检测风力设备转子叶片的至少一个第一扭转的传感器组件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于检测风力设备的转子叶片(1)的至少一个第一扭矩(φ1)的传感器组件。传感器组件包括第一光源(12.1)、第一发射侧偏振器(14.1)、第一和第二探测器元件(24.1,24.2)以及第一和第二接收侧偏振器(22.1,22.2)。第一发射侧偏振器(14.1)用于产生作为第一发射光(13.1)的线偏振光。第一接收侧偏振器(22.1)的偏振平面的取向与第二接收侧偏振器(22.2)的偏振平面的取向彼此不同。传感器组件具有用于产生作为第二发射光(13.2)的非偏振光的第二光源(12.2)。振光的第二光源(12.2)。振光的第二光源(12.2)。

【技术实现步骤摘要】
检测风力设备转子叶片的至少一个第一扭转的传感器组件


[0001]本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于检测风力设备的转子叶片的至少一个第一扭转的传感器组件。

技术介绍

[0002]EP3467463A1公开了一种用于确定作用到物体上的扭矩的扭转传感器。扭转传感器包括辐射源和辐射探测器，辐射源和辐射探测器彼此间隔开地布置在物体处。辐射源向辐射探测器放射电磁辐射的辐射束。辐射探测器检测至少一个测量参量，所述测量参量与辐射束打到辐射探测器所在的入射区域有关。在图7至图9中所示的示例中，进行使用线偏振光，该线偏振光的取向用于扭转测量。
[0003]DE102016125730A1公开了一种这种类型的传感器组件，在该传感器组件中，通过测量偏振的转动来进行扭转测量。不使用自由喷射路径。取而代之，光通过玻璃光纤从发射单元传导到接收单元。
[0004]此外，在现有技术中已知基于摄像头的系统用于扭转测量。所述基于摄像头的系统通常对污染相对敏感并且具有相对较小的测量带宽。

