本发明专利技术公开了一种光纤传感器，该光纤传感器嵌入在通过模制或挤出形成的一体式容纳块内。容纳块具有用于使用粘结剂或者机械连接装置附装到风轮机组件上的安装表面。在将传感器与组件上的应变隔离的构型中，容纳块可以通过较小的安装部分安装在组件上，其中在颈部区域与安装部分接合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于附装到风轮机组件上的光纤传感器，特别是涉及具有有助于附装 光纤传感器并将光纤传感器与应变隔离的安装部分的光纤传感器。
技术介绍
风轮机组件承受多种原因引起的变形或应变，例如污垢或冰颗粒的积聚、自身重 量和风本身施加的力。因此，监测组件上的应变对确保组件在其预定工作寿命期间保持正 常操作很重要。测量风轮机组件上应变的一种方法是使用光纤布喇格光栅(FBG)传感器，例如专 利申请GB4640953、GB4640954和GB4046955中描述的FBG传感器。FBG传感器是其内形成有光栅的光学纤维。光栅本身的光学纤维折射率通常周期 性变化，从而折射特定波长的光。光学纤维具有光栅的部分与风轮机组件测量应变的区域 连接。以如下方式进行连接，即，组件承受的变形或者应变被传递至光学纤维和光栅。变形 和应变使得光栅的间隔改变，并使得光栅折射或传递的光的波长发生可检测的变化。已知 各种不同的装置用于向FBG传感器射入光并提取和分析输出。制造FBG传感器包括展开一定长度的光学纤维并选择形成光栅的位置。在已知 为脱模(stripping)的工序中，在光学纤维涂层——该涂层可以是例如丙烯酸脂或聚酰亚 胺——中形成一开口。使用光刻技术例如图案紫外曝光技术形成光栅。一旦形成光栅，使 其稳定，然后通过重新覆盖和重新固化丙烯酸脂或聚酰亚胺来封闭涂层中的所述开口。最 后，在光学纤维上标记FBG的参考位置。该工艺很昂贵。还已知干涉测量技术用于使用光学纤维测量应变，例如由Alfredo Guemes和Jose M Menendez 在 ISBN 0-8194-2165-0/96 ThirdlCIM/ECSSM' 96，Lyon 上发表的名为“具有 嵌入式光学纤维的玻璃加强聚酯层的疲劳强度Fatigue strength of glass reinforced polyester (GRP) laminates with embedded optical fibres) ” 白勺^1 巾白勺。g禾中 技术并不使用光学纤维布喇格光栅，而是使用沿传感器光学纤维的不同光路传播的光的干 涉。已知将光纤传感器安装在风轮机组件上的多种技术，例如使用支架或中空的壳体 连接光学纤维电缆，或者将传感器定位在可嵌入在复合材料内的毛细管或管子等内。当连 接光纤传感器时，使传感器在安装电缆时或者在以后的工作期间不被安装装置损坏很重 要。但是，对于应变传感器，传感器对组件上的应变足够灵敏也很重要。光学纤维也可用于补偿可能影响主传感器测量的环境条件，例如温度。例如在应 变传感器中，与风轮机组件的应变相隔离的第二光学纤维的光学特性的温度敏感变化可用 于校正应变感测光学纤维的相似的温度敏感变化。这种第二光学纤维应当固定地安装在风 轮机组件上，并与组件上的应变充分隔离。我们已经注意到需要一种更加可靠的方法来制造光纤传感器并将光纤传感器安 装在风轮机组件上，以及确保光学纤维应变传感器的安装可对风轮机组件上的应变进行有用的测量。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种用于风轮机组件的光纤传感器，其包括光学纤 维；向光学纤维提供光的光源；和用于检测沿光学纤维传播的光的光检测器；用于将所述 光纤传感器与所述风轮机组件上的应变隔离的容纳块，所述容纳块包括容纳部分，光学纤 维嵌入在所述容纳部分中并且穿过所述容纳部分；和单一安装部分，所述单一安装部分具 有将所述传感器安装在所述风轮机组件上的安装表面；其中，所述容纳部分和所述安装部 分在颈部连接，所述安装部分的厚度将所述容纳部分与所述风轮机组件隔开。通过颈部将安装部分和容纳部分隔开意味着，当使用机械固定装置(紧固装置) 或者粘结剂将安装部分连接在风轮机上时，作用在安装部分上的应变不易传递至容纳部 分。容纳部分又使得嵌在内部的光纤传感器免受环境条件、震动或其它因素可能导致的损 害。还使传感器容易地、牢固地连接于风轮机组件。通过单一安装部分和颈部将容纳部分与组件隔离，容纳部分至少部分地与组件的 变形或者应变隔离，并且可以用作非应变传感器。另外，容纳部分与组件间隔使得容纳部分 固定并且防止其相对于组件运动。这种运动将导致震动和产生不真实的应变测量值。在一个实施方式中，颈部是容纳部分和安装部分之间的重叠区域，该区域的面积 小于容纳部分的表面面积。这使得应变从安装部分传递至容纳部分的区域减小。在另一个实施方式中，颈部在容纳部分和安装部分之间延伸。这使容纳部分与风 轮机组件进一步间隔，并增加了颈部的刚性从而将容纳部分与应变进一步隔离。