[發明專利]塔架晃動傳感器和塔架晃動角度測量方法

在審

• 申請號: 202110242614.0
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112902954A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 占陸軍
• 申請（專利權）人: 上海竹格智能傳感技術有限公司
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C1/00
• 代理公司: 上海首言專利代理事務所(普通合伙) 31360
• 代理人: 苗繪

本發明公開了一種塔架晃動傳感器和塔架晃動角度測量方法。本發明實施例的塔架晃動傳感器，包含殼體，以及，集成在殼體中的：慣性測量模塊，用于測量塔架晃動參數；解算模塊，與慣性測量模塊相連，根據塔架晃動參數，解算出塔架姿態矩陣，獲取塔架晃動角度；接口模塊，用于輸出塔架晃動角度。本發明內置三軸加速度計和三軸陀螺儀，并根據通過數據融合的方式，可有效消除外界振動影響、長期持續運轉下的陀螺儀漂移、塔架載荷偏航影響，能夠輸出穩定可靠的穩定可靠的塔架晃動角度數據；采用微機電技術，無可動部件，能承受較大的瞬時沖擊和振動，適應環境能力強；同時，無轉軸，可安裝在塔架頂部附件的任意位置，且可水平安裝或垂直安裝。

技術領域

本發明涉及高聳塔架監測技術領域，特別涉及一種塔架晃動傳感器和塔架晃動角度測量方法。

背景技術

塔架在正常工作過程中，因為風力的影響，塔架頂端會出現一定的晃動，晃動過大的時候影響塔架自身的安全性穩定性。

現有技術中，塔架晃動傳感器一般基于加速度計測角技術的傳感器和基于陀螺儀測角速率的傳感器。

基于加速度計測角技術的傳感器，其測角部件不能在動態環境下保證測量精度。加速度計測角是利用靜態環境下測傾斜角度在加速度計的敏感軸上產生的重力分量，如果在晃動環境下，加速度計除了能夠檢測到傾斜造成的重力分量，還可以檢測到運動產生的線性加速度，和向心加速度，即加速度計值為a=a_g+a_i，a_g為重力分量，a_i為線性加速度。利用反正弦公式解算出的傾斜角度會被引入線性加速度誤差。同樣，存在角振動情況下，加速度計敏感軸也會檢測到角加速度。由于無法剝離出真正的重力分量，傾斜角度的測量誤差會更大，只能在靜態環境下不存在角振動、線性加速度干擾時，傾斜角度的測量才是最準確的。

而基于陀螺儀測角速率的傳感器，在測角速部件長時間運行時存在漂移，積分時引入不可消除的誤差，無法精確測量角度。

發明內容

根據本發明實施例，提供了一種塔架晃動傳感器，包含殼體，以及，集成在殼體中的：

慣性測量模塊，慣性測量模塊用于測量塔架晃動參數；

解算模塊，解算模塊與慣性測量模塊相連，根據塔架晃動參數，解算出塔架姿態矩陣，獲取塔架晃動角度；

接口模塊，接口模塊用于輸出塔架晃動角度。

進一步，慣性測量模塊中集成有：三軸陀螺儀和三軸加速度計，三軸陀螺儀和三軸加速度計用于測量塔架晃動參數。

進一步，塔架晃動參數包含：三軸加速度計測量的空間坐標中XYZ方向上所分別產生的加速度變化，以及，三軸陀螺儀測量的空間坐標中XYZ方向的軸向上所分別產生的角速率變化。

進一步，解算模塊包含：數字信號處理器，數字信號處理器與慣性測量模塊相連，用于根據塔架晃動參數，解算塔架姿態矩陣，獲取塔架晃動角度。

根據本發明實施例的塔架晃動傳感器，通過三軸加速度計和三軸陀螺儀的組合方式并采取內置方式，可有效消除外界振動影響、長期持續運轉下的陀螺儀漂移、塔架載荷的偏航影響，能夠輸出穩定可靠的轉角數據；采用微機電技術，無可動部件，能承受較大的瞬時沖擊和振動，適應環境能力強；同時，無轉軸，可安裝在塔頂附件的任意位置，且可水平安裝或垂直安裝。

根據本發明又一實施例，提供了基于上述實施例塔架晃動傳感器的塔架晃動角度測量方法，包含如下步驟：

初始化塔架晃動傳感器；

慣性測量模塊測量塔架晃動參數；

解算模塊解算塔架晃動參數，獲取并向接口模塊輸出塔架晃動角度；

接口模塊輸出塔架晃動角度。

進一步，慣性測量模塊測量塔架晃動參數前包含如下步驟：