用于检测风轮机部件中应变的方法、光学应变检测系统及其应用的制作方法

专利名称：用于检测风轮机部件中应变的方法、光学应变检测系统及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于检测风轮机部件中应变的方法、一种光学应变检测系统及其 应用。
背景技术：
使用光纤布拉格光栅(FBG)的光学传感器先前已经设置在风轮机部件中，用于监 测外加的应变，例如美国专利No. 6，940，186中公开。部件上的应变来自于多个来源，例如 风力、风轮机叶片上的灰尘层或冰层、部件的自身重量以及所述来源的不同组合。FBG传感器包括一种分布式布拉格反射器，该反射器被构造在短的光纤段内并且 反射特定波长的光。FBG传感器的特定波长是通过向光纤的折射率中加入周期性变化而得 到的，这样形成了波长特定介质镜。通过向光纤的折射率中加入周期性变化，能够建立起具 有分布式FBG传感器的系统，所述分布式FBG传感器反射不同波长的光信号。公知的FBG传感器系统的缺点是使用复杂且昂贵的应答器来对输出的宽频带光 进行记录和分析，所述宽频带光是通过在光纤中由FBG传感器进行反射而返回的。应答器 通常连接到一段光纤，该段光纤从具有FBG传感器的光纤开始分叉，形成Y形连接头。应答 器相对于TOG传感器位于上游并且适用于分析从多个TOG传感器反射的光的宽频带光学信 号，每个传感器都设置成用于反射具有单独且不同的窄带光信号的光。本发明的目的是提供一种改进的FBG传感器技术并且尤其不存在上面提到的缺 点ο

发明内容
本发明涉及一种用于检测风轮机部件中应变的方法，所述风轮机包括光学传感器 系统，所述方法包括以下步骤将窄带输入光学信号输入到所述传感器系统的至少一根光纤中，所述光纤包括一 个或多个光纤布拉格光栅传感器；响应输入光学信号，通过至少一个光探测器对受到所述一个或多个传感器影响的 传输的输出光学信号进行测量，所述光探测器可操作地连接到光纤并且相对于所述一个或 多个传感器位于下游；以及在控制单元中对测量的输出光学信号进行处理，从而确定部件中的应变的值。窄带光学信号可被调谐到一个或多个特定目标传感器，由此对测出的输出光学信 号的处理与分析宽频带信号相比较显著地简化。由此可以省去复杂的应答器。也就是说， 由于输入信号可以具有带中心波长的窄线宽，并且由于中心波长的调谐或扫掠可以根据预 定的暂时波长调谐而进行，输入信号的单独波长可以通过光探测器或者控制单元暂时进行 辨别，并且由此可以省去波长分析器(例如应答器)。此外，通过将光探测器放置于传感器 的下游，并不一定非要连接到从具有传感器的光纤Y形分叉的一段光纤。由此可以避免在Y形连接器中可能出现的信号强度降低。根据该方法，输出光学信号的光强度可以通过光探测器在根据光栅传感器选择的 频率段进行测量，并且其中输出光学信号包括表示最小光强度的至少一个V形部(notch)， 并且V形部的位置被探测从而确定出应变值。V形部的位置代表应变量。根据该方法，传输的输出光学信号的光强度与输入光学信号的光强度进行比较。 这提供了输出光学信号的标准化和/或校准，从而能够对V形部位置以及由此对应变进行 更加精确的测量。此外根据该方法，光纤可包括多个传感器，并且输入光学信号随着时间可以调谐 到与至少两个传感器的操作模式相对应的不同频率。由此当传感器适合于反射输入光学信 号的不同频率/波长的光学信号时可以探测到至少两个传感器中的应变。此外，已知的是 传感器在特定时间点传输信号。这可以从输入信号在特定时间点的频率而获知。