在这种情 况下，颈部的横截面可以比颈部在其间延伸的容纳部分和安装部分小很多，例如可以具有 加强的管状形状。优选颈部被加强，使得安装部分的任何变形进一步与容纳部分隔离。有利地，容纳部分被加强，使得当容纳部分安置在旋转的风轮机组件上时，容纳部 分基本上不受重力或者旋转动能导致的应变的影响。这改进了传感器的隔离并由此提高了 精确性。在另一个实施方式中，容纳部分基本上比安装部分硬从而减少了容纳部分和安装 部分之间应变的传递。这意味着风轮机组件的任何变形或者应变很大程度上都被更具柔韧 性的安装部分弱化。有利地，光学纤维以弯曲的构型嵌入在光学纤维容纳部分，从而光学纤维基本上 不会在一个方向比在另一个方向对应变更加灵敏。这使得传感器更加不容易被容纳部分承 受的任何应变影响，由此增加了传感器的精确性。光学纤维例如基本上沿着弧度大于1/2 π的圆弧延伸。这确保不会在任何方向优 先地感受到应变。优选容纳部分大于安装部分。这意味着容纳部分的光学纤维通过较小的安装部分 和较小的肩部更好地与组件上的应变隔离，并使得光学纤维容易地容纳。在一方面，安装部分完全位于容纳部分下方，从而保留了安装空间。在一方面，安装部分被设置为接纳机械固定装置，安装部分能通过该机械固定装 置附装到风轮机组件的表面上。通过将连接固定装置的位置与其内安装有光学纤维的容纳部分隔开，也可以减小安装应力对容纳部分的影响。 附图说明下面参照附图对本专利技术的例子进行示例性的说明，其中图1示出已知的风轮机；图2示出安装传感器的第一个例子；图3示出安装传感器的第二个例子；图4示出本专利技术的示例性实施方式的侧视图；图5示出本专利技术的示例性实施方式的俯视图。具体实施例方式图1示出风轮机1，其包括风轮机塔2，风轮机机舱3安装在风轮机塔上。具有至 少一个风轮机叶片5的风轮机转子4安装在轮毂6上。轮毂6通过从机舱前延伸的低速轴 (未示出)与机舱3连接。图1示出的风轮机可以是用于家庭或照明设备的小型风轮机，或 者是例如用于风力发电场大规模发电的大型风轮机。对于后者，叶片的直径可以是100英 尺或更大。应当理解，下述传感器可以连接在任何所述组件的内部或者外部。图2示出传感器的第一实施方式。具有涂层11的光学纤维电缆10穿过一体成型 的固体容纳块15。容纳块具有形状适于安装在风轮机组件上的表面16。基于其希望的连 接位置，所述表面可以是平面或者曲面。如果使用粘结剂连接于组件，所述表面还可以包括 小的特征，例如点或者槽以增加粘结剂的作用表面积。应当理解，容纳块与光学纤维相比， 横截面尺寸或者至少一个侧面尺寸较大。图2未示出光源、光检测器和控制电路，但是这些 是任何可操作的传感器的一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于风轮机组件的光纤传感器，包括： 光学纤维； 向光学纤维提供光的光源；和 用于检测沿光学纤维传播的光的光检测器； 用于将所述光纤传感器与所述风轮机组件上的应变隔离的容纳块，所述容纳块包括： 容纳部分，光学纤维嵌入在所述容纳部分中并且穿过所述容纳部分；和 单一安装部分，所述单一安装部分具有将所述传感器安装在所述风轮机组件上的安装表面； 其中，所述容纳部分和所述安装部分在颈部连接，所述安装部分的厚度将所述容纳部分与所述风轮机组件隔开。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB0812258.22008年7月3日1.一种用于风轮机组件的光纤传感器，包括光学纤维；向光学纤维提供光的光源；和用于检测沿光学纤维传播的光的光检测器；用于将所述光纤传感器与所述风轮机组件上的应变隔离的容纳块，所述容纳块包括容纳部分，光学纤维嵌入在所述容纳部分中并且穿过所述容纳部分；和单一安装部分，所述单一安装部分具有将所述传感器安装在所述风轮机组件上的安装 表面；其中，所述容纳部分和所述安装部分在颈部连接，所述安装部分的厚度将所述容纳部 分与所述风轮机组件隔开。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述颈部是所述容纳部分和所述安装 部分之间的重叠区域，所述重叠区域的面积小于所述容纳部分的表面面积。3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述颈部在所述容纳部分和所述安装 部分之间延伸。4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，所述颈部被加强，使得所述安装部分的 任何变形基本上都与所述容纳部分隔离。5.根据上述权利要求中任一项所述的传感器，其特征在于，所述容纳部分被加强，使得 当被...
【专利技术属性】
技术研发人员：I·奥勒森，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DK
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