传感器、设备、估计攻角的方法及计算机可读存储器技术

根据本发明专利技术的一个示例方面，提供了一种传感器(1)，包括：至少一个支柱(2)，被配置为在所述支柱(2)的第一端部(4)处被耦接至物体(3)的表面(9)；结构(5)，被连接至所述至少一个支柱(2)的第二端部(6)，其中，所述结构(5)是V形的、U形的、弯曲的或弓形的，并且被配置为在两个端部处被耦接至所述表面(9)；多个腔(7)，沿所述结构(5)在所述至少一个支柱(2)的两侧设置；以及多个光纤压力换能器(8)，其中，单个光纤压力换能器(8)被布置在每个所述腔(7)之中，以及其中，所述传感器(1)被配置为使得至少一些所述光纤压力换能器(8)被布置在距所述物体(3)的所述表面(9)不同的距离处。所述表面(9)不同的距离处。所述表面(9)不同的距离处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器、设备、估计攻角的方法及计算机可读存储器


[0001]本专利技术涉及一种传感器。具体地，本专利技术的特定实施例涉及流传感器。
[0002]此外，本专利技术涉及一种设备，至少包括：第一传感器和第二传感器以及叶片，例如风力机叶片。
[0003]此外，本专利技术涉及一种传感器的使用方法。
[0004]此外，本专利技术涉及一种估计攻角的方法。
[0005]此外，本专利技术涉及一种计算机可读存储器。

技术介绍

[0006]在风力机(wind turbine)叶片的运行中，减少由作用在风力机叶片上的风生成的载荷的波动是有利的。为了减少所述波动，已知的应用包括：测量结构中的叶片根部应力；然后调整叶片的安装角(incidence)，以控制所述应力。一组应变计传感器被设置在叶片的根部附近。这些传感器则测量叶片上的气动载荷，然后将其反馈至风力机的变桨控制系统。这种测量形式意味着在风力机能够对气动载荷做出反应之前，涡轮叶片受气动载荷影响。
[0007]文件WO 2019/129337 A1和US 2018/0335015 A1还公开了方法，包括：沿着叶片在径向上设置传感器以测量内侧和外侧位置之间的挠度。文件US 7445431 B2甚至还描述了通过使用皮托管、五孔探针或眼镜蛇探针来测量攻角。所述传感器需要频繁的维护，并且由于暴露于天气、降雨、结冰以及进口管和换能器之间的导管可能堵塞而不适于风力机叶片的运行条件。文件US 2014/0356165 A1和US 2010/0021296 A1还教导了沿叶片剖面嵌入的气压传感器的配置。换言之，大量的传感器被直接集成到叶片表面。此外，文件US 8397564 B2公开了一种系统，包括：应力计，被连接至柔性组件，当围绕传感器的流处于分离状态时该柔性组件与叶片表面分离。这样的传感器提供了与流是否分离有关的读数，但是不是攻角的精确指示。此外，文件US 8712703 B3描述了一种湍流传感器系统，包括：沿着叶片嵌入在腔中的光传感器，以测量表面膜中的变形。文件US 9753050 B2教导了一种方法，包括：测量突出的光纤传感器的挠度；以及将所述光纤的弯曲量与气流速度相关联。此外，文件US 8915709 B2描述了通过使用光学LIDAR传感器来计算攻角。这个解决方案具有将被供电的设备嵌入叶片的外部部件的复杂性，因此使其易受轻微撞击的影响。
[0008]综上所述，提供一种用于实时地估计风力机叶片在特定径向位置处的攻角的传感器将是有益的。该传感器应该不易受轻微撞击的影响。该传感器应该能够被工业规模地制造。

