在海洋工程模型实验中进行波高数据采集时,往往需要在较远的距离处对多个分散位置的波浪信息进行准确测量,因此需要数据采集系统不仅具备较高的数据传输率及可靠的传输方式,而且还要有较高的实时性和测量精度。然而,现今的波高数据采集系统电路设计复杂、可靠性较差、数据采集通道有限、现场布线复杂,无法满足海工模型实验的需求。针对海工实验中波高数据采集所面临的问题,本文提出了一种新型电容式波高传感器的设计方法,并采用EtherCAT工业以太网技术构建了一套网络化波高数据采集系统。本文所设计的系统采用主从模式构建,主站功能由PC实现,从站由波高测量模块及EtherCAT通信模块构成,从站之间采用菊花链式拓扑结构连接,可灵活方便地对多个分散位置点进行波高测量。本系统分为三部分:波高测量模块、EtherCAT通信模块及数据处理模块。在波高测量模块中,采用了电压比较、中断捕获的方法将波高信号转换成相应的数字量信号;在数据传输模块中,采用了EtherCAT通信技术将波高数据封装成数据帧进行数据传输;在数据处理模块中,通过编程开发了一套人机交互界面来完成整个波高信息的获取与记录。本文首先根据研究背景对波高数据采集系统进行整体结构设计;然后分析系统从站硬件电路的功能结构特点,对从站硬件进行模块化设计;之后分别对系统的从站软件与主站软件进行设计;最后利用所设计的系统进行波高数据采集实验,实验结果表明该系统不仅具有较好的线性度、较高的分辨率和精度,而且具有较高的实时性,完全可以满足海工模型实验对波浪测量的需求,具有很大的实用价值。