[發明專利]一種基于壓電材料的風機葉片覆冰監測系統及方法

無效

• 申請號: 201410200743.3
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103954209A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 許斌;盧方
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

1.一種基于壓電材料的風機葉片覆冰監測系統，其特征在于，包括固定在風機葉片(7)上的壓電驅動器(9)和多個用于測量從所述壓電驅動器(9)傳遞的應力波引的電壓感應信號的壓電傳感器(10)，所述壓電驅動器(9)與用于激勵壓電驅動器(9)的信號發生器(12)電連接，所述多個壓電傳感器(10)與用于采集所述壓電傳感器(10)的電壓測量信號的數據采集系統(13)電連接，所述數據采集系統(13)與用于分析所述電壓測量信號小波包能量變化的計算機(14)電連接；所述計算機(14)對任一壓電傳感器的電壓測量信號進行N層小波包分解后，第k個壓電傳感器的電壓測量信號小波包能量指標Ek定義為：其中，k＝1,…,K，i＝1,…,2^N；K為風機葉片上壓電傳感器的總數量；e_k,i是電壓測量信號經小波包分解后第i頻段的能量，其中v_k,i,j是第k個壓電傳感器的測量信號經小波包分解后，第i個頻帶上時域信號的第j個數據采集點的數值；M是時域電壓測量信號的采集數據點個數。

2.根據權利要求1所述的基于壓電材料的風機葉片覆冰監測系統，其特征在于，所述壓電驅動器(9)和壓電傳感器(10)的材料均為壓電陶瓷或者壓電薄膜。

3.根據權利要求1所述的基于壓電材料的風機葉片覆冰監測系統，其特征在于，所述壓電驅動器(9)和壓電傳感器(10)結構相同；所述壓電驅動器(9)包括經過防水絕緣處理的壓電材料(1)，所述壓電材料的正極(2)和負極(4)之間通過分隔帶(3)隔離，所述壓電材料的正極(2)和負極(4)均通過屏蔽導線(5)與連接接頭(6)連接。

4.一種利用上述系統監測風機葉片覆冰狀況的方法，其特征在于，該方法為：在風機葉片表面未覆冰的狀態下，通過信號發生器對壓電驅動器施加掃頻激勵信號，通過數據采集系統測量壓電傳感器的電壓響應信號，對所述電壓響應信號進行濾波處理后進行小波包能量分析，計算覆冰前的小波包能量值；當葉片表面覆冰后，通過信號發生器對壓電驅動器施加掃頻激勵信號，通過數據采集系統測量壓電傳感器的電壓響應信號，對所述電壓響應信號進行濾波處理后進行小波包能量分析，計算覆冰后的小波包能量值；對比覆冰前后小波包能量值的變化，監測并判斷風機葉片的覆冰狀況。