[發明專利]基于超寬帶電磁波的風力發電機葉片凈空距離測量方法

在審

• 申請號: 202110402660.2
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113027705A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 張志軍;曹曉京
• 申請（專利權）人: 常州安塔歌電子科技有限公司
• 主分類號: F03D17/00
• 分類號: F03D17/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.基于超寬帶電磁波的風力發電機葉片凈空距離測量方法，其特征在于，在風力發電機葉片的末端安裝葉片收發機(1)，在塔筒或者地面安裝固定收發機(2)，通過葉片收發機(1)和固定收發機(2)之間的電磁波信號至少應答收發一次測量出二者之間的距離，該距離隨葉片轉動實時動態變化，以該距離為基礎，結合風力發電機的空間參數，計算葉片與塔筒的凈空距離。

2.根據權利要求1所述基于超寬帶電磁波的風力發電機葉片凈空距離測量方法，其特征在于，所述葉片收發機(1)或固定收發機(2)發出第一個電磁波信號并記錄當前時間，固定收發機(2)或葉片收發機(1)收到所述第一個電磁波信號后立刻延時一個已知時間，發出第二個電磁波信號，葉片收發機(1)或固定收發機(2)接收到第二個電磁波信號并記錄當前時間，根據葉片收發機(1)或固定收發機(2)測量到的發送電磁波信號和接收到電磁波信號的時間差，即可計算出電磁波信號的傳播時間，進而獲得收發機之間的空間距離。

3.根據權利要求1所述基于超寬帶電磁波的風力發電機葉片凈空距離測量方法，其特征在于，所述電磁波信號為中心頻率13GHz以下、帶寬100MHz以上的超寬帶電磁波信號。

4.根據權利要求1所述基于超寬帶電磁波的風力發電機葉片凈空距離測量方法，其特征在于，在葉片轉動的1-2個周期內，所述距離隨時間呈周期性變動，通過在葉片運動過程中進行多點的距離測量，得到距離隨時間變化的曲線，進而計算出葉片收發機(1)和固定收發機(2)之間的最短距離d，并利用如下的方式1或者方式2計算葉片凈空距離：

方式1

以固定收發機(2)為球心，確定一個半徑為d的球面(11)，風機旋轉軸(12)的方位角、俯仰角已知，葉片收發機(1)在空間的運動軌跡即葉片末端運動軌跡(13)是一條以風機旋轉軸(12)為對稱軸的空間封閉圓曲線，多次測量得到的空間封閉圓曲線構成了互不相交的曲線集，其中與球面(11)相切的空間封閉圓曲線即葉片收發機(1)的運動軌跡，基于該相切的曲線即可得出葉片與塔筒的凈空距離；

方式2

在塔筒與葉片收發機1運動軌跡下沿高度相同的位置安裝一圈多個固定收發機(2)，或者在固定收發機(2)外加一圈可切換的多個天線；選擇方位角與風機旋轉軸(12)方位角一致的固定收發機(2)，或者切換天線使得固定收發機(2)的方位角與風機旋轉軸(12)的方位角一致；葉片收發機(1)和固定收發機(2)之間隨時間變化的最短距離d即葉片與塔筒的凈空距離；當沒有固定收發機(2)和與風機旋轉軸(12)方位角完全一致時，選取最靠近的固定收發機(2)，并利用三角公式和方位角差對得到的最短距離d進行修正，得出葉片與塔筒的凈空距離。

5.根據權利要求1所述基于超寬帶電磁波的風力發電機葉片凈空距離測量方法，其特征在于，所述固定收發機(2)有兩個，分別為固定收發機一(21)和固定收發機二(22)，固定收發機一(21)和固定收發機二(22)同時或在極短時間內先后對葉片收發機(1)進行配對距離測量，分別獲得測量瞬間的距離d1和d2，d1和d2以固定收發機一(21)和固定收發機二(22)位置的連線為旋轉軸旋轉得到圓線(14)，通過對葉片收發機(1)的連續多次測量，獲得一組沿旋轉軸相互平行且直徑不同的圓線(14)，該組圓線(14)構成一個以旋轉軸為中心的旋轉對稱的曲面；其中，在同時配對距離測量時，有且僅有一條曲線落在該曲面內，基于該曲線即可計算葉片與塔筒的凈空距離；在極短時間內先后配對距離測量時，沒有任何曲線落入該曲面內，此時利用逼近方法，先找出末端運動軌跡曲線集合中在加權意義上離該曲面最近的那根曲線，再計算葉片與塔筒的凈空距離。