由此，窄 带输入光学信号的输入可以包括在覆盖了一个或多个传感器的工作波长的波长范围对输 入信号进行调谐和扫掠。此外，测出的输出光学信号的处理可以根据输入光学信号的调谐频率而完成。由 于省却了宽频带测量，这种处理得以简化。只需要在适用于输入光学信号的频率或者窄带 频率的频率范围进行测量。此外，根据本发明，输出信号的频率可以由输入光学信号的频率给出。也就是说， 当输入光源被设置成通过给定频率传输光学信号的时候，光学传感器几乎同时地测量到传 输的输入信号并且由此输出信号的频率是由输入光学信号的频率给出。由此，不需要使用 分光仪或者应答器来测量输出信号的频率/波长。在本发明的另一个方面中，所述应变的值被提供给风轮机控制器。由此，能够将 应变值引入到整个风轮机控制中，从而降低部件的维修成本以及增加风轮机的可靠性。如 果应变值接近过高水平的话，那么风轮机要进行控制从而降低应变值或者甚至使风轮机停 下。在本发明的另一个方面中，所述应变的值被用于至少一个风轮机叶片的桨距控制 和/或用于风轮机的发电控制。由此，可以通过使风轮机叶片变桨距或多或少地偏离风以 及在大风时段减小风轮机的发电量而减小风轮机部件的应变。本发明还涉及一种用于风轮机部件的光学应变检测系统，所述应变检测系统包 括至少一根光纤，所述光纤可操作地连接到所述风轮机部件并且包括一个或多个光 纤布拉格光栅传感器；在所述一个或多个传感器的上游位置与所述光纤连接的窄带输入光学信号源；在一个或多个传感器的下游位置与所述光纤可操作地连接的至少一个光探测器， 所述光探测器被设置用于测量受到一个或多个所述传感器影响的传输的输出光学信号；以 及至少一个控制单元，用于处理所述测量的输出光学信号以确定部件中的应变的值。由此，得到了没有上面所述缺点的光学应变检测系统。检测系统可以用作强风环 境下的安全系统，但是也可用作通常操作中的一般优化系统，例如在风轮机结构上产生更小的载荷。同时，可以省去昂贵且复杂的应答器。相比目前商业可供的系统，所述根据本发 明的应变检测系统更加简单并且更加低廉。在优选实施例中，输入光学信号被分配到至少两根光纤中，每根光纤包括至少一 个光纤布拉格光栅传感器。由此，可以实现至少两个单独的应变测量。在另一个优选实施例中，光探测器可操作地连接到每根光纤并且在每个光纤中相 对于传感器位于下游。通过包括与每根光纤连接的光探测器，可以同时进行至少两个应变 测量，这样加速了系统的操作。输入光学信号源可以是能够在输入光学信号的频率方面进行调谐的激光或者是 可以在输入光学信号的频率方面进行调谐的宽带光源及滤波器。激光可以提供更窄带的光 学信号，这能够实现更加精确的应变测量或者对于一个特定FBG传感器实现更加确定的光 信号调谐。宽带(宽频带)光源以及滤波器可以在另一方面提供更加低廉的系统实施例。在系统的另一个优选实施例中，光纤包括多个传感器，以及输入光学信号被调谐 到与至少两个传感器的操作模式相对应的不同频率。在本发明的方面中，系统包括数据存储装置，用于保存风轮机部件中应变的记录。 由此，能够估计出部件的剩余寿命或者安全工作条件。部件可以是例如风轮机叶片，并且这 样能够预测出对于部件维修的需要。本发明还涉及一种根据本发明的方法在风轮机部件(例如风轮机叶片、主轴、主 轴承以及齿轮箱)中的应用，从而检测应变。


下面参考附图对本发明进行描述，其中图1显示了大型现代化风轮机；图2显示了用于风轮机叶片的公知的光学FBG传感器系统的示例；图3显示了根据本发明用于风轮机叶片的光学应变检测系统的实施例；图4进一步详细地显示了图3中光学应变检测系统的发光及控制装置的实施例；图5A-C显示了在传感器的波长范围对输入光源的波长进行调谐的原理；以及，图6显示了在覆盖多个传感器的波长范围对输入光源进行调谐。
