Струнный волнограф с инфракрасной регистрацией длины струн

В докладе рассмотрен новый всепогодный способ измерения морского волнения, который основан на оптической регистрации длины струн с помощью видео камеры. Метод выгодно отличается от известных электрических струнных волнографов по точности и стабильности измерений. Традиционно измеряют электрическое сопротивление вертикально расположенных струн, частично погруженных в жидкость. При изменении уровня жидкости сопротивление погруженной части струны уменьшается, и по общему сопротивлению каждой струны определяют высоту границы раздела. Недостатком метода является невысокая точность измерений из-за изменения сопротивления струны при ее смачивании, или обдувании воздушным потоком, за счет осаждения солей и водорослей на струне и электроде, из-за емкостных свойств электрической цепи.
В предложенном способе повышается точность измерений за счет исключения электрических цепей, при этом высоту погружения каждой струны в жидкость регистрируют на матрице инфракрасного фотоприемника по положению границы раздела. Метод позволяет располагать струны на расстоянии менее 1 см, что недоступно при электрических измерениях. (Патент RU 2 711585. Рег. 17.01.2020г). При этом регистрируются аппликаты морской поверхности с частотой кадров сьемки с точностью один пиксел (1мм), что позволяет регистрировать и капиллярную составляющую волнения.
Приводятся результаты натурных измерений, выполненных на морской гидрофизической платформе вблизи п. Кацивели в сентябре 2019. В проведенном эксперименте 5 струн располагались в виде звезды и шестая струна в центре при расстоянии между струнами 80 мм. Это позволило определять уклоны в 15 различных направлениях, рассчитывать двумерное распределение уклонов и другие характеристики волнения.
Совместные микроволновые радиометрические измерения излучательных свойств морской поверхности и синхронные измерение параметров волнения и ветра позволят уточнить статистические связи метеопараметров с радиометрическим портретом морской поверхности. Исследование таких связей позволит надежнее решать обратные задачи дистанционного зондирования земли из космоса.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 18-02-01009