技术实现思路

[0009]本专利技术由独立权利要求的特征限定。一些特定实施例在从属权利要求中限定。
[0010]根据本专利技术的第一方面，提供了一种传感器，包括：至少一个支柱，被配置为在所述支柱的第一端部处被耦接至物体的表面；结构，被连接至所述至少一个支柱的第二端部，其中，所述结构是V形的、U形的、弯曲的或弓形的，并且被配置为在其两个端部处被耦接至
所述表面；多个腔，沿所述结构在所述至少一个支柱的两侧设置；以及多个光纤压力换能器，其中，单个光纤压力换能器被布置在每个所述腔之中，以及其中，所述传感器被配置为使得至少一些所述光纤压力换能器被布置在距所述物体的所述表面不同的距离处。
[0011]所述第一方面的多种实施例可以包括来自下面的项目列表的至少一个特征：
[0012]·
所述结构被配置为使得至少一些所述腔被布置在距所述物体的所述表面不同的距离处
[0013]·
所述传感器被配置为测量入射空气流在距所述物体的所述表面不同的距离处的滞止压力
[0014]·
所述结构是对称的或非对称的
[0015]·
所述结构的至少一部分采用空气动力剖面、翼型或NACA翼型的形式
[0016]·
至少一些所述腔延伸穿过采用空气动力剖面、翼型或NACA翼型的形式的所述结构的前缘
[0017]·
所述至少一个支柱的至少一部分采用空气动力剖面、翼型或NACA翼型的形式
[0018]·
所述结构形状对称
[0019]·
所述至少一个支柱的所述第二端部被连接至所述结构的中部
[0020]·
所述传感器还包括微处理器
[0021]·
所述传感器包括被配置为向节点无线发送数据的发射器
[0022]·
所述腔包括至少一个分隔壁
[0023]·
所述至少一个支柱的第一侧上的腔的数量与所述至少一个支柱的第二侧上的腔的数量不同
[0024]·
所述传感器包括两个或更多个支柱
[0025]·
每个光纤压力换能器被设置在与入射流实质上对准的壁中的腔中
[0026]·
所述至少一个支柱还包括被布置在距所述物体的所述表面不同的距离处的光纤压力换能器
[0027]根据本专利技术的第二方面，提供了一种设备，包括：至少根据权利要求1
‑
11中任一项所述的第一传感器和根据权利要求1
‑
11中任一项所述的第二传感器；至少一个叶片，其中，所述第一传感器被耦接至所述至少一个叶片的压力侧以及所述第二传感器被耦接至所述至少一个叶片的吸力侧。
[0028]所述第二方面的多种实施例可以包括来自下面的项目列表的至少一个特征：
[0029]·
所述设备被配置为基于攻角估计器的角度估计所述至少一个叶片的攻角
[0030]·
所述设备还包括被配置为基于攻角估计器的角度估计所述至少一个叶片的攻角的微处理器
[0031]·
所述微处理器被配置为在总压低于阈值的情况下计算所述至少一个叶片的所述压力侧表面上方的第一高度HPS和所述至少一个叶片的所述吸力侧表面上方的第二高度HSS
[0032]·
所述微处理器还被配置为基于比率HSS/(HSS+HPS)估计所述至少一个叶片的攻角
[0033]·
所述设备被配置为基于对所述第一传感器和所述第二传感器的压力读数应用的模式识别来估计攻角，所述设备被配置为使用神经网络来估计攻角
[0034]·
所述至少一个叶片是风力机的叶片
[0035]·
所述设备还包括被配置为向桨距控制系统或计算装置无线发送估计的攻角的发射器
[0036]根据本专利技术的第三方面，提供了一种根据权利要求1
‑
7中任一项所述的传感器的使用，传感器与风力机叶片、机翼、翅膀、叶片或物体相连接。
[0037]根据本专利技术的第四方面，提供了一种用于估计至少一个叶片的攻角的方法，所述方法包括：在叶片的压力侧表面上设置根据权利要求1
‑
11中任一项所述的第一传感器；在所述叶片的吸力侧表面上设置根据权利要求中任一项1
‑
11所述的第二传感器；以及基于攻角估计器的角度计算所述叶片的攻角。
[0038]所述第四方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器(1)，包括：
‑
至少一个支柱(2)，被配置为在所述支柱(2)的第一端部(4)处被耦接至物体(3)的表面(9)，
‑
结构(5)，被连接至所述至少一个支柱(2)的第二端部(6)，其中，所述结构(5)是V形的、U形的、弯曲的或弓形的，并且被配置为在两个端部处被耦接至所述表面(9)，
‑
多个腔(7)，沿所述结构(5)在所述至少一个支柱(2)的两侧设置，以及
‑
多个光纤压力换能器(8)，其中，单个光纤压力换能器(8)被布置在每个所述腔(7)之中，
‑
以及其中，所述传感器(1)被配置为使得至少一些所述光纤压力换能器(8)被布置在距所述物体(3)的所述表面(9)不同的距离处。2.根据权利要求1所述的传感器(1)，其中，所述结构(5)被配置为使得至少一些所述腔(7)被布置在距所述物体(3)的所述表面(9)不同的距离处。3.根据权利要求1或2所述的传感器(1)，其中，所述传感器(1)被配置为测量入射空气流在距所述物体(3)的所述表面(9)不同的距离处的滞止压力。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的传感器(1)，其中，所述结构(5)是对称的或非对称的。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的传感器(1)，其中，所述结构(5)的至少一部分采用空气动力剖面、翼型或NACA翼型的形式。6.根据权利要求5所述的传感器(1)，其中，至少一些所述腔(7)延伸穿过采用所述空气动力剖面、所述翼型或所述NACA翼型的形式的所述结构(5)的前缘(10)。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的传感器(1)，其中，所述至少一个支柱(2)的至少一部分采用空气动力剖面、翼型或NACA翼型的形式。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的传感器(1)，其中，所述传感器(1)还包括微处理器。9.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的传感器(1)，其中，所述至少一个支柱(2)的所述第二端部(6)被连接至所述结构的中部。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的传感器(1)，其中，每个光纤压力换能器(8)被设置在与入射流实质上对准的壁中的腔中。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的传感器(1)，其中，所述至少一个支柱(2)还包括光纤压力换能器，所述光纤压力换能器被布置在距所述物体(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹妮弗，
申请(专利权)人：芬兰国家技术研究中心股份公司，
类型：发明
国别省市：