具体实施例方式图1显示了风轮机1，包括风轮机塔架2以及放置在塔架2顶部上的风轮机机舱 3。风轮机转子4包括至少一个风轮机叶片，例如附图中所示的3个风轮机叶片5。转子安 装到轮毂6，该轮毂6通过低速轴连接到机舱3，该低速轴从机舱前面伸出。图2显示了公知的光学应变检测系统，该系统使用光纤布拉格光栅的原理，如上 面开始时所解释的那样。该系统包括光纤10，该光纤10具有分布在光纤中的多个FBG传感器9a_9d。光源12在分光器11之前将输入信号施加到光纤的端部，其中，输入信号的示例显 示在图中左上角。每个FBG传感器都将特定波长(9ει_λ 1，9b_λ 2，9c_λ 3，9d_λ 4···)的反射信号向着光源12反射，如附图的右上角中所示，用于光纤10的最初传感器9a。方便起见，可以认 为传感器反射特定波长，例如λ 。然而，事实上，传感器反射具有中心波长或者峰值波长 入1的光谱波长分布。图2显示了这种光谱分布，其具有λ1-λ4的不同的中心波长。此外，每个FBG传感器都将传输信号向着下一个传感器传送，其中专门用于传感 器的波长的传输信号被过滤，如图中上方中部所示，以用于光纤10的最初传感器9a。Y形连接器11使得输入光行进到FBG传感器，但是将具有波长λ 1- λ 4的反射信 号偏转并且发送到用来探测信号的应答器13。图3显示了根据本发明用于风轮机叶片5的光学应变检测系统19的实施例。风 轮机叶片5包括FBG传感器以及光纤，其中光纤端部与光源和探测器装置连同附加的控制 装置一起可被放置在风轮机的轮毂中。所示光学应变检测系统19的光纤10在最后的FBG传感器9之后没有终止，而是 以光纤14继续直到用于FBG传感器的传输光信号的光探测器15。图5A-C显示了本发明实施例的原理。图5Α显示了 FBG传感器的传输滤波器特性 曲线611。坐标系统的横坐标代表波长以及纵坐标代表FBG传感器的传输率。传输特性曲 线显示了波长Ll的最小传输率以及波长Ll附近的滤波器V形部。当FBG传感器受到应变 的时候，最小传输率以及滤波器V形部将会从波长Ll转移到波长L2，如传输特性曲线612 所示。由此，通过测量移位的波长L2或者波长位移603，就能够确定出FBG传感器的应变。此外，图5Α说明性地显示了窄段输入光学信号的光谱强度曲线620，该光学信号 具有带宽或线宽621以及中心波长LC。与FBG传感器的V形部宽度614相比，输入信号的线宽621不应当过宽。例如，线 宽621可小于V形部宽度614的5倍，小于V形部宽度的2倍，小于V形部宽度的0. 5倍或 者甚至小于V形部宽度的0. 1倍。由于小的线宽可提供改进的信噪比，因此期望使用小的 线宽。作为示例，FBG传感器可具有例如1500nm的最小传输波长Ll以及0. 2nm的V形部 宽度614。线宽621可以是0. lnm。FBG传感器的滤波器传输特性曲线611通过光纤10折射率中的交替或周期性变化 而形成。由此，FBG传感器9a可以看作是具有变化的折射率数值的多段光纤10。为了获得 最小传输波长Ll为例如1500nm的FBG传感器，具有不同折射率的相邻光纤段之间的距离 应当满足给定的布拉格条件。假定一个光纤段的折射率为大约1.5，那么随后区段之间的 距离(或者相当于折射率的周期性变化的周期)为大约500nm，即大约是波长Ll的三分之
