SFY——一种用于近海水域的轻量、高频且相位解析的波浪浮标

本文开发了专为近海运行设计的小型轻量波浪浮标 SFY。该浮标设计用于记录并以 $52$ Hz 的频率传输完整的表面加速度时间序列。浮标利用蜂窝网络传输数据和位置（距离基站最远可达 $80$ km），从而降低了成本并增加了带宽。低成本和低重量使得浮标易于部署，并可在卫星和波浪模型难以解析波浪与水流相互作用的区域以阵列形式布放。该浮标在波浪水槽、开阔水域以及碎波带的破碎波中进行了测试。测试条件从平静水面到有效波高超过 $7$ m、加速度超过 $10$ g 的剧烈破碎波。高采样率捕获了破碎波的脉冲，并允许对其进行详细研究。在开阔水域中对破碎波进行了测量与量化。我们在碎波带中测量破碎波，并在现场恢复了波浪破碎轨迹，其精度高于以往研究。表面高程的时间序列与精确定位使得相邻浮标的信号能够以相干且相位解析的方式相关联。最后，我们针对基于 IMU 的浮标中普遍存在的低频噪声提供了解释与解决方案，并讨论了在破碎波区域进行测量所需的采样与设计要求。