[实用新型]基于光纤传感器的风电机组叶片状态采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于光纤传感器的风电机组叶片状态采集系统。

背景技术

随着风电产业今年来良好的发展势头，我国的风电技术日益成熟。叶片作为风力发电机的核心部件，叶片不仅要经受气体冲刷、砂石粒子冲击、强烈的紫外线照射侵蚀，更需承受强大风载荷，由此可见，对风力发电机叶片进行实时状态监测是完全必要的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于，提供一种基于光纤传感器的风电机组叶片状态采集系统，通过光纤传感器所采集的数据反应叶片的载荷状态，为风力发电机叶片进行实时状态监测，从而为降低叶片损伤延长工作寿命提供良好基础。

基于光纤传感器的风电机组叶片状态采集系统包括：

激光源，用于发射特定波长的光源；

光纤传感器，设置于风电机组叶片根部，用于采集由于叶片形变导致的光源波长偏移；

探测器，与光纤传感器信号连接，用于将光源波长偏移的光信号进行光电转换，转换为电信号；

模数转换单元，与所述探测器连接，将所述电信号进行模数转换处理；

中央处理单元，与所述模数转换单元连接，用于对模数转换处理后的信号进行打包处理；

传输单元，与所述中央处理单元连接，用于将所接收的中央处理单元所输出的信号进行编码处理后上传输出。

由上，通过光纤传感器所采集的数据反应叶片的载荷状态，为风力发电机叶片进行实时状态监测，从而为降低叶片损伤延长工作寿命提供良好基础。

可选的，所述模数转换单元与中央处理单元之间，还包括电平转换单元，用于5～3.3V的双向电平转换。

由上，实现模数转换单元与中央处理单元的无障碍通信。

较佳的，所述电平转换单元为包括型号为74LVC4245芯片的电路。

较佳的，所述模数转换单元为包括型号为MAX125芯片的电路。

较佳的，所述中央处理单元为包括型号为DSP F2812芯片的电路。

较佳的，所述传输单元采用RS485串口通信电路。

较佳的，还包括一存储单元，与中央处理单元连接，用于存储中央处理单元的数据。

由此，当叶片受损时，可调取存储单元数据，进行故障分析。

附图说明

图1为基于光纤传感器的风电机组叶片状态采集系统的原理示意图；

图2为模数转换单元的电路原理图；

图3为电平转换单元的电路原理图；

图4为中央处理单元的电路原理图；

图5为传输单元的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型所提供的基于光纤传感器的风电机组叶片状态采集系统，通过将光纤应变传感器检测叶片应变状态，并实时反映，由此，一旦叶片所承受温度、风速、风载等外界载荷超过设计载荷，监测系统就会发出预警，以避免叶片由于过载运行产生裂纹而造成损伤。

如图1所示，所述监测系统包括光纤传感器10、激光源20、探测器30、模数转换单元40、中央处理单元50和传输单元60。

其中，光纤传感器10安装于叶片根部，在一光纤传感器10上刻录或焊接多个不同波段的光栅，利用光纤的光敏性，当激光源20所发射的特定波长的激光通过光纤时，入射光子和纤芯内离子相互作用引起折射率变化。光纤的折射率随光纤空间分部发生相应变化，其变化大小与光强平方成正比。光源在光纤中传输通过光栅时，满足光栅中心波长反射条件的光波被反射回来，引起光栅中心波长发生偏移。即当叶片承受载荷而导致弯曲形变时，叶片表面的各测量点的光栅波长发生偏移。

其中，所述每台风电机组的叶片为三个，故光纤传感器10分别设置于三个叶片根部位置。

探测器30与光纤传感器10光信号连接，采集通过光纤传感器10后发生偏移的波长相对应的光信号，进行光电转换，将其转换为电信号。

模数转换单元40与探测器30连接，用于对所述电信号进行模数转换处理，转换为数字信号。如图2所示，所述模数转换单元40的功能可通过包括型号为MAX125芯片的电路实现。进一步的，由于MAX125的数字信号为5V，而后文所述的中央处理单元50的数字信号为3.3V，故还包括一电平转换单元，与模数转换单元40连接，用于实现5～3.3V的双向电平转换。如图3所示，所述电平转换单元的功能可通过包括型号为74LVC4245芯片的电路实现。