ο 由此，折射率中周期性变化的光栅周期与FBG传感器的标准滤波器波长Ll以及由 此与窄波输入光学信号的波长相关联。输入光学信号的波长会在300nm到6000nm的范围 内或优选地从600nm到2000nm。由于光栅周期依赖于光纤的折射率以及其它因素，例如期望的滤波器特性，那么 对于根据本发明实施例所使用的FBG传感器的光栅周期会在IOOnm到5000nm的范围。在 从IOOnm到5000nm范围内的光栅周期可以与范围从300nm到15000nm的输入光学信号的 波长一同使用，如上面所说明。FBG传感器以及由此光栅周期可以通过光纤的不同处理而形成。例如，光纤可以 通过用UV光照射从而形成光栅。由此，不同的光栅周期可以根据光纤的光栅处理而选择出来。例如，光纤中不同的FBG传感器可具有由光纤处理所产生的不同光栅周期。由此，在用于检测应变的方法的实施例中以及光学应变检测系统的实施例中，布 拉格光栅传感器折射率中的周期性变化的光栅周期可以在从IOOnm到5000nm范围内，优选 地在从IOOnm到IOOOnm的范围内或者更优选地在从200nm到700nm的范围内。响应输入光学信号，传输的输出光学信号受到一个或多个FBG传感器影响。由此， FBG传感器对输出光学信号的影响至少部分地由FBG传感器的光栅周期确定。光栅周期可 被选择以改进相对于一个或多个FBG传感器位于下游的探测器的探测，例如通过使V形部 宽度614与输入信号的线宽621相适应，也就是通过使V形部宽度614比线宽621更宽，从 而获得更准确的探测。借助下游探测器的探测还可通过选择光栅周期使得FBG传感器在波长Ll的最小 传输率达到最小从而得以改进。由此，如果在滤波器V形部的最小传输率以及V形部之外 的传输率之间存在很大差异，那么传输光的探测可以更加地准确。由此，根据本发明中用于检测应变的方法以及光学应变检测系统，FBG传感器的光 栅周期可被选择，从而特别地改进由下游探测器15，15a-c进行的探测。在用于检测应变的方法以及应变检测系统中，其中输出光学信号的光强度通过光 探测器在根据光栅传感器选择的频段上进行测量，该频段可以根据覆盖不同FBG传感器的 不同V形部波长Ll的波长范围而给出。由此，单独光栅周期可被选择，以与光探测器15， 15a-c的给定频段匹配。在用于检测应变的方法以及应变检测系统中，输出光学信号的至少一个V形部的 最小光强度至少部分地由至少一个FBG传感器的光栅周期所确定。由此，V形部的最小光 强度可通过选择给定的光栅周期而确定出来，从而获得特定的传输曲线611。在用于检测应变的方法以及应变检测系统中，光纤包括多个传感器，以及输入光 学信号随着时间调谐到与至少两个传感器的操作模式相对应的不同频率。与FBG传感器的 操作模式相对应的不同频率可以至少部分地由FBG传感器的不同光栅周期所确定。由此， 输入光学信号被调谐的不同频率范围可以通过FBG传感器的不同光栅周期而确定。由此， 光栅周期可以根据输入光学信号的可用调谐范围被选择。通过根据一个或多个FBG传感器的操作模式来扫掠或调谐输入光学信号的中心 波长LC，也就是说，通过根据包括传感器的滤波器V形部的光谱的波长范围扫掠或者调谐 中心波长LC，FBG传感器的应变可以通过测量传输的输出光学信号(例如输出光强度)以 及处理测出的输出信号以确定波长移位603而确定出来。图5B说明了输入光源的中心波长LC如何通过根据线性曲线653来调整中心波长 LC从而被扫掠或调谐。在图5B中，横坐标代表时间以及纵坐标代表中心波长。由此，中心 波长LC的调谐可以受到控制，例如通过用恒定的变化率来扫掠中心波长LC，从而使得波长 从时刻tl的波长LCl线性地增加到时刻t2的波长LC2。