一种风电叶片裂纹检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及风电叶片裂纹检测技术领域，尤其涉及一种风电叶片裂纹检测装置及其检测方法。

背景技术：

随着世界能源危机的日益严重,以及公众对于改善生态环境要求的呼声日益高涨，风能作为一种清洁的可再生能源日益受到各国政府的重视。风力发电产业正逐步发展成为初具规模的新兴产业。风力发电机叶片是风力发电机的关键部件之一,叶片的好坏直接影响着风力发电机的效率、寿命和性能。叶片在制造、安装和运行等过程中会产生损伤，在交变应力等因素作用下萌生裂纹并不断扩展,最终导致叶片断裂,造成巨大经济损失。因此对叶片裂纹损伤的检测尤为重要。

常用的叶片裂纹检测方法主要有复型法、显微镜直接观察法和柔度法等。这在一定程度上实现了对裂纹损伤的检测。但是由于采用上述方法对风力发电机叶片进行检测的工作量大，且效率较低，因此不能有效应用于大型风机叶片裂纹的检测上。

因此，发明一种风电叶片裂纹检测装置及其检测方法来解决上述问题很有必要

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种风电叶片裂纹检测装置及其检测方法，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

一种风电叶片裂纹检测装置，包括风电叶片本体、底座、电位检测装置和声发射检测装置，所述风电叶片本体两端与底座之间均设置有支撑座，所述支撑座为硬性橡胶材料制成，所述风电叶片本体一端设置有正极接线柱与负极接线柱，所述正极接线柱和负极接线柱均与风电叶片本体相互连通。

优选的，所述电位检测装置包括恒流源、记录装置、锁相器、基准电位表和电位前置放大器，所述声发射检测装置包括声发射源、声发射传感器、声发射前置放大器、主放大器、高通滤波器、半波整流器、总事件电压比较器、大事件电压比较器和压频变换器，所述电位检测装置与声发射检测装置连接有同一个计算器系统。

优选的，所述正极接线柱与负极接线柱分别与恒流源的正负对应连接，所述锁相器、电位前置放大器和基准电位表与恒流源组成串联电路，所述记录装置与锁相器、电位前置放大器和基准电位表之间为并联电路。

优选的，所述声发射源位于风电叶片本体两侧靠近两端的位置设置，所述声发射源与风电叶片本体的垂直线形成60度夹角，所述声发射源位于相近的风电叶片本体一端的1/3位置设置。

优选的，所述电位检测装置连接用的带线均采用高绝缘性能的导线。

优选的，所述主放大器采用可变增益宽带放大器ad603设置，所述高通滤波器采用二阶有源高通滤波器设置。

基于上述一种风电叶片裂纹检测方法，包含以下步骤：

s1：将恒流源的正负极与正极接线柱和负极接线柱连接，使恒流源对风电叶片本体通电，经过电位前置放大器，将电信号进行放大转换为脉冲发送给锁相器，经过锁相器将电压进行过滤震荡至基准电位表以及记录装置，进行记录，并且将记录数量输送给计算机系统，经过裂纹尺寸与电位之间的方程式进行计算得出裂纹尺寸；

s2：使用声发射源对风电叶片本体提高声波探测，声波经过风电叶片本体反射产生的声发射信号经过声发射传感器接收，声发射传感器采集到的声发射信号首先要经过声发射前置放大器的放大，然后再次经过主放大器进行适当放大便于后续处理；

s3：将适当放大后的信号发送给高通滤波器，经过高通滤波器对声发射信号中混入的干扰噪音信号，进行滤波处理以剔除噪音信号；

s4：为了便于分析，将剔除噪音后的信号发送给半波整流器，采用出运放和二极管组成的半波精密整流电路将声发射信号交流信号转换为单向的正向信号；

s5：将半波整流器整流后的信号经过总事件电压比较器和大事件电压比较器处理后分别形成总事件和大事件脉冲信号；

s6：将形成的总事件和大事件脉冲信号转换为方波发送给计算机系统；

s7：使用计算机系统将电位检测装置与声发射检测装置传输的数据进行比较，从而确定裂纹的位置已经裂纹的大小程度。

本发明的有益效果是：

(1)通过将电位法与声发射无损检测方法进行结合，有效的通过电位法具有的可以对极小的裂纹进行检测的优点，以及声发射法具有的灵敏度高，覆盖面积广的优点，从而保证对风电叶片的每一个位置达到稳定的检测，并且检测出裂纹的大小，有效的提高裂纹检测效率。

