海浪、海流和潮汐是海洋中的海水的重要运动形式。在海洋监测的所有要素中,波浪是最基本最重要也是最复杂的一种运动形式。它在海洋工程建设,航海安全及海洋灾害预警具有十分重要的地位。海洋结构物的水平圆柱结构广泛应用于海洋工程中,其中智慧海工平台的张力腿是典型的海洋结构物,也是平台的主要承载结构,是平台安全运行的核心部件之一。海洋波浪对于海工平台张力腿具有力的作用,影响着海工装备体的安全作业,因此准确的预测海工平台张力腿表面的波浪信息是安全性研究的重要课题。因此,及时获得精确的波浪监测信息,对发展海工装备、海洋环境监测来说意义重大。最近,基于摩擦起电效应和静电感应耦合作用的摩擦纳米发电机(TENG)能够用来将微小且无规则的机械运动转化成电信号,作为自供能传感器来探测振动、风速、位移、金属离子、湿度、温度、紫外光强等。这种新型的发电技术将为低频能量收集开辟了新的思路及潜在的应用价值,也为智能传感器开拓了研究方向。本文基于液-固接触起电原理,构建了一种新型自驱动波浪传感器(Wave Sensor,WS-TENG)。该波浪传感器由基体、高分子有机材料PTFE薄膜与金属电极构成。通过测量传感器与大地之间的电势差,可以分析不同波浪条件对波浪监测传感器输出电压的影响。本文系统研究了不同电极宽度、不同基体结构、波浪振幅、波浪频率、不同盐度水溶液对传感器输出信号的影响。实验结果表明波浪与高分子材料PTFE薄膜的相对振幅与输出电压信号峰值呈线性关系,且不受频率和盐度的影响。进一步,本文进一步研究了基于液-固接触起电的双电层原理,揭示了液-固接触起电的起电机理,进而解释了不同电极宽度、波浪振幅、盐度对于输出电压值的影响机制。主要研究内容与结论如下:首先,本文对液固界面摩擦纳米发电机进行了理论分析,包括:液固界面摩擦纳米发电机的电荷产生机理、电荷转移机理、以及双电层的形成机理。进一步对波浪传感器基本理论模型进行了仿真分析,建立波浪水位与高分子材料、电极的关系模型,通过COMSOL软件对液固界面摩擦纳米发电机界面电势进行仿真,分析波浪水位在不同状态下,传感器表面电势分布情况。其次,本文进行了实验测试台的搭建,通过线性电机控制波浪传感器的振幅及频率,采用Keithley 6514静电计、NI采集卡测量波浪传感器输出的电压、电流、电荷信号,并且使用labview单元实时显示输出数据。在次,进行传感器结构对WS-TENG输出特性的影响实验,从结构上,研究不同材料发电性能、传感器基体厚度、传感器基体种类、电极宽度、材料表面疏水性、耐用度对传感器输出信号的影响进行实验。从纯水波浪条件,研究不同波浪振动幅度(10mm～80 mm)、频率(0.6Hz～1.2Hz)对波浪传感器输出性能的影响。之后在水溶液盐度(5mg/ml,15mg/ml,25mg/ml,35mg/ml)条件下,研究水溶液盐度对WS-TENG输出特性的影响,并进行理论分析。最后,搭建波浪传感器验证实验平台,采用推板式造波方法,采用线性电机控制推波板的运动幅度以及频率,来改变波浪的波高以及频率,波浪传感器置于波浪水槽中央位置,以减少水槽边界水流对于波浪二维性的影响。通过对比实际波浪高度,具有较好的准确度。