技术实现思路

[0005]本专利技术基于以下任务，提出一种用于检测风力设备的转子叶片的至少一个第一扭转的传感器组件，该传感器组件简单且鲁棒地构造并且借助该传感器组件可以实现对转子叶片的精确探测。
[0006]根据本专利技术，所述任务通过具有权利要求1的特征的传感器组件来实现。
[0007]根据本专利技术构造的传感器组件用于检测风力设备的转子叶片的至少一个第一扭转。所述传感器组件具有用于产生光的第一光源和在光传播方向上布置在所述第一光源之后的用于产生作为第一发射光的线偏振光的第一发射侧偏振器。所述传感器组件具有第一探测器元件和第二探测器元件。所述第一探测器元件和所述第二探测器元件如此布置和构造，使得所述第一探测器元件和所述第二探测器元件至少接收第一发射光。所述传感器组件具有在光传播方向上布置在所述第一探测器元件之前的第一接收侧偏振器和在光传播方向上布置在所述第二探测器元件之前的第二接收侧偏振器。所述第一接收侧偏振器的偏振平面的取向与所述第二接收侧偏振器的偏振平面的取向彼此不同。所述传感器组件具有用于产生作为第二发射光的非偏振光的第二光源。所述第一探测器元件和所述第二探测器元件如此布置和构造，使得所述第一探测器元件和所述第二探测器元件接收第二发射光。
[0008]第一和第二光源优选地在垂直于转子叶片的纵向轴线的方向上并排布置。
[0009]优选地，在所述第二光源与由所述第一探测器元件和所述第二探测器元件形成的一对之间没有布置发射侧偏振器。通过第二光源(或呈非偏振光形式的第二发射光)可对由第一探测器元件产生的第一测量信号和由第二探测器元件产生的第二测量信号进行平衡(Abgleich)。
[0010]有利的是，所述传感器组件具有第一至第三运行模式，其中，所述传感器组件构造成用于在所述第一至第三运行模式之间循环地切换。由此，可以重复(连续地)执行上述平衡。这尤其是在传感器组件的长时间运行期间是有利的。
[0011]有利的是，在第一运行模式中，所述第一光源和所述第二光源被关断，在第二运行模式中，所述第一光源被关断，并且所述第二光源被打开，并且在第三运行模式中，所述第一光源被打开，并且所述第二光源被关断。在第一运行模式中优选进行暗电流测量。在第二运行模式中优选进行上述平衡。在第三运行模式中，尤其是进行传感器组件的正常运行(扭矩测量)。
[0012]有利的是，传感器组件具有布置在第一位置处的发射单元和多个沿所述转子叶片的弯曲线布置在第二至第n位置(例如n=4)处的发射
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接收单元，所述发射单元包括第一光源、第一发射侧偏振器和第二光源，所述发射
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接收单元中的第一发射
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接收单元包括第一探测器元件和第二探测器元件以及第一接收侧偏振器和第二接收侧偏振器，所述第一发射
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接收单元包括用于产生光的第三光源和在光传播方向上布置在所述第三光源之后的第二发射侧偏振器，所述第三光源和所述第二发射侧偏振器构造成用于产生作为第三发射光的线偏振光，并且所述第一发射
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接收单元包括用于产生作为第四发射光的非偏振光的第四光源。通过发射单元和发射
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接收单元可以形成用于在弯曲的转子叶片中进行扭转测量的测量链(计量链)。这尤其在具有从出厂起(在工厂侧)预定的弯曲部(所谓的预弯曲部)的转子叶片的情况下是有利的。
[0013]此外，有利的是，所述第一光源和所述第一发射侧偏振器构造成用于如此产生作为第一发射光的线偏振光，使得所述线偏振光的偏振方向平行或垂直于第二方向，并且所述第二方向由所述转子叶片的预定的弯曲部限定。由此，可以使由于偏振状态(或偏振方向)投影到第一和第二接收侧偏振器上而引起的测量误差减少或最小化，所述第一和第二接收侧偏振器例如在无负载下由于转子叶片的预定的弯曲部而倾斜。
[0014]优选地，所述第一光源和所述第二光源相对于彼此如此布置，使得所述第一光源和所述第二光源基本上以相同的立体角放射。
[0015]例如，所述第一光源和/或所述第二光源分别是非相干光源，优选是LED或激光器。
[0016]第一光源也可以称为测量光源，并且第二光源也可以称为平衡光源。
[0017]通过本专利技术能够借助简单且鲁棒地构造的传感器组件实现转子叶片的至少一个第一扭转的精确探测，该第一扭转相对于第一和第二位置限定。该探测基本上独立于环境条件的变化(例如温度波动和/或湿度波动)或独立于天气(例如轻雾)进行。由此实现了转子叶片检测的高精度，尤其是在传感器组件的长时间运行期间转子叶片检测的高精度。本专利技术还实现以相对高的带宽(例如，在数kHz的数量级下)检测第一扭转和/或另外的扭转。由此，尤其可以可靠地识别或检测转子叶片的颤动运动。此外，可以探测在不同负载条件下的第一扭转和/或另外的扭转(例如，转子叶片在正或负Z方向上的分别不同弯曲部)。为此，尤其可以使用布置在转子叶片中的计量链。
[0018]本专利技术的有利构造方案可以在从属权利要求中得出。
[0019]本专利技术的其他细节和优点借助以下结合附图对本专利技术的实施例的描述来阐释。
附图说明
[0020]附图中：图1a示出用于阐明转子叶片的第一和第二扭转的示例性转子叶片的透视图；图1b示出根据第一实施例的示例性传感器组件的框图；图2示出根据第二实施例的示例性传感器组件的框图；图3示出根据第三实施例的示例性传感器组件的框图；图4示出根据第四实施例的示例性传感器组件的框图；图5a示出具有发射单元和多个发射
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接收单元以用于形成计量链的示例性转子叶片的透视图；图5b示出根据图5a的发射单元和发射
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接收单元的框图；图5c示出根据图5b的发射单元的框图；图5d示出根据图5b的发射