即使输入光源的波长LC可以根据 一个实施例中部分预定的曲线653进行调谐，但是在其它实施例中，输入光源没有根据任 何特定的曲线653进行调谐。依旧在其它实施例中，输入光源根据阶梯曲线、抛物线、椭圆、 指数或非线性曲线653进行调谐。图5C显示了传输的输出光学信号的传输光学能量691的测量，该测量通过测量光 纤14端部的光能量或光强度而获得，同时输入光学信号根据包括FBG传感器的一个或多个滤波器V形部的波长范围而进行调谐。横坐标代表波长以及纵坐标代表测量到的光能量或 光强度。通过在控制单元中对测量的光学输出信号进行处理，能够确定出输出信号具有最 小光能量的波长LD。通过将确定的滤波器波长LD与表示FBG传感器没有应变时的V形部 波长的标准滤波器波长Ll相比较，能够确定出波长差值603以及由此确定出传感器位置的 实际应变。图5C中的曲线692显示出从中心波长LCl到LC2调谐期间作为波长函数的窄带 输入光学信号的光能量或光强度。如曲线692的变化所示，输入信号的非恒定强度会影响 对陷波滤波器的波长位置、以及由此对波长差值603和应变进行确定的正确性。然而，通过 将传输的输出光学信号的光强度与输入光学信号的光强度进行比较，能够对输入信号的光 强度的变化进行或多或少的补偿。由此，所述比较可包括计算测量的传输的光强度691与 输入光强度692之间的比率。所述比较提供了输出光学信号的标准化和/或校准。由此， 传输的光强度曲线691可以同样由输出信号与输入信号的比率所构成。此外，所述比较可 包括确定出输入和/或输出信号的平均值。所述比率可以通过测量出输入光强度692的强度以及确定出测出的输入强度与 输出强度的比率而实时地计算出来。该比率可以通过与输入源12的测量装置和光探测器 15相连接的模拟电路或数字电路而确定出来。可选择地，该比率可以在对输入光学信号进 行调谐之后、通过存储测出的输入光强度以及测出的输出光强度的数值以及使用该存储数 值确定出输入和输出强度的比率而确定出来。在另一种可选方案中，输入强度特性曲线692可以被存储作为参考信号，从而不 需要输入信号的重复测量。由此，输入信号与输出信号的比率可以通过存储的参考输入信 号、实时测量的输出信号或者存储的输出信号而确定出来。参考输入信号可以仅仅测量及 存储一次、例如在光学应变检测系统的装配期间，或者参考输入信号可以根据需要或者以 固定时间间隔例如每周进行测量及存储。在较不优选的实施例中，测出的传输输出信号具有最低强度时的波长LD可以通 过对输入信号源进行调谐或扫掠同时用分光器测量输出信号而确定。在另一个实施例中，波长LD通过利用输入信号692的中心波长LC根据预定曲线 653进行调整以使得给定时间点的波长是已知的从而确定。由此，由于测出的输出强度691 的样本693的时间点或者确定出的输入_输出比率691例如通过模数转换器是已知的，因 此该时间点的输出样本693能够与具有相同或对应时间点ti的输入信号样本进行比较。明显地，输入信号692的波长调谐可以与输出信号691的强度测量值实现同步。 由此，当输入光源12被控制从而在时刻tl产生中心波长LCl的时候，同步信号可被提供给 光探测器15或者与探测器15相连接的控制单元，该同步信号将关于当前传输通过光纤14 的中心波长LC信息提供给探测器15或者控制器16。以这种方式，已知的是由于测出的输 出信号在时刻tl或者靠近时刻tl进行测量，因此它具有波长LCl。以同样方式，在从时刻 tl到t2的时间间隔期间在从LCl到LC2的光波长LC(或者同样地光频率)范围对输入源 进行调谐能够确定与对应的一个或多个陷波滤波器的一个或多个波长L2相对应的最小强 度的一个或多个波长LD。