[发明专利]通过求测量点坐标的风电叶片弯曲测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种通过求测量点坐标的风电叶片弯曲测量装置及方法，包括2套测量装置，一套位于风电叶片的一侧，另一套位于风电叶片的另一侧，所述的测量装置包括一个超声波发射装置和三个超声波接收装置，所述的超声波发射装置为由双晶探头构成的超声波发射装置，所述的三个超声波接收装置为一个双晶探头构成的超声波接收装置和两个分别由单晶探头构成的超声波接收装置，所述超声波接收装置包括超声传感器接收装置、信号放大调理装置、F/V变换装置、距离及相位测量装置和数值计算装置，本发明能够通过超声波测量叶片的弯曲程度，从而为风电的监测和检修提供数据支持，从而减少风电的安全事故。

技术领域

本发明涉及技术领域，具体为一种通过求测量点坐标的风电叶片弯曲测量装置及方法。

背景技术

风电叶片长度可达上百米，在运转工作过程中，因风力作用会发生不同程度的弯曲变形，叶片的弯曲变形会影响叶片的受力状态，从而降低叶片的使用寿命，严重时会产生断裂，因此需要监测风电叶片上不同位置点的变形情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过求测量点坐标的风电叶片弯曲测量装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种通过求测量点坐标的风电叶片弯曲测量装置，包括2套测量装置，一套位于风电叶片的一侧，另一套位于风电叶片的另一侧，所述的测量装置包括一个超声波发射装置和三个超声波接收装置，所述的超声波发射装置为由双晶探头构成的超声波发射装置，所述的三个超声波接收装置为一个双晶探头构成的超声波接收装置和两个分别由单晶探头构成的超声波接收装置。

优选的，所述超声波发射装置的双晶探头与超声波接收装置的双晶探头和单晶探头前均设有锥形共振盘，锥形共振盘安装的高度为风电电机轴承高度和风电叶片长度两者积的0.5倍。

优选的，所述超声波接收装置包括超声传感器接收装置、信号放大调理装置、F/V变换装置、距离及相位测量装置和数值计算装置，所述的超声传感器接收装置将超声波的声强时间特性转换为电压时间特性以及频率时间特性，通过信号放大调理装置将超声传感器接收装置输出的信号放大调理，滤除干扰，经过F/V变换装置调理输出的频率信号变换成电压时间特性，实现频率电压的变换。

优选的，所述的三个超声波接收装置以等腰直角三角形的形式安装在风电叶片的下方地面，其中双晶探头构成的超声波接收装置位于90度角上，两个分别由单晶探头构成的超声波接收装置位于45度角上。

一种通过求测量点坐标的风电叶片弯曲测量方法，包括以下步骤：

S1：记录测量点的位置，在风电叶片表面涂覆吸声材料，在测量点上不涂吸声材料，并记录测量点在风电叶片上的位置；

S2：安装测量装置，风电叶片下方地面上在相对位置处安装两套测量装置，一套位于风电叶片的一侧，另一套位于风电叶片的另一侧，其中每套测量装置包括一个超声波发射装置和三个超声波接收装置，超声波发射装置均设置在风电叶片下方的地面上，且三个超声波接收装置均安装在以风电立柱为圆心，叶片长度为半径的圆外侧，所述测量装置中的超声波发射装置在频率的选择上，应该满足以下条件：其中之一的超声波发射装置发射频率为f时，另一超声波发射装置发射频率应该大于，从而保证了两个测量装置互不干扰；

S3：根据频率确定超声波信号来自于哪个测量点，其中测量点的线速度为，与测量点运动的圆周相切的平面与测量点到超声波接收装置的连线夹角为，根据多普勒效应，则超声波接收装置接收的各个测量点反射的超声波频率为：

式中为超声波在空气中的速度，f为的超声波发射装置的发射频率，当测量点离电机轴承中心点的距离越大时，越大，接收端可以根据频率的不同确定超声波信号来自于哪个测量点；