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接收单元中的第一发射
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接收单元的框图；以及图6示出根据图5a的转子叶片在第一视线区域中的剖视图，其带有多个在X方向上并排布置的接收单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器组件，其用于检测风力设备的转子叶片(1)的至少一个第一扭转(φ1)，所述传感器组件具有：用于产生光的第一光源(12.1)和在光传播方向上布置在所述第一光源(12.1)之后的用于产生作为第一发射光(13.1)的线偏振光的第一发射侧偏振器(14.1)；第一探测器元件(24.1)和第二探测器元件(24.2)，其中，所述第一探测器元件(24.1)和所述第二探测器元件(24.2)如此布置和构造，使得所述第一探测器元件和所述第二探测器元件至少接收所述第一发射光(13.1)；在光传播方向上布置在所述第一探测器元件(24.1)之前的第一接收侧偏振器(22.1)和在光传播方向上布置在所述第二探测器元件(24.2)之前的第二接收侧偏振器(22.2)，其中，所述第一接收侧偏振器(22.1)的偏振平面的取向与所述第二接收侧偏振器(22.2)的偏振平面的取向彼此不同；其特点在于，所述传感器组件具有用于产生作为第二发射光(13.2)的非偏振光的第二光源(12.2)，其中，所述第一探测器元件(24.1)和所述第二探测器元件(24.2)如此布置和构造，使得所述第一探测器元件和所述第二探测器元件接收所述第二发射光(13.2)。2.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，在所述第二光源(12.2)与由所述第一探测器元件(24.1)和所述第二探测器元件(24.2)形成的一对之间没有布置发射侧偏振器。3.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其中，所述传感器组件具有第一至第三运行模式，其中，所述传感器组件构造成用于在所述第一至第三运行模式之间循环地切换。4.根据权利要求3所述的传感器组件，其中，在第一运行模式中，所述第一光源(12.1)和所述第二光源(12.2)被关断，其中，在第二运行模式中，所述第一光源(12.1)被关断，并且所述第二光源(12.2)被打开，其中，在第三运行模式中，所述第一光源(12.1)被打开，并且所述第二光源(12.2)被关断。5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器组件，其中，所述传感器组件具有在光传播方向上至少布置在所述第一光源(12.1)之后的发射侧滤色器(16)以及在光传播方向上布置在所述第一探测器元件(24.1)和所述第二探测器元件(24.2)之前的接收侧滤色器(21)，其中，所述发射侧滤色器(16)的透过波长和所述接收侧滤色器(21)的透过波长相同。6.根据权利要求5所述的传感器组件，其中，所述发射侧滤色器(16)共同地配属给所述第一光源(12.1)和所述第二光源(12.2)。7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器组件，其中，所述传感器组件构造成用于分别以预定的频率调制所述第一光源(12.1)和/或第二光源(12.2)，以便产生第一发射光(13.1)或第二发射光(13.2)作为调制的发射光，以获得由所述第一探测器元件(24.1)产生的调制的第一测量信号(25.1)和由所述第二探测器元件(24.2)产生的调制的第二测量信号(25.2)。8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器组件，其中，所述传感器组件具有与所述第一光源(12.1)耦合的第一发射侧光波导(18.11)和与所述第二光源(12.2)耦合的第二发射侧光波导(18.21)，其中，所述传感器组件具有与所述第一发射侧光波导(18.11)耦合的第一发射侧透镜元件(18.12)和与所述第二发射侧光波导(18.11)耦合的第二发射侧透镜元件(18.22)，其中，所述传感器组件具有与所述第一探测器元件(24.1)耦合的第一接收侧
光波导(28.11)和与所述第二探测器元件(24.2)耦合的第二接收侧光波导(28.21)，其中，所述第一光源(12.1)和所述第二光源(12.2)以及所述第一探测器元件(24.1)和所述第二探测器元件(24.2)分别布置在所述转子叶片(1)的纵向延伸的部分之外。9. 根据前述权利要求中任一项所述的传感器组件，其中，所述传感器组件具有在光传播方向上在所述第一光源(12.1)之后并且与所述第一发射侧偏振器(14.1)固定连接的回射器(30)，其中，所述第一光源 (12.1)、所述第一探测器元件(24.1)和所述第二探测器元件(24.2)在垂直于所述转子叶片(L1)的纵向轴线(L1)的第一方向(X)上并排布置，其中，所述第二光源(12.2)布置在由所述第一探测器元件(24.1)和所述第二探测器元件(24.2)形成的一对和所述回射器(30)之间。10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器组件，其中，所述传感器组件具有布置在第一位置(P1)处的发射单元(102
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1)和多个沿所述转子叶片(1)的弯曲线布置在第二至第n位置(P2
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P4)处的发射
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接收单元(102
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2、102
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3、102
‑
4)，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：约翰内斯，
类型：发明
国别省市：