由此，通过使用窄带输入信号以及根据一系列波长对窄带光谱进 行扫掠，输出信号的波长总是由输入光学信号的波长同步地或者接近同步地给出。由于光 的有限速度，因此从输入信号的输入到测出输出信号具有很小延迟，并且由此输出信号仅仅是大致与输入信号同时。然而，由于这种延迟通常比输入光源12的调谐的持续时间小得 多，因此光穿过光纤14的延迟通常可以忽略。测出的输出信号691具有最小光强度时的时间点可以使用各种数学方法或者简 单地通过在时间间隔(例如从时刻tl到t2)内搜索最小光强度而确定。通过在覆盖具有不同V形部波长Ll的多个FBG传感器9a_9f的波长范围对输入 源12进行调谐，可以获得如图6所示的测出的输出信号，通过该输出信号，与移位的V形部 波长L2相对应的波长LDa-LDf能够被确定。由此，通过确定用于各个FBG传感器9a-9f的 波长LDa-LDf，沿着风轮机部件5的各个位置的应变值能够被确定。FBG传感器9a_9f可以 具有对于单独传感器的单独V形部波长Li，例如1500nm，1505nm, 1510nm等。可调谐输入源12可以是分布式反馈激光，其中通过调节色散光学部件的温度，激 光输出光束的波长或频率能够是可调谐的。可选择地，具有固定光谱输出的宽带光源可以 通过使用例如滤波器轮过滤输出光束而被制成可调谐的。当说明书提到输入信号或输出信号的频率时，这等同于输入信号或者输入信号的 波长。图4更加详细地显示了图3中光学应变检测系统19的发光及控制装置的实施例。控制单元16引导可调谐光源12以扫掠相关的发光范围。光通过分光器17分成 三个信号，所述分光器将光发送到三根光纤中，每根光纤对应风轮机转子4的一个叶片。在叶片中，光穿过FBG传感器，每个传感器都传输特定波长的光。在穿过叶片中所 有FBG传感器之后，光纤在光探测器15a-15c中终止，光探测器测量光强度大小并且将这个 信息连续地发送到控制单元16。当叶片受到一些应变的时候，叶片会少许弯曲或伸长，这样改变了安装光纤的长 度以及由此改变了传感器的长度，并且光的反射或者传输的变化在给定波长发生改变。相 关的光探测器测量出光纤传感器的改变，以及可以计算出应变。当控制单元16探测出光度 信号的改变时，可调谐光源的当前波长可以与特定FBG传感器的波长进行比较。由此，当控制单元16对中心波长调谐以扫掠覆盖一个或多个传感器9a_9f的光谱 范围例如从波长LCl到LC2，控制单元16可同时接收来自于光探测器15a-15c的测出光强 度。由于输入信号的特定波长与具有该特定波长的传输的输入信号的测量值几乎同时发 生，因此控制单元16知晓了测出信号的波长。由此，当控制单元16已经确定出陷波滤波器 最小光强度的位置时，控制单元16还知晓了最小光强度位置的波长LD以及由此波长位移 603及应变可以被确定。传输信号691的分析可以实时地进行，也就是在光学输入源12的 调谐期间，或者分析可以在输入源12的调谐之后在存储的测量值的基础上进行。控制单元 16的应变信号被传输到风轮机控制器并且可以被用于风轮机的全面控制。部件可以是任意部件。细长部件(例如风轮机叶片)比相对较短的部件通常受到 更大的应变。由此，部件通常是细长部件，但是并非排它的。列表1. 风轮机2. 风轮机塔架3. 风轮机机舱4. 风轮机转子
5.风轮机叶片
6.风轮机轮毂
7.风轮机地基
8.地平面
9a--9f.光纤布拉格光栅传感器
10.光纤
11.Y形连接器
12.光源
13.问答器
14.光纤
15，15a-15c用于传输的光信号的光传感器.
