[發明專利]光纖光柵傳感器系統和方法

有效

• 申請號: 201280053532.0
• 申請日: 2012-09-19
• 公開（公告）號: CN104024815A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: T·何喬特;L·格拉韋德
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統集團公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01M5/00;G01M11/08;G01D5/353;G01K11/32
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡勝利

1.一種用于在多個位置處測量操作狀態的光纖傳感器系統，所述傳感器包括：

傳感器光纖；

光源，其用于將光輸入傳感器光纖中；

光檢測器，其用于接收來自傳感器光纖的光；以及

處理器，其用于以在光檢測器處接收到的光為基礎輸出與所述多個位置相對應的操作狀態的測量結果；

其中傳感器光纖包括多個光學光柵，每個光柵在使用中放置在相應位置并且設置成根據操作狀態變化在相應波長范圍上操作；

其中所述多個光柵中的第一個是主光柵并且設置成在第一波長范圍上操作，其他光柵設置成在第二波長范圍上操作，第一波長范圍不同于第二波長范圍，以及

所述其他光柵設置成：所述其他光柵操作的相應波長范圍與第一波長范圍以相應預定間隔錯開，并且所述其他光柵操作的相應波長范圍與所述其他光柵中的至少一個的相應波長范圍重疊；

處理器能夠操作以根據接收到的在第一波長范圍中的波長值確定在主光柵位置處的操作狀態值，以及能夠基于接收到的在第一波長范圍中的波長值、接收到的在第二波長范圍中的波長值、以及將重疊的范圍彼此錯開的所述預定間隔而確定在所述其他光柵中的一個光柵的位置處的操作狀態值。

2.如權利要求1所述的傳感器系統，其中具有在第一波長范圍中的波長的光唯一地指示出在主光柵位置處的操作狀態值。

3.如權利要求1或2所述的傳感器系統，其中處理器能夠操作以確定用于所述其他光柵中的第一個光柵的基準波長值，所述基準波長值為所述其他光柵中的第一個光柵指示出在所述第一個光柵的相應波長范圍中的與在所述主光柵處測量的操作狀態值相對應的波長，以及

用于光柵的基準波長值借助于從接收到的在第一波長范圍中的波長值加上或減去相應預定間隔而計算。

4.如權利要求3所述的傳感器系統，其中處理器能夠操作以借助于確定在用于光柵的基準波長值和接收到的最接近的波長值之間的差別而確定在所述其他光柵中的第一個光柵處的操作狀態值。

5.如任意在前權利要求所述的傳感器系統，其中所述其他光柵的相應波長范圍的重疊量使得對于所述其他光柵中的每個光柵而言，存在用于所述光柵的唯一明確波長范圍和與鄰近光柵的波長重疊的非明確波長范圍。

6.如任意在前權利要求所述的傳感器系統，其包括存儲器，

其中對于所述其他光柵中的每個光柵而言，處理器能夠操作以將波長測量結果的時間序列存儲在存儲器中，以及

處理器能夠操作以借助于確定在基準波長值和接收到的落入用于所述其他光柵中的第一個光柵的非明確波長中的波長值之間的差別、以及借助于將接收到的波長值與在測量結果的時間序列中的歷史波長值相比較而確定在所述其他光柵中的第一個光柵處的操作狀態值。

7.如任意在前權利要求所述的傳感器系統，其中第二波長范圍被分隔成下和上第二波長范圍，第一波長范圍處于所述下和上第二波長范圍之間。

8.如任意在前權利要求所述的傳感器系統，其中第一和第二波長范圍以未使用波長的余量彼此分離。

9.如任意在前權利要求所述的傳感器系統，其中光柵是布拉格纖維光柵或長周期纖維光柵。

10.如任意在前權利要求所述的傳感器系統，其中操作狀態是溫度、應變、變形、或壓力中的一個或多個。

11.如任意在前權利要求所述的傳感器系統，其中所述多個位置是在風力渦輪機部件上的相應位置。

12.一種操作光纖傳感器系統的方法，所述系統包括具有多個光柵的傳感器光纖，每個光柵在使用中放置在相應測量位置并且設置成根據在測量位置的操作狀態中的變化在相應波長范圍上操作，所述方法包括：

將唯一測量波長的第一范圍分配給光纖中的主光柵；

將相應測量波長范圍分配給光纖中的額外光柵，其中分配給所述額外光柵的范圍不同于唯一測量波長的第一范圍并且與第一范圍以預定間隔分離，并且分配給額外光柵中的每個光柵的范圍與所述額外光柵中的至少另一個光柵的范圍重疊；

根據接收到的在唯一測量波長的第一范圍中的波長值確定在所述主光柵位置處的操作狀態值；

基于接收到的在第一波長范圍中的波長值、接收到的在分配給所述額外光柵的波長范圍中的波長值、以及將重疊的范圍彼此錯開的所述預定間隔而確定在所述其他光柵中的一個光柵的位置處的操作狀態值。