位移/角度测量装置及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及测量技术领域，尤其设及一种位移/角度测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 在风力发电机组中，变奖系统起着实现最大功率跟踪和气动刹车的重要功能，其 可靠性直接关系到风力发电机组的安全。对于叶片角度的保护，使用单一编码器容易出现 编码器故障后而变奖系统检测不到、影响机组安全的隐患。所W风力发电机组中一般使用 两个编码器同时对角度进行检测。一个编码器位于变奖电机尾部，作为主旋编计算叶片角 度，另一个编码器位于变奖轴承内齿上，作为辅旋编检测叶片角度。当两个编码器检测到的 角度差值过大时，变奖系统触发故障并收奖停机，W保护机组的安全。
[0003] 目前变奖叶片角度的测量，使用的是绝对值编码器，且使用编码器的话必须使用 SSI信号测量模块，因此成本很高。由于变奖轴承内齿上的编码器的传动比参数中没有减速 机减速比，所W计算得出的角度值与主旋编计算的角度值相比，实际精度并不是很高，在一 定程度上造成了高成本、低效益的浪费。
[0004] 另外一种测量叶片角度的方式是使用两个霍尔接近开关进行角度测量，优点是结 构简单，成本低，缺点是精度不高，检测最高精度约为360/140/4 = 0.64度，且对叶片位置的 检测具有跳变性。且接近开关故障或松动后，系统不能检测出来。
[0005] 还有一种测量叶片角度的方式是使用一个光电开关进行角度测量，检测精度不 高，最高精度约为360/140 = 2.57度，对叶片位置的检测具有跳变性。且光电开关故障或松 动后，系统不能检测出来。
[0006] 还有一种测量叶片角度的方式是使用磁栅齿磁条进行角度测量，优点是测量精度 高，缺点是测量范围受限(-5度~95度），且某一处磁条故障或掉落后，系统不能检测出来。 此外，叶片轴承上本身就有许多叶片安装孔，再在上面开孔安装磁条的话，会对叶片轴承的 受力程度造成一定的影响。
【发明内容】
[0007] 本发明的实施例提供一种位移/角度测量装置及方法，W解决位移/或旋转主体的 位移量/角度变化量测量成本高的问题。
[000引为达到上述目的，本发明的实施例提供一种位移/角度测量装置，其包括:传动部、 第一变阻器和测量单元;传动部连接在第一变阻器与位移/旋转主体之间；第一变阻器的阻 值随位移/旋转主体动作而变化;测量单元与第一变阻器的调节端连接，用于测量第一变阻 器的阻值变化量，并根据阻值变化量计算位移/旋转主体的位移量/转动角度。
[0009]进一步地，位移/角度测量装置还包括第二变阻器;传动部还连接在第二变阻器与 位移/旋转主体之间；第二变阻器的阻值随位移/旋转主体动作而变化;测量单元还与第二 变阻器的调节端连接，用于测量第二变阻器的阻值变化量，并根据阻值变化量计算位移/旋 转主体的位移量/转动角度。
[0010] 进一步地，测量单元包括串联有保险电阻和分压电阻的供电测量回路;第一变阻 器的进线端和出线端串联接入供电测量回路中；或者/并且，第二变阻器的进线端和出线端 串联接入供电测量回路中。
[0011] 进一步地，测量单元还包括:故障检测模块，用于在第一变阻器的阻值变化量与第 二变阻器的阻值变化量的比值不为第一预设阔值时确定供电测量回路、第一变阻器及第二 变阻器的连接支路发生电气故障；或者/并且，故障诊断模块，根据第一变阻器的阻值变化 量、第二变阻器的阻值变化量W及第一变阻器与第二变阻器的旋转方向判断供电测量回 路、第一变阻器及第二变阻器的连接支路中的故障位置。
[0012] 进一步地，第一变阻器和/或第二变阻器为无极旋转变阻器;传动部包括:旋钮齿 轮、旋转齿盘和动力齿轮;旋转齿盘与位移/旋转主体晒合;动力齿轮与旋转齿盘同轴设置 且与旋钮齿轮晒合;旋钮齿轮固定设置在无极旋转变阻器的旋钮上，且与位移/旋转主体之 间具有预定的传动比。
[0013] 进一步地，位移/旋转主体为叶片变奖轴承。