16.用于光学应变检测系统的控制单元
17.用于使输入信号分流的分光器
18.风轮机控制器
19.光学应变检测系统
权利要求
一种用于检测风轮机部件中应变的方法，所述风轮机包括光学传感器系统，所述方法包括以下步骤将窄带输入光学信号输入到所述传感器系统的至少一根光纤中，所述光纤包括一个或多个光纤布拉格光栅传感器；响应输入光学信号，通过至少一个光探测器对受到所述一个或多个传感器影响的传输的输出光学信号进行测量，所述光探测器可操作地连接到光纤并且相对于所述一个或多个传感器位于下游；以及在控制单元中对测量的输出光学信号进行处理，从而确定部件中的应变的值。
2.如权利要求1所述的用于检测应变的方法，其特征在于，输出光学信号的光强度通 过光探测器在根据光栅传感器选择的频率段被测量，输出光学信号包括表示最小光强度的 至少一个V形部，并且所述V形部的位置被探测以确定应变值。
3.如权利要求1或2所述的用于检测应变的方法，其特征在于，传输的输出光学信号的 光强度与输入光学信号的光强度进行比较。
4.如权利要求1-3任一所述的用于检测应变的方法，其特征在于，所述光纤包括多个 传感器，以及输入光学信号随着时间被调谐到与至少两个传感器的操作模式相对应的不同 频率。
5.如权利要求4所述的用于检测应变的方法，其特征在于，测出的输出光学信号的处 理是根据输入光学信号的调谐频率而进行的。
6.如权利要求1-5任一所述的用于检测应变的方法，其特征在于，输出信号的频率由 输入光学信号的频率给定。
7.如权利要求1-6任一所述的用于检测应变的方法，其特征在于，所述应变的值被供 给到风轮机控制器。
8.如权利要求1-6任一所述的用于检测应变的方法，其特征在于，所述应变的值被用 于至少一个风轮机叶片的桨距控制和/或风轮机的发电控制。
9.一种用于风轮机部件的光学应变检测系统，所述应变检测系统包括至少一根光纤，所述光纤可操作地连接到所述风轮机部件并且包括一个或多个光纤布 拉格光栅传感器；在所述一个或多个传感器的上游位置与所述光纤连接的窄带输入光学信号源；在一个或多个传感器的下游位置与所述光纤可操作地连接的至少一个光探测器，所述 光探测器被设置用于测量受到一个或多个所述传感器影响的传输的输出光学信号；以及至少一个控制单元，用于处理所述测量的输出光学信号以确定部件中的应变的值。
10.如权利要求9所述的光学应变检测系统，其特征在于，输入光学信号被分配到至少 两根光纤中，其中每根光纤包括至少一个光纤布拉格光栅传感器。
11.如权利要求10所述的光学应变检测系统，其特征在于，光探测器可操作地连接到 每根光纤并且在每根光纤中相对于传感器位于下游。
12.如权利要求9-11任一所述的光学应变检测系统，其特征在于，输入光学信号源是 激光，所述激光在输入光学信号的频率方面是可调谐的。
13.如权利要求9-11任一所述的光学应变检测系统，其特征在于，输入光学信号源是 宽带光源以及滤波器，其在输入光学信号的频率方面是可调谐的。
14.如权利要求12或13所述的光学应变检测系统，其特征在于，光纤包括多个传感器， 输入光学信号可调谐到与至少两个传感器的操作模式相对应的不同频率。
15.根据权利要求9的应变检测系统，其特征在于，其特征在于，包括用于实施如权利 要求1-8任一所述方法的装置。
16.根据权利要求9-15任一所述的应变检测系统，其特征在于，所述系统包括数据存 储装置，用于保存风轮机部件中的应变记录，以估计部件的剩余安全工作条件。
17.根据前述权利要求任一所述的方法或者应变检测系统在风轮机部件中的应用，用 于检测应变，所述风轮机部件诸如为风轮机叶片、塔架、机轴、轴承和/或齿轮箱。
18.一种风轮机，包括如权利要求9-16任一所述的应变检测系统。
全文摘要
本发明涉及一种用于检测风轮机部件中应变的方法，所述风轮机包括光学传感器系统。所述方法包括将光学信号输入到所述传感器系统的至少一根光纤中的步骤，所述传感器系统包括一个或多个光纤布拉格光栅传感器。此外，所述方法包括通过与所述至少一根光纤的另一个端部相连接的至少一个光探测器来测量所述一个或多个传感器的传输光学信号的步骤，以及在控制单元中处理测出信号从而确定部件的应变的值的步骤。本发明还涉及一种用于风轮机中部件的光学应变检测系统以及这种系统的应用。
文档编号G01B11/16GK101925795SQ200980103380
公开日2010年12月22日 申请日期2009年1月27日 优先权日2008年1月28日
发明者I·S·奥勒森 申请人:维斯塔斯风力系统集团公司