(2)通过高通滤波器，有利于对声发射信号中混入的干扰噪音信号，进行滤波处理以剔除噪音信号，减小机械噪音对声发射检测方法产生的误差。

(3)通过设有锁相器，有效的将电位检测装置中产生的电信号进行锁相，防止电信号在传递过程中产生消耗，从而造成检测误差。

附图说明

图1为发明的整体结构示意图；

图2为发明的整体结构系统图。

图中：1、风电叶片本体；2、底座；3、电位检测装置；301、恒流源；302、记录装置；303、锁相器；304、基准电位表；305、电位前置放大器；4、声发射检测装置；401、声发射源；402、声发射传感器；403、声发射前置放大器；404、主放大器；405、高通滤波器；406、半波整流器；407、总事件电压比较器；408、大事件电压比较器；409、压频变换器；5、支撑座；6、正极接线柱；7、负极接线柱；8、计算器系统。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例一：

本发明提供了如图1-2所示的一种风电叶片裂纹检测装置，包括风电叶片本体1、底座2、电位检测装置3和声发射检测装置4，所述风电叶片本体1两端与底座2之间均设置有支撑座5，所述支撑座5为硬性橡胶材料制成，通过橡胶制成的支撑座5，将风电叶片本体1进行支撑，便于使用电位检测装置3采用电位法对风电本体进行裂纹检测，所述风电叶片本体1一端设置有正极接线柱6与负极接线柱7，所述正极接线柱6和负极接线柱7均与风电叶片本体1相互连通，有利于使电流经过风电叶片本体1表面形成一条完整的线路。

所述电位检测装置3包括恒流源301、记录装置302、锁相器303、基准电位表304和电位前置放大器305，通过设有电位前置放大器305，有利于将信号放大，便于后续利用，所述声发射检测装置4包括声发射源401、声发射传感器402、声发射前置放大器403、主放大器404、高通滤波器405、半波整流器406、总事件电压比较器407、大事件电压比较器408和压频变换器409，通过高通滤波器405，有利于对声发射信号中混入的干扰噪音信号，进行滤波处理以剔除噪音信号，减小机械噪音产生的误差，通过设有总事件电压比较器407，有利于将单位时间内声发射事件累计数，反映声发射的频率进行转换，通过设有事件电压比较器，有利于记录单位时间内幅度大于设定值的事件累计数，反映声发射的幅度，所述电位检测装置3与声发射检测装置4连接有同一个计算器系统8，所述正极接线柱6与负极接线柱7分别与恒流源301的正负对应连接，所述锁相器303、电位前置放大器305和基准电位表304与恒流源301组成串联电路，所述记录装置302与锁相器303、电位前置放大器305和基准电位表304之间为并联电路，所述声发射源401位于风电叶片本体1两侧靠近两端的位置设置，所述声发射源401与风电叶片本体1的垂直线形成60度夹角，所述声发射源401位于相近的风电叶片本体1一端的1/3位置设置，便于使声波全面覆盖风电叶片本体1表面，达到全面检测，所述电位检测装置3连接用的带线均采用高绝缘性能的导线，所述主放大器404采用可变增益宽带放大器ad603设置，所述高通滤波器405采用二阶有源高通滤波器设置。

基于上述一种风电叶片裂纹检测装置及其检测方法，包含以下步骤：

s1：将恒流源301的正负极与正极接线柱6和负极接线柱7连接，使恒流源301对风电叶片本体1通电，经过电位前置放大器305，将电信号进行放大转换为脉冲发送给锁相器303，经过锁相器303将电压进行过滤震荡至基准电位表304以及记录装置302，进行记录，并且将记录数量输送给计算器系统8，经过裂纹尺寸与电位之间的方程式进行计算得出裂纹尺寸；

s2：使用声发射源401对风电叶片本体1提高声波探测，声波经过风电叶片本体1反射产生的声发射信号经过声发射传感器402接收，声发射传感器402采集到的声发射信号首先要经过声发射前置放大器403的放大，然后再次经过主放大器404进行适当放大便于后续处理；

s3：将适当放大后的信号发送给高通滤波器405，经过高通滤波器405对声发射信号中混入的干扰噪音信号，进行滤波处理以剔除噪音信号；

s4：为了便于分析，将剔除噪音后的信号发送给半波整流器406，采用出运放和二极管组成的半波精密整流电路将声发射信号交流信号转换为单向的正向信号；

s5：将半波整流器406整流后的信号经过总事件电压比较器407和大事件电压比较器408处理后分别形成总事件和大事件脉冲信号；

s6：将形成的总事件和大事件脉冲信号转换为方波发送给计算机系统；

s7：使用计算机系统将电位检测装置3与声发射检测装置4传输的数据进行比较，从而确定裂纹的位置已经裂纹的大小程度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。