[0014] 根据本发明的另一方面，提供一种位移/角度测量方法，该方法使用上述的位移/ 角度测量装置测量位移/旋转主体的位移量/转动角度，位移/角度测量方法包括如下步骤： 检测步骤:测量位移/角度测量装置的第一变阻器的调节端上的第一时刻和第二时刻的电 压值，并根据第一时刻和第二时刻的电压值差值计算第一变阻器的阻值变化量;或者/并 且;计算步骤:位移/角度测量装置的第一变阻器为无极旋转变阻器，第一变阻器与位移/旋 转主体之间具有预定的传动比，根据位移/角度测量装置的第一变阻器的阻值变化量计算 第一变阻器的调节端的转动角度，并根据转动角度和传动比计算位移/旋转主体的位移量/ 转动角度。
[0015] 进一步地，方法还包括:根据校准公式确定所述第一时刻到所述第二时刻所述位 移/旋转主体的转动角度B，校准公式为：IM - N| = I _ 1 * B: * VI * I + F0,其中，Μ 为所述第一时刻的第一变阻器的调节端的当前电压值;Ν为所述第二时刻的第一变阻器的 调节端的当前电压值;Β为所述位移/旋转主体从所述第一时刻到所述第二时刻的转动角 度;VI为所述第一变阻器的进线端与出线端之间的电压差值;A为所述位移/旋转主体与所 述传动部的旋钮齿轮之间的传动比;V0为所述第一变阻器的进线端处的电压值。
[0016] 根据本发明的另一方面，提供一种位移/角度测量方法，该方法使用上述的位移/ 角度测量装置测量位移/旋转主体的位移量/转动角度，位移/角度测量装置的第一变阻器 和第二变阻器为无极旋转变阻器，位移/角度测量方法还包括如下步骤:故障检测步骤:检 测第一变阻器的调节端的电压值和第二变阻器的调节端的电压值，并判断两个电压值的差 值是否为第二预设阔值，若不为第二预设阔值，则确定位移/角度测量装置的供电测量回 路、第一变阻器及第二变阻器的连接支路中发生电气故障。
[0017] 进一步地，方法在故障检测步骤之后还包括:故障诊断步骤:若第一变阻器的调节 端的电压值和第二变阻器的调节端的电压值的差值大于第二预设阔值且第一变阻器和第 二变阻器的调节片的转动方向为正向，则第一变阻器和所述第二变阻器中出线端的电压值 较低的变阻器故障;若差值小于第二预设阔值且第一变阻器和第二变阻器的转动方向为正 向，则第一变阻器和所述第二变阻器中出线端电压较高的变阻器故障;断路检测步骤:若测 量单元检测第一变阻器的调节端的电压值为测量单元的量程，则第一变阻器的调节端与电 源的低电位之间断路;若测量单元检测第一变阻器的调节端的电压值为0,且第二变阻器的 调节端的电压值为测量单元的量程，则第一变阻器的调节端与第二变阻器的调节端之间断 路;若测量单元检测第一变阻器的调节端的电压值为0,且第二变阻器的调节端的电压值为 0,则第二变阻器的调节端与电源的高电位之间断路;或者/并且，短路检测步骤:测量单元 测量第一变阻器的调节端上的电压值和第二变阻器的调节端上的电压值，且测量单元的检 测量程大于第一变阻器和第二变阻器中任一个上加载的最大电压值，若测量单元检测第一 变阻器的调节端的电压值为0,且第二变阻器的调节端的电压值大于0,则第一变阻器的调 节端与电源的低电位之间短路;若测量单元检测第一变阻器的调节端及第二变阻器的调节 端的电压值相等且大于0,则第二变阻器的调节端与第一变阻器的调节端之间短路;若测量 单元检测第一变阻器的调节端的电压值大于0,且第二变阻器的调节端的电压值为测量单 元的量程，则第二变阻器的调节端与电源的高电位之间短路。
[0018] 本发明的实施例的位移/角度测量装置利用变阻器进行实时、连续地位移/角度测 量，提高测量准确度和精度，同时由于变阻器成本低，测量简单方便，因而可W降低位移/角 度测量装置的成本，且更便于维护。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的实施例的位移/角度测量装置的结构框图；
[0020] 图2为本发明的实施例的位移/角度测量装置的结构示意图；
[0021] 图3为本发明的实施例的位移/角度测量装置的测量单元、第一变阻器和第二变阻 器的结构示意图。
[0022] 附图标记说明：
[0023] 1、传动部；11、旋钮齿轮;12、动力齿轮;13、旋转齿盘;2、第一变阻器;24、第一调节 片;3、测量单元;311、保险电阻;312、分压电阻;32、主控制器;4、叶片变奖轴承;5、第二变阻 器;54、第二调节片。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图对本发明实施例的位移/角度测量装置及方法进行详细描述。