位移/角度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种位移/角度测量装置及方法。该位移/角度测量装置包括：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。该位移/角度测量装置成本低、精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量
，尤其涉及一种位移/角度测量装置及方法。
技术介绍
在风力发电机组中，变桨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桨系统检测不到、影响机组安全的隐患。所以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。一个编码器位于变桨电机尾部，作为主旋编计算叶片角度，另一个编码器位于变桨轴承内齿上，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，变桨系统触发故障并收桨停机，以保护机组的安全。目前变桨叶片角度的测量，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。由于变桨轴承内齿上的编码器的传动比参数中没有减速机减速比，所以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。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。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。r>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。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种位移/角度测量装置及方法，以解决位移/或旋转主体的位移量/角度变化量测量成本高的问题。为达到上述目的，本专利技术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。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。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。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阈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以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。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/旋转主体啮合；动力齿轮与旋转齿盘同轴设置且与旋钮齿轮啮合；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。进一步地，位移/旋转主体为叶片变桨轴承。根据本专利技术的另一方面，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。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：其中，M为所述第一时刻的第一变阻器的调节端的当前电压值；N为所述第二时刻的第一变阻器的调节端的当前电压值；B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；V1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。根据本专利技术的另一方面，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阈值，若不为第二预设阈值，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。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阈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阈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：测量单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位移/角度测量装置，其特征在于，包括：传动部(1)、第一变阻器(2)和测量单元(3)；所述传动部(1)连接在所述第一变阻器(2)与位移/旋转主体之间；所述第一变阻器(2)的阻值随所述位移/旋转主体动作而变化；所述测量单元(3)与所述第一变阻器(2)的调节端连接，用于测量所述第一变阻器(2)的阻值变化量，并根据所述阻值变化量计算所述位移/旋转主体的位移量/转动角度。

【技术特征摘要】
1.一种位移/角度测量装置，其特征在于，包括：传动部(1)、第
一变阻器(2)和测量单元(3)；所述传动部(1)连接在所述第一变
阻器(2)与位移/旋转主体之间；所述第一变阻器(2)的阻值随所述位
移/旋转主体动作而变化；所述测量单元(3)与所述第一变阻器(2)的
调节端连接，用于测量所述第一变阻器(2)的阻值变化量，并根据所
述阻值变化量计算所述位移/旋转主体的位移量/转动角度。
2.根据权利要求1所述的位移/角度测量装置，其特征在于，所述
位移/角度测量装置还包括第二变阻器(5)；所述传动部(1)还连接在
所述第二变阻器(5)与所述位移/旋转主体之间；所述第二变阻器(5)
的阻值随所述位移/旋转主体动作而变化；所述测量单元(3)还与所述
第二变阻器(5)的调节端连接，用于测量所述第二变阻器(5)的阻值
变化量，并根据所述阻值变化量计算所述位移/旋转主体的位移量/转动
角度。
3.根据权利要求2所述的位移/角度测量装置，其特征在于，所述
测量单元(3)包括串联有保险电阻(311)和分压电阻(312)的供电
测量回路；
所述第一变阻器(2)的进线端和出线端串联接入所述供电测量回
路中；或者/并且，所述第二变阻器(5)的进线端和出线端串联接入所
述供电测量回路中。
4.根据权利要求3所述的位移/角度测量装置，其特征在于，所述
测量单元(3)还包括：
故障检测模块，用于在所述第一变阻器(2)的阻值变化量与所述
第二变阻器(5)的阻值变化量的比值不为第一预设阈值时确定所述供
电测量回路、所述第一变阻器(2)及所述第二变阻器(5)的连接支路
发生电气故障；或者/并且，
故障诊断模块，根据所述第一变阻器(2)的阻值变化量、所述第
二变阻器(5)的阻值变化量以及所述第一变阻器(2)与所述第二变阻
器(5)的旋转方向判断所述供电测量回路、所述第一变阻器(2)及所
述第二变阻器(5)的连接支路中的故障位置。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的位移/角度测量装置，其特征在
于，所述第一变阻器(2)和/或所述第二变阻器(5)为无极旋转变阻器；

\t所述传动部(1)包括：旋钮齿轮(11)、旋转齿盘(13)和动力齿轮
(12)；所述旋转齿盘(13)与所述位移/旋转主体啮合；所述动力齿轮
(12)与所述旋转齿盘(13)同轴设置且与所述旋钮齿轮(11)啮合；
所述旋钮齿轮(11)固定设置在所述无极旋转变阻器的旋钮上，且与所
述位移/旋转主体之间具有预定的传动比。
6.根据权利要求5所述的位移/角度测量装置，其特征在于，所述
位移/旋转主体为叶片变桨轴承(4)。
7.一种位移/角度测量方法，其特征在于，该方法使用权利要求1
至6中任一项所述的位移/角度测量装置测量所述位移/旋转主体的位移
量/转动角度，所述位移/角度测量方法包括如下步骤：
检测步骤：测量所述位移/角度测量装置的第一变阻器(2)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
压值差值计算所述第一变阻器(2)的阻值变化量；或者/并且；
计算步骤：所述位移/角度测量装置的第一变阻器(2)为无极旋转
变阻器，所述第一变阻器(2)与位移/旋转主体之间具有预定的传动比，
根据所述位移/角度测量装置的第一变阻器(2)的阻值变化量计算所述
第一变阻器(2)的调节端的转动角度，并根据所述转动角度和所述传
动比计算所述位移/旋转主体的位移量/转动角度。
8.根据权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马磊，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11