[發明專利]用于葉片和翼型的壓力及流分離的測量的接觸傳感器

有效

• 申請號: 200910173023.1
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN101787954A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 鄭大年;B·S·蓋伯;D·C·芒努松;L·D·威利
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;G01M10/00;G01M13/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;曹若

相關申請

本申請涉及并要求享有由Danian?Zheng等于2008年8月26日提 交的美國臨時申請61/091,928的權益。本申請還涉及由Danian?Zheng 等于2008年9月25日提交的案卷233329-2。

技術領域

本申請通常涉及大型的葉片和翼型，更具體地說，涉及用于葉片 性能測量的風力渦輪葉片的傳感器和裝備。

背景技術

通常用于翼型，尤其是用于風力渦輪葉片的葉片流體動力學參數 的測量大多采用傳統的機械壓力檢測的方法。這種壓力檢測器包括基 于壓電/應變的壓力傳感器，該壓力傳感器需要膜片以測量由壓力引起 的應力和應變。在翼型或葉片的結構中需要相當大的管道或通孔以容 納膜片的封裝。這阻礙了在風力渦輪的生產中采用壓力測量。使用這 種裝備，典型地需要通過噴嘴和管將壓力引入傳感器膜片中，導致壓 力測量的方向性被進一步限制。

因此，在風力渦輪葉片上需要提供一種用于結合傳感器的結構， 以提供可用于評估和控制風力渦輪性能的壓力測量。傳感器在風力渦 輪運轉的期間必須處于適當位置，所以安裝不能對葉片的完整性和流 體動力學運轉的造成負面影響。此外，還需要提供一種結構，其以不 對葉片的完整性和流體動力學運轉造成負面影響的方式向數據采集 系統提供信號。

發明內容

本發明涉及一種流體動力學電阻式接觸傳感器，其用于測量翼型 上的流體壓力，其中，所測量的壓力可以是空氣壓力或液體壓力。本 發明還涉及允許流體動力學傳感器測量翼型的性能參數的翼型裝備 布置，該翼型可以是風力渦輪葉片。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于流體動力學電阻式接觸 傳感器的風力渦輪葉片裝備結構，該接觸傳感器適合于測量與風力渦 輪葉片性能相關的流體動力學參數。該結構包括流體動力學電阻式接 觸傳感器，該接觸傳感器包括由聚合物和傳導填料組成的壓敏傳導復 合材料。接觸傳感器可根據預定的形式而分布在風力渦輪葉片的表面 上。針對位于風力渦輪葉片上的流體動力學電阻式接觸傳感器的安裝 結構，適合于在風力渦輪運轉的期間將流體動力學電阻接觸式傳感器 保持固定在合適位置。還提供了用于在位于葉片上的多個流體動力學 電阻式接觸傳感器和數據采集終端之間電氣地傳送信號的裝置。

根據本發明的另一方面，提供了一種適合于使用流體動力學電阻 式接觸傳感器的方法，該接觸傳感器用于測量與風力渦輪葉片的性能 相關的流體動力學參數。該方法包括根據位于風力渦輪葉片的表面上 預定的形式，布置流體動力學電阻式接觸傳感器，該接觸傳感器可包 括由聚合物和傳導填料形成的壓敏傳導復合材料。該方法還包括將流 體動力學電阻式接觸傳感器安裝在風力渦輪葉片上，從而在風力渦輪 運轉中的風力渦輪葉片旋轉的期間將傳感器保持固定在合適位置。該 方法還建立了用于在安裝于葉片上的流體動力學電阻式接觸傳感器 和數據采集終端之間電氣地傳送的裝置。

附圖說明

當參照附圖并閱讀以下詳細描述時，將更好地理解本發明的這些 以及其它的特征、方面和優點，其中，在所有附圖中，相似的標號表 示相似的部件，其中：

圖1A圖示了用于測量流體壓力的流體動力學壓力傳感器的一個 實施例的等距視圖；

圖1B圖示了流體動力學電阻式接觸壓力傳感器的一個實施例的 橫截面；

圖1C圖示了流體動力學電阻式接觸壓力傳感器的第二實施例的 橫截面，該傳感器采用了用于將底板和壓力傳感膜片接合的非金屬夾 具；

圖1D圖示了壓敏元件的平坦形狀的頂面和壓力傳感膜片之間的 接觸基于壓敏元件在底板上的定位的變化；

圖1E圖示了壓敏元件105的凸頂面的冠頂和壓力傳感膜片之間 的接觸；

圖1F圖示了用于將傳感器空腔抽真空的過程；

圖1G圖示了來自壓力模式下的傳感器的壓力輸出信號的線性度；

圖2圖示了安裝在翼型上的流體動力學電阻式接觸傳感器的布 置；

圖3圖示了針對制造流體動力學電阻式接觸壓力傳感器的方法的 流程；

圖4A圖示了沿著葉片的全部翼弦分布并捕獲圍繞翼型的全部壓 力分布的流體動力學電阻式接觸壓力傳感器；