风电叶片探测系统的制作方法

本发明涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种风电叶片探测系统。

背景技术：

国际上尝试用于叶片的无损检测方法有红外、超声、声发射、射线等，这些方法目前均处于实验室研究阶段，均没有成型的规范及标准。在国内，大部分叶片厂是通过静力实验、外形检测、目视、敲击等方法来进行质量控制。而叶片表面的缺陷如括粘接、砂眼、白斑、褶皱、鼓包等许多都是细小而隐蔽，探测不易，且简单通过外形目测等物理方式很难检查全面。

叶片随着使用会逐步产生裂纹，导致损坏原因最主要的是叶片上的长裂纹，由于裂纹萌生后，都要经过不断扩展，合体和干涉的过程，形成足够长的裂纹使得叶片有横向断裂的可能，而刚萌生出的裂纹，对叶片安全不造成威胁，所以短裂纹的扩展是监测的关键点，裂纹的不断扩展就可能导致断裂的危险。在风电机组运转中，叶片在所受风载和内应力的作用下，萌生的短裂纹较多，而再扩展的裂纹只是其中一部分。能提取裂纹再扩展的特征信号，区别于萌生的裂纹，实现对出现裂纹扩展部位的重点监测，是实践叶片状态监测而避免重大事故。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种风电叶片探测系统，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种采用热成像探测叶片外表面损伤，采用声波探测叶片内部裂纹，联合保证叶片质量的风电叶片探测系统。

本发明风电叶片检测系统，包括：

检测叶片内部裂纹的超声检测装置；

检测叶片外表面损伤的成像检测装置；

与所述的超声检测装置、成像检测装置通过有线或无线的方式连接，控制所述的超声检测装置、成像检测装置运行的现场可编程门阵列；

与所述现场可编程门阵列进行数据通通讯连接，提取所述成像检测装置输出的图像特征和所述超声检测装置输出的声波特征的计算机。

进一步地，所述超声检测装置包括：处理器Ⅰ、数模转换器Ⅰ、驱动装置Ⅰ、热成像仪、对叶片进行光电加热的高频闪光灯Ⅰ和高频闪光灯Ⅱ，其中所述处理器Ⅰ的输出端连接所述数模转换器Ⅰ的输入端，所述数模转换器的输出端连接所述驱动装置Ⅰ的输入端，高频闪光灯Ⅰ和高频闪光灯Ⅱ的输入端与驱动装置Ⅰ的输出端相连，处理器Ⅰ输出高频闪光灯Ⅰ和高频闪光灯Ⅱ驱动信号并经驱动装置Ⅰ的放大以激励频闪光灯Ⅰ和高频闪光灯Ⅱ运行，热成像仪的输入端与驱动装置Ⅰ的输出端相连，热成像仪的输出端与处理器Ⅰ相连，热成像仪探测叶片表面各区域温度并成像，将图像信号传输至处理器Ⅰ，处理器Ⅰ将图像信号传输至计算机。

进一步地，所述超声检测装置包括自动切割装置、自动激振装置、驱动装置Ⅱ、数模转换器Ⅱ、传感器Ⅰ、传感器Ⅱ和处理器Ⅱ；自动切割装置接收处理器Ⅱ的定点切割信号并对叶片进行切割；数模转换器Ⅱ与处理器Ⅱ的输出端相连，数模转换器Ⅱ用于将处理器Ⅱ的数字控制信号转化为模拟信号输出；驱动装置Ⅱ的输入端与数模转换器Ⅱ的输出端相连，驱动装置Ⅱ的输出端与自动切割装置相连，驱动装置Ⅱ用于放大处理器Ⅱ的驱动信号并驱动自动切割装置运行；自动激振装置输入端与驱动装置Ⅱ相连，自动激振装置的输出端与处理器Ⅱ相连，处理器Ⅱ的驱动信号经驱动装置Ⅱ放大并激励自动激振装置运行，自动激振装置对叶片施加振动力并向处理器Ⅱ反馈自身运行状态；传感器Ⅰ和传感器Ⅱ的输入端与驱动装置Ⅱ相连，传感器Ⅰ和传感器Ⅱ的输出端与处理器 Ⅱ相连，传感器Ⅰ和传感器Ⅱ用于发送声波信号至叶片用于探测叶片裂纹并接收声波信号，将接收到的声波信号转化为电信号输出至处理器Ⅱ，处理器Ⅱ对各个信号进行采集并分别输出至计算机。

进一步地，所述处理器Ⅰ和处理器Ⅱ都通过现场总线与现场可编程门阵列相连。

进一步地，所述计算机通过现场可编程门阵列与处理器Ⅰ和处理器Ⅱ进行双向数据传输，计算机控制处理器Ⅰ和处理器Ⅱ的运行，计算机接收处理器Ⅰ的成像信号并对图像进行分割优化得出热成像图形，计算机接收处理器Ⅱ的信号并提取出不同路的声波特征以绘制声波曲线。

进一步地，所述高频闪光灯Ⅰ和高频闪光灯Ⅱ有多个，组成高频闪光灯阵列。

进一步地，所述传感器Ⅰ和传感器Ⅱ有多个，所述传感器Ⅰ和传感器Ⅱ分布在叶片的两面。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

超声检测装置检测叶片内部裂纹，成像检测装置检测叶片外表面损伤，超声检测装置和成像检测装置均为非接触式探测。

采用主动式热成像对外部进行探测。

对内部特征加进行区分提取，提取出长裂纹的特征。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明风电叶片探测系统控制系统的系统框图；

