q( R# i# A
* [7 _9 |0 K7 W5 m% B* e! ?" N* f ]% 保存结果- {. J8 |6 }) m) s
save('wave_spectrum.mat', 'psd', 'f', 'peak_psd', 'peak_f', 'trough_psd', 'trough_f', 'energy_psd');8 Z" M/ r, B$ ?" d) n
请谨慎使用代码。# Y: D, ]. ]. F) Z. t5 J* X
注意事项:
- K. u0 e# `% M8 k
) J+ ]2 o, _8 e' e采样频率要足够高,才能准确地计算海浪谱。
! Z# u h* n9 T; L; F数据长度要足够长,才能得到稳定的海浪谱。; ]+ m, n- c# e+ N/ b. E
需要根据具体的应用场景选择合适的波浪谱分析方法。
) \; ^3 f1 V, r3 e. W. @# U参考资料:$ ~4 a, ^' F6 Y( l7 b. }
+ q, A) L3 `1 ?, Z4 Z: |1 z6 i
MATLAB Wavelet Toolbox: www.52ocean.cn
) G$ T5 P& h5 [Ocean Wave Spectra: https://wikiwaves.org/Ocean-Wave_Spectra( D6 s v5 G# k r6 p
改进:9 r6 c& d! {4 u% F `# P* e$ H7 M
: a( R5 e- T( v) W8 G' i
使用 Welch 方法代替傅里叶变换计算波浪谱,可以提高计算效率。' a7 V5 M) Q: k, g6 }% Y
增加对波峰频谱、波谷频谱、能量谱的计算和分析。 |