[發明專利]利用光學傳感器的集成測量系統和方法

有效

• 申請號: 200710306132.7
• 申請日: 2007-12-07
• 公開（公告）號: CN101201261A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: S·G·M·克雷默;B·萊夫克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D5/30;F03D11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉杰;王小衡

技術領域

本發明通常涉及一種測量系統，并且更具體地涉及一種利用光學傳感器的集成測量系統。

背景技術

許多系統受到例如應力或熱的效應的影響，這會對系統的結構整體性有害。此外，例如風輪機的系統受雷擊的影響，這會對風輪機葉片結構有害。特別是，風輪機通常很可能受雷擊影響，這是因為風輪機被優選放置在位置較高且有風的位置處，用以實現高生產率。對于風輪機葉片監控來講，機械應力如雷擊的定位和分類一樣重要。這種系統需要電流和磁場的監控，同時需要應力和溫度的監控。

當前，為了監控各種參數，單獨的測量系統被用于監控每一個參數。單獨的監控導致獨立的詢問、檢測和數據獲取系統，這會引起對于多個系統的附加成本和空間限制。

因此，需要一種用于測量多個參數、而沒有前述缺陷的測量系統和方法。

發明內容

本發明的一個實施例是一種用于測量多個參數的集成測量系統。該集成系統包括：光纖布拉格光柵(FBG)傳感器，配置成調制FBG輸入信號的波長，以提供對應于FBG參數的FBG輸出信號；光纖法拉第旋轉器(FFR)傳感器模塊，配置成旋轉偏振和調制FFR輸入信號的強度，以提供對應于FFR參數的FFR輸出信號，其中FBG傳感器和FFR傳感器模塊被耦合，以提供集成系統輸出信號；以及檢測系統，配置成接收集成系統輸出信號，并且配置成利用集成系統輸出信號，以獲得與至少一個FBG或FFR參數相關的值。

本發明的另一個實施例是一種包括基底和集成測量系統的系統。該集成測量系統包括可操作地耦合至基底的至少一個集成傳感器模塊，以便測量多個參數，其中傳感器模塊包括至少一個FBG傳感器和至少一個FFR傳感器模塊，其中多個參數包括通過至少一個FBG傳感器感測的至少一個FBG參數和通過FFR傳感器模塊感測的至少一個FFR參數，其中集成測量系統產生對應于至少一個FBG參數和至少一個FFR參數的集成系統輸出信號。

本發明的另一個實施例是一種風輪機系統。該風輪機系統包括：包括一個或多個渦輪葉片的風輪機，以及集成測量系統，該集成測量系統包括可操作地耦合至一個或多個渦輪葉片的一個或多個集成傳感器模塊，以便測量多個參數，其中集成傳感器模塊包括至少一個FBG傳感器和至少一個FFR傳感器模塊，其中多個參數包括通過至少一個FBG傳感器感測的至少一個FBG參數和通過FFR傳感器模塊感測的至少一個FFR參數，其中集成測量系統產生對應于至少一個FBG參數和至少一個FFR參數的集成系統輸出信號。

本發明的又一實施例是一種用于多個參數的集成測量的方法。該方法包括：利用詢問信號而詢問至少一個集成傳感器模塊，其中集成傳感器模塊包括用于感測至少一個FBG參數的至少一個FBG傳感器和用于感測至少一個FFR參數的至少一個FFR傳感器模塊，其中利用FBG輸入信號詢問FBG傳感器，并且利用FFR輸入信號詢問FFR傳感器模塊；產生與FBG參數和FFR參數相關的集成系統輸出信號；檢測集成系統輸出信號，以產生FBG參數數據和FFR參數數據；以及確定FBG參數和FFR參數的值。

附圖說明

當參照附圖閱讀下面的詳細描述時，可以更好地理解本發明的這些和其它特征、方面和優點，其中類似的字符表示貫穿附圖的類似的部件，其中：

圖1是本發明的一個實施例中集成測量系統的示意性表示；

圖2是本發明的另一個實施例中集成測量系統的示意性表示；

圖3是本發明的另一個實施例中集成測量系統的示意性表示；

圖4是本發明的另一個實施例中集成測量系統的示意性表示；

圖5是本發明的另一個實施例中集成測量系統的示意性表示；

圖6是本發明的另一個實施例中集成測量系統的示意性表示；

圖7是本發明的另一個實施例中集成測量系統的示意性表示；

圖8是本發明的一個實施例中包括集成測量系統的系統的示意性表示；

圖9是本發明的一個實施例中包括集成測量系統的風輪機系統的示意性表示。

具體實施方式

本發明的實施例包括利用耦合的光纖布拉格光柵(FBG)傳感器(意味著至少一個FBG傳感器)和光纖法拉第旋轉器(FFR)傳感器模塊(意味著至少一個FFR傳感器模塊)而用于多個參數的集成測量的系統和方法。

在下面的說明書和權利要求書中，將提到一些具有下述含義的術語。單數形式“一”和“一個”包括多個對象，除非上下文清楚地另外規定。