图2为本发明风电叶片探测系统控制系统的成像检测装置的结构框图；

图3为本发明风电叶片探测系统控制系统的超声检测装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以 下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在图1中，本实施例风电叶片探测系统，包括计算机、现场可编程门阵列。超声检测装置和成像检测装置，综合探测叶片表面损伤与内部裂纹，采用热成像探测外表面，采用声波探测内部裂纹，联合保证叶片质量。

现场可编程门阵列一端与计算机相连，现场可编程门阵列的另一端与超声检测装置和成像检测装置相连，计算机用于提取图像特征和声波特征，现场可编程门阵列用于控制超声检测装置和成像检测装置的运行，超声检测装置用于检测叶片内部裂纹，成像检测装置用于检测叶片外部缺陷。

如图2所示，所述成像检测装置包括叶片、热成像仪、驱动装置Ⅰ、高频闪光灯Ⅰ、高频闪光灯Ⅱ、处理器Ⅰ和数模转换器Ⅰ。高频闪光灯Ⅰ和高频闪光灯Ⅱ的输入端与驱动装置Ⅰ的输出端相连，驱动装置Ⅰ的输入端与数模转换器Ⅰ的输出端相连，数模转换器Ⅰ的输入端与处理器Ⅰ相连，处理器Ⅰ输出高频闪光灯Ⅰ和高频闪光灯Ⅱ驱动信号并经驱动装置Ⅰ的放大以激励频闪光灯Ⅰ和高频闪光灯Ⅱ运行，频闪光灯Ⅰ和高频闪光灯Ⅱ对叶片进行光加热。高频闪光灯Ⅰ和高频闪光灯Ⅱ有多个，组成高频闪光灯阵列，高频闪光灯阵列对叶片进行主动加热，叶片受热而产生温变，而砂眼内聚热，气泡内热量小进而形成不同的热区。利用热成像仪对叶片进行成像，进而得出不同缺陷处不同的图像特征。利用计算机对图像进行处理显示，进行探测。

如图3所示，热成像仪的输入端与驱动装置Ⅰ相连，热成像仪的输出端与处理器Ⅰ相连，热成像仪探测叶片表面各区域温度并成像，将图像信号传输至处理器Ⅰ。处理器Ⅰ接收到图像信号先对图像进行预处理以增加图像的对比度与清晰度，之后输出至计算机。

所述超声检测装置包括叶片、自动切割装置、自动激振装置、驱动装置Ⅱ、 数模转换器Ⅱ、传感器Ⅰ、传感器Ⅱ和处理器Ⅱ。自动切割装置接收处理器Ⅱ的定点切割信号并对叶片进行切割。数模转换器Ⅱ与处理器Ⅱ的输出端相连，数模转换器Ⅱ用于将处理器Ⅱ的数字控制信号转化为模拟信号输出。驱动装置Ⅱ的输入端与数模转换器Ⅱ的输出端相连，驱动装置Ⅱ的输出端与自动切割装置相连，驱动装置Ⅱ用于放大处理器Ⅱ的驱动信号并驱动自动切割装置运行。自动切割装置切割叶片得到长裂纹，利用传感器Ⅰ的声波探测长裂纹处信号。

自动激振装置输入端与驱动装置Ⅱ相连，自动激振装置的输出端与处理器Ⅱ相连，处理器Ⅱ的驱动信号经驱动装置Ⅱ放大并激励自动激振装置运行，自动激振装置对叶片施加振动力并向处理器Ⅱ反馈自身运行状态。自动激振装置对叶片施加振动力，使得叶片上产生萌生裂纹，萌生裂纹在叶片上分布并在长裂纹处密集聚集，传感器Ⅰ和换器Ⅱ探测各点的萌生裂纹特征并输出特征信号。处理器Ⅱ对各路信号进行接收转发至计算机，计算机对信号进行时频分析，区分出长裂纹与萌生裂纹与长裂纹附近的在扩展裂纹并进行建模得到长裂纹、在扩展裂纹与萌生裂纹特征进而为实际探测提供参数。

传感器Ⅰ和传感器Ⅱ的输入端与驱动装置Ⅱ相连，传感器Ⅰ和传感器Ⅱ的输出端与处理器Ⅱ相连，传感器Ⅰ和传感器Ⅱ用于发送声波信号至叶片用于探测叶片裂纹并接收声波信号，将接收到的声波信号转化为电信号输出至处理器Ⅱ，处理器Ⅱ对各个信号进行采集并分别输出至计算机。

传感器Ⅰ和传感器Ⅱ有多个，多个传感器Ⅰ和传感器Ⅱ采集不同点的叶片信息。

传感器Ⅰ和传感器Ⅱ分布在叶片的两面，传感器Ⅰ和传感器Ⅱ固定在叶片的两面，并向叶片发送超声波探测叶片各点区域的裂纹并输出不同的特征信号。

处理器Ⅰ和处理器Ⅱ都通过现场总线与现场可编程门阵列相连，现场可编 程门阵列提供工业化逻辑控制与信号的接收，提供接口并降低计算机的处理负担。

计算机通过现场可编程门阵列与处理器Ⅰ和处理器Ⅱ进行双向数据传输，计算机控制处理器Ⅰ和处理器Ⅱ的运行，计算机接收处理器Ⅰ的成像信号并对图像进行分割优化得出热成像图形，计算机接收处理器Ⅱ的信号并提取出不同路的声波特征以绘制声波曲线。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。