随着全球环境气候的变化,海气界面微尺度过程即海气相互作用越来越受到科学家们的重视,因此在实验室中模拟海浪成为研究海气界面微尺度过程的一种重要手段。海浪理论及其计算模型为造波机的实现提供了理论基础,控制理论及计算机技术的发展使得高性能造波机的实现成为可能。本文首先论述了造波设备的发展历程及现状,简要介绍了虚拟仪器技术。根据海浪理论及计算原理,阐述了线性波动理论和海浪谱理论,并计算推导了摇板运动摇幅与波浪波高之间的数学关系式。本论文借助图形化的编程软件NI LabVIEW及其强大的函数库和测试测量控件开发了风浪水槽造波机的总控软件,主要包括NI-Motion运动控制模块和基于PC运动控制卡的控制算法,实现了水槽摇板造波机规则波闭环控制算法、不规则波闭环修正控制算法及造风造波PID控制算法,进而提出了造风与摇板联合造波的方法。本文通过大量实验,验证了造波机的各项性能指标。通过实验结果分析,该造波机具有较强的风、浪模拟能力,集成其他精密测量设备共同构成了一个多要素同步观测的、适用于室内研究的、使用成本低的海气界面微尺度过程光学探测实验系统,该系统有效提高了国内海气界面相互作用研究的实验条件和水平。