[发明专利]一种基于分布式光纤传感的垂直潮流能叶片裂纹监测装置及监测方法

说明书

本发明涉及垂直潮流能叶片智能运维领域，具体是一种基于分布式光纤传感的垂直潮流能叶片裂纹监测装置及监测方法，其包括设置在叶片后缘区域内的分布式光纤传感器，分布式光纤传感器连接分布式光纤解调仪，分布式光纤解调仪与监测站通讯连接。本发明在叶片后缘区域内设置分布式光纤传感器，外界的应变的变化导致光纤中心波长发生偏移，通过解调仪收集以及解调出光纤中心波长的偏移量，可推算出应变的变化量，从而实现对监测区域的应变实时采集和分析，该监测方式高效成本低，对发电效率没有影响。

技术领域

本发明涉及垂直潮流能叶片智能运维领域，具体是一种基于分布式光纤传感的垂直潮流能叶片裂纹监测装置及监测方法。

背景技术

潮流能作为一种绿色可再生海洋能源，是近年来国内外可再生能源领域研究的重点。叶片作为潮流能发电机组的核心捕能部件，将潮流的动能转化为叶轮机构的旋转机械能。高速的潮流能量密度大，意味着叶片负载大，且载荷随湍流而持续变化。叶片在长期的海洋环境运行中，遭受包括砂石冲击、台风、波浪、潮流剪切等作用影响。垂直潮流能叶片整体采用复合材料铺层，主要结构分为内部铺层和外部铺层。内部铺层为叶片提供大部分刚度，外部铺层保证叶片翼形。为了维持高效的气动外形，叶片后缘铺层设计逐渐递减且铺层数较少。在长期的海洋环境工作中，叶片后缘难以避免的出现裂开和内部铺层产生损坏的现象，导致叶片结构的损坏影响潮流能发电机组的工作效率。目前对叶片内外结构的监测主要通过监测人员在水下对叶片定期监测和维护，这种方式效率低下、成本高以及降低发电效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是无法高效监测潮流能叶片后缘是否损坏，为了解决该问题，本发明提供一种基于分布式光纤传感的垂直潮流能叶片裂纹监测装置及监测方法，其对叶片后缘的监测高效成本低，且对发电效率没有影响。

本发明的内容为一种基于分布式光纤传感的垂直潮流能叶片裂纹监测装置，包括设置在叶片后缘区域内的分布式光纤传感器，分布式光纤传感器连接分布式光纤解调仪，分布式光纤解调仪与监测站通讯连接。

进一步地，所述的叶片后缘区域内设置安装片，分布式光纤传感器设置在安装片上。

进一步地，所述的安装片预埋在叶片后缘区域内。

进一步地，所述的安装片与叶片本体的材料一致。

进一步地，所述的分布式光纤传感器封装在安装片内。

进一步地，所述的分布式光纤传感器为数个。

进一步地，所述的数个分布式光纤传感器沿叶片的长度方向分布。

进一步地，所述的安装片和分布式光纤传感器均为数个。

进一步地，所述的分布式光纤传感器为蛇形线。

一种基于分布式光纤传感的垂直潮流能叶片裂纹监测方法，使用一种基于分布式光纤传感的垂直潮流能叶片裂纹监测装置，所述的方法包括以下步骤：

①、根据垂直潮流能叶片的尺寸确定监测所需要的空间分布率；

②、根据步骤①确定的空间分布率，确定分布式光纤传感器平行方向的光纤铺设长度L；

③、根据所需要的精度确定分布式光纤传感器相邻平行光纤之间的距离L；

④、在叶片后缘区域内按蛇形敷设分布式光纤传感器；

⑤、将分布式光纤传感器的平行光纤方向与叶片的宽度方向呈角度a布置并进行位置的标定；

⑥、将分布式光纤传感器的一端连接至分布式光纤解调仪，分布式光纤解调仪与监测站通讯连接，通过解调仪采集的应变数据，根据异常的应变值及位置识别叶片后缘区域是否开裂以及开裂程度。