[發(fā)明專利]一種光纖光柵的葉片應(yīng)變在線檢測裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110447199.9
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102519384A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 霍佃恒;馬宏;張永慶;張勇;靳占軍;董彥冬
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺睿創(chuàng)微納技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電行業(yè)中的風(fēng)機葉片檢測領(lǐng)域，特別涉及一種基于布拉格光纖光柵（FBG）應(yīng)變傳感器在風(fēng)機葉片運行狀態(tài)下的應(yīng)變在線檢測裝置。

背景技術(shù)

隨著社會的不斷發(fā)展，對能源的需求不斷增加，尤其是電力需求，已經(jīng)是各行各業(yè)不可缺少的資源。風(fēng)能作為一種重要的清潔的、可再生的能源，在世界各地已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，到2011年上半年為止，我國風(fēng)電機組裝機總量達(dá)到世界第一。

葉片作為風(fēng)力發(fā)電機的主要構(gòu)成部分，其狀態(tài)監(jiān)測非常重要，葉片狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到風(fēng)機能否正常運行，而且葉片在受風(fēng)狀態(tài)現(xiàn)會出現(xiàn)不同程度的變形，如果變形過大會造成葉片的損壞。另外，風(fēng)機的發(fā)電效率與葉片狀態(tài)有直接關(guān)系，只有在保證葉片的受風(fēng)面保持在最大時，發(fā)電效率才能夠達(dá)到最高。但是目前各種條件限制，傳統(tǒng)的電子應(yīng)變片長期穩(wěn)定性差，處于運行狀態(tài)時容易受雷擊，很難實現(xiàn)在線監(jiān)測。

光纖光柵是一種光無源器件，通常是采用紫外線照射光纖，改變其折射率加工而成。光纖光柵具有體積小、不帶電、不受電磁干擾、耐腐蝕、長期穩(wěn)定等特點，采用波長標(biāo)記，易進行波分復(fù)用，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)分布式測量。當(dāng)光纖光柵應(yīng)變傳感器收到應(yīng)力時，波長就會發(fā)生變化，波長的變化量與應(yīng)力的變化量成正比關(guān)系，可以通過檢測光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長變化算出葉片的應(yīng)變量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于布拉格光纖光柵（FBG）應(yīng)變傳感器在風(fēng)機葉片運行狀態(tài)下的應(yīng)變在線檢測裝置。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：?一種基于光纖光柵的葉片應(yīng)變在線檢測裝置，包括寬帶光源，環(huán)形器，一個光纖光柵應(yīng)變傳感器，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光纖光柵解調(diào)模塊，將電信號轉(zhuǎn)換成應(yīng)變量信息的信號處理模塊，滑環(huán)，地面接收模塊，

所述寬帶光源的輸出端與環(huán)形器的輸入端經(jīng)過光纖相連接，所述環(huán)形器的輸出端與光纖光柵應(yīng)變傳感器的輸入端經(jīng)過光纖相連接，環(huán)形器的返回端與光纖光柵解調(diào)模塊的輸入端經(jīng)過光纖相連接；

所述光纖光柵解調(diào)模塊的輸出端經(jīng)過導(dǎo)線與信號處理模塊的輸入端相連接，用于把帶有光纖中心波長信息的電信號傳送給信號處理模塊；

所述信號處理模塊的輸出端經(jīng)過導(dǎo)線與滑環(huán)的輸入端相連接，所述滑環(huán)的輸出端與地面接收模塊的輸入端相連接，用于將攜帶有應(yīng)變量信息的電信號傳送給地面接收模塊。

本發(fā)明的有益效果是：本葉片在線檢測裝置不受電磁干擾，采用波長編碼，長期穩(wěn)定性高，可實現(xiàn)葉片應(yīng)變的實時在線檢測，能夠?qū)崿F(xiàn)通過地面顯示觀察葉片實時的應(yīng)變狀態(tài)，使用波分復(fù)用技術(shù)，多個光纖光柵應(yīng)變傳感器同時檢測，可實現(xiàn)準(zhǔn)分布式測量。?

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。

進一步，所述的一種基于光纖光柵的風(fēng)機應(yīng)變在線檢測裝置，還包括有報警器，所述報警器與信號處理模塊的輸出端相連接。

進一步，所述地面接收模塊的輸出端還設(shè)有顯示器，所述顯示器的輸入端與地面接收模塊的輸出端相連接。

進一步，所述的一種基于光纖光柵的風(fēng)機應(yīng)變在線檢測裝置，所述寬帶光源的光譜寬度范圍在20nm至80nm之間。

進一步，所述寬帶光源、環(huán)形器、信號處理模塊和報警器組成一個安裝模塊固定，地面接收模塊和顯示器組成一個安裝模塊固定，滑環(huán)單獨安裝固定，光纖光柵應(yīng)變傳感器單獨安裝固定。

進一步，所述的光纖光柵應(yīng)變傳感器的數(shù)量等于寬帶光源光譜寬度除以單個傳感器光譜寬度的商，結(jié)果為小數(shù)時，保留整數(shù)部分，舍去小數(shù)部分。

進一步，當(dāng)所述光纖光柵應(yīng)變傳感器的數(shù)量大于等于兩個時，所述光纖光柵應(yīng)變傳感器之間的連接方式為：

所述光纖光柵應(yīng)變傳感器之間首尾串聯(lián)連接；

或者，還包括一個分路器，所述分路器輸出端數(shù)量大于或等于光纖光柵應(yīng)變傳感器的數(shù)量，所述分路器的輸入端與所述環(huán)形器的輸出端相連接，每個光纖光柵應(yīng)變傳感器的輸入端均與分路器的一個輸出端相連接。

采用上述進一步方案的有益效果是采用光纖傳感技術(shù)，用光無源器件光纖光柵作為應(yīng)變傳感器，該傳感器具有體積小、不受電磁干擾、波長標(biāo)記、長期穩(wěn)定等特點，把葉片的應(yīng)變變形轉(zhuǎn)化成光柵的波長變化進行測量。與傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變片相比，能夠?qū)崿F(xiàn)多點測量，在線測量，抗干擾能力強。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明光纖光柵應(yīng)變傳感器在采用波分復(fù)用后示意圖；

圖3為本發(fā)明光纖光柵傳感器波分復(fù)用示意圖；

附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：