[發明專利]通過求測量點坐標的風電葉片彎曲測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201610858373.1
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106321370B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 張健;余輝龍;覃翠;趙靜
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00;G01B17/06
• 代理公司: 北京智信四方知識產權代理有限公司 11519
• 代理人: 劉真

本發明公開了一種通過求測量點坐標的風電葉片彎曲測量裝置及方法，包括2套測量裝置，一套位于風電葉片的一側，另一套位于風電葉片的另一側，所述的測量裝置包括一個超聲波發射裝置和三個超聲波接收裝置，所述的超聲波發射裝置為由雙晶探頭構成的超聲波發射裝置，所述的三個超聲波接收裝置為一個雙晶探頭構成的超聲波接收裝置和兩個分別由單晶探頭構成的超聲波接收裝置，所述超聲波接收裝置包括超聲傳感器接收裝置、信號放大調理裝置、F/V變換裝置、距離及相位測量裝置和數值計算裝置，本發明能夠通過超聲波測量葉片的彎曲程度，從而為風電的監測和檢修提供數據支持，從而減少風電的安全事故。

技術領域

本發明涉及技術領域，具體為一種通過求測量點坐標的風電葉片彎曲測量裝置及方法。

背景技術

風電葉片長度可達上百米，在運轉工作過程中，因風力作用會發生不同程度的彎曲變形，葉片的彎曲變形會影響葉片的受力狀態，從而降低葉片的使用壽命，嚴重時會產生斷裂，因此需要監測風電葉片上不同位置點的變形情況。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通過求測量點坐標的風電葉片彎曲測量裝置及方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種通過求測量點坐標的風電葉片彎曲測量裝置，包括2套測量裝置，一套位于風電葉片的一側，另一套位于風電葉片的另一側，所述的測量裝置包括一個超聲波發射裝置和三個超聲波接收裝置，所述的超聲波發射裝置為由雙晶探頭構成的超聲波發射裝置，所述的三個超聲波接收裝置為一個雙晶探頭構成的超聲波接收裝置和兩個分別由單晶探頭構成的超聲波接收裝置。

優選的，所述超聲波發射裝置的雙晶探頭與超聲波接收裝置的雙晶探頭和單晶探頭前均設有錐形共振盤，錐形共振盤安裝的高度為風電電機軸承高度和風電葉片長度兩者積的0.5倍。

優選的，所述超聲波接收裝置包括超聲傳感器接收裝置、信號放大調理裝置、F/V變換裝置、距離及相位測量裝置和數值計算裝置，所述的超聲傳感器接收裝置將超聲波的聲強時間特性轉換為電壓時間特性以及頻率時間特性，通過信號放大調理裝置將超聲傳感器接收裝置輸出的信號放大調理，濾除干擾，經過F/V變換裝置調理輸出的頻率信號變換成電壓時間特性，實現頻率電壓的變換。

優選的，所述的三個超聲波接收裝置以等腰直角三角形的形式安裝在風電葉片的下方地面，其中雙晶探頭構成的超聲波接收裝置位于90度角上，兩個分別由單晶探頭構成的超聲波接收裝置位于45度角上。

一種通過求測量點坐標的風電葉片彎曲測量方法，包括以下步驟：

S1：記錄測量點的位置，在風電葉片表面涂覆吸聲材料，在測量點上不涂吸聲材料，并記錄測量點在風電葉片上的位置；

S2：安裝測量裝置，風電葉片下方地面上在相對位置處安裝兩套測量裝置，一套位于風電葉片的一側，另一套位于風電葉片的另一側，其中每套測量裝置包括一個超聲波發射裝置和三個超聲波接收裝置，超聲波發射裝置均設置在風電葉片下方的地面上，且三個超聲波接收裝置均安裝在以風電立柱為圓心，葉片長度為半徑的圓外側，所述測量裝置中的超聲波發射裝置在頻率的選擇上，應該滿足以下條件：其中之一的超聲波發射裝置發射頻率為f時，另一超聲波發射裝置發射頻率應該大于，從而保證了兩個測量裝置互不干擾；

S3：根據頻率確定超聲波信號來自于哪個測量點，其中測量點的線速度為，與測量點運動的圓周相切的平面與測量點到超聲波接收裝置的連線夾角為，根據多普勒效應，則超聲波接收裝置接收的各個測量點反射的超聲波頻率為：

式中為超聲波在空氣中的速度，f為的超聲波發射裝置的發射頻率，當測量點離電機軸承中心點的距離越大時，越大，接收端可以根據頻率的不同確定超聲波信號來自于哪個測量點；