[发明专利]一种风机叶片模态参数的无线监测系统以及方法

权利要求书

1.一种风机叶片模态参数的无线监测方法，其特征在于包括以下步骤：

A、按照周期，采集叶片的振动加速度信号；

B、将步骤A采集的信号处理得到数字信号；

C、对步骤B得到的数字信号进行处理得到叶片的模态参数，同时读取风机风速和变桨数据；

D、储存步骤C得到的数据，并传输至远程分析终端；

E、对数据进行分析计算，得到叶片固有频率和振型。

2.根据权利要求1所述的风机叶片模态参数的无线监测方法，其特征在于：

所述步骤A的采样时间大于30s。

3.根据权利要求1所述的风机叶片模态参数的无线监测方法，其特征在于所述的加速度信号通过三个方向采集，分别为：垂直于叶片表面指向外侧的x轴方向，平行于叶片指向轮毂的y轴方向，以及z轴方向。

4.根据权利要求1所述的风机叶片模态参数的无线监测方法，其特征在于：

所述步骤A、B由传感器完成，步骤C、D由协调器完成，传感器与协调器之间采用ZigBee无线通信协议传输数据，并通过星形网络拓扑结构组网。

5.根据权利要求4所述的风机叶片模态参数的无线监测方法，其特征在于：

所述的传感器采用太阳能电池供电，当该电池电压不足时，协调器指令传感器进入休眠模式。

6.根据权利要求1所述的风机叶片模态参数的无线监测方法，其特征在于：

所述步骤C中，叶片的模态参数通过傅里叶变换计算得到。

7.根据权利要求1所述的风机叶片模态参数的无线监测方法，其特征在于：

所述步骤D中通过GPRS无线通信网络传输至远程分析终端。

8.根据权利要求1所述的风机叶片模态参数的无线监测方法，其特征在于：

所述步骤A的采样频率为50Hz-200Hz。

9.一种应用权利要求1-8中任一项所述方法的风机叶片模态参数的无线监测系统，其特征在于包括协调器和固定安装在叶片上的一个以上传感器，其中：

传感器包括单片机，通过模数转化电路与单片机连接的加速度传感器，与模数转化电路、单片机连接的信号调理电路，与单片机连接的ZigBee模块、收发转换电路、电源电路，以及与收发转换电路、ZigBee模块连接的天线模块；

协调器包括单片机，与单片机连接的ZigBee模块、存储装置、串口通信模块、收发转换电路、电源电路,与单片机、储存装置连接的GPRS模块，以及与收发转换电路、ZigBee模块连接的天线模块；

传感器与协调器通过ZigBee模块通信连接。

10.根据权利要求9所述的风机叶片模态参数的无线监测系统，其特征在于：

所述传感器和协调器的天线模块均包括功率放大电路以及与功率放大电路连接的天线、阻抗匹配电路。

11.根据权利要求9所述的风机叶片模态参数的无线监测系统，其特征在于：

所述传感器的电源电路包括电源，与电源连接的稳压电路，以及与电源、单片机连接的电压监测电路。

12.根据权利要求11所述的风机叶片模态参数的无线监测系统，其特征在于：

所述电源采用太阳能电池。

13.根据权利要求9所述的风机叶片模态参数的无线监测系统，其特征在于：

所述协调器的电源电路包括电源以及与电源、单片机连接的稳压电路。

14.根据权利要求9所述的风机叶片模态参数的无线监测系统，其特征在于：

所述加速度传感器采用3轴低频电容式加速度传感器。

15.根据权利要求9所述的风机叶片模态参数的无线监测系统，其特征在于：

所述协调器的ZigBee模块中连接有低噪声功率放大电路和带通滤波电路。