一种无线电测距的叶片形变测量装置及方法与流程

本发明属于无线测距，涉及一种无线电测距的叶片形变测量装置及方法。

背景技术：

1、叶片形变量测量对于机组运行状态监测具有非常重要的意义。目前行业内主要通过激光或视频技术实现对于叶片形变的测量。激光雷达测距基本原理：测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速c＝299792458m/s和大气折射系数n计算出距离d。同其他波段的雷达相比，激光雷达导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、电视等导引头相比，激光雷达方向性好，测量精度，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。视频监控基本原理是通过相机将拍摄到的视频经过图像计算将塔筒和叶片之间的像素距离转换成实际距离的过程。

2、激光测试叶片形变与视频测试叶片形变比较：

3、

4、

5、由于以上两种方案均存在恶劣气象条件无法实现对于叶片形变的准确测量，在适用性存在较大的局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中在恶劣气象条件无法实现对于叶片形变进行准确测量的问题，提供一种无线电测距的叶片形变测量装置及方法。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种无线电测距的叶片形变测量装置，包括：无线发射器、无线接收器、处理器和风电机组；

4、风电机组包括塔筒和叶片；叶片安装在塔筒的顶部；无线发射器安装在远离塔筒的叶片尖端，无线接收器安装在塔筒的侧壁上，无线接收器接收无线发射器所发送的无线信号；处理器设置在塔筒上，分别电连接无线发射器和无线接收器，处理器基于无线信号传播速度和传播时间，得到叶片形变量。

5、本发明的进一步改进在于：

6、进一步的，无线接收器包括第一无线接收器、第二无线接收器、第三无线接收器和第四无线接收器；第一无线接收器、第二无线接收器、第三无线接收器和第四无线接收器顺时针均匀安装在塔筒的侧壁上；第一无线接收器、第二无线接收器、第三无线接收器和第四无线接收器位于同一平面上；第一无线接收器、第二无线接收器、第三无线接收器和第四无线接收器的圆心位于塔筒竖直中心线上。

7、进一步的，叶片转动至第一无线接收器、第二无线接收器和圆心所构成的空间时，第一无线接收器和第二无线接收器接收无线发射器发送的信号；叶片转动至第二无线接收器、第三无线接收器和圆心所构成的空间时，第二无线接收器和第三无线接收器接收无线发射器发送的信号；叶片转动至第三无线接收器、第四无线接收器和圆心所构成的空间时，第三无线接收器和第四无线接收器接收无线发射器发送的信号；叶片转动至第四无线接收器、第一无线接收器和圆心所构成的空间时，第四无线接收器、第一无线接收器接收无线发射器发送的信号。

8、一种无线电测距的叶片形变测量方法，包括：

9、步骤1：基于叶片转动的位置，获取接收无线发射器信号的两个无线接收器；

10、步骤2：基于所获取的无线接收器中的其中一个，接收无线发射器发射的两种不同的无线信号，并记录两种无线信号所达到时间；

11、步骤3：基于信号接收时间差和两种不同无线信号的传播速率，得到无线发射器和所选取的无线接收器之间的距离；

12、步骤4：基于所获取的无线接收器中的另一个，重复步骤2和步骤3，获取无线发射器与另一个无线接收器的距离；

13、步骤5：基于无线发射器、两个无线接收器和圆心，获取无线发射器和两个无线接收器之间的几何关系；

14、步骤6：基于无线发射器和两个无线接收器之间的几何关系，得到叶片与塔筒的距离；

15、步骤7，基于叶片与塔筒的距离和塔筒与叶片根部的水平距离得到叶片形变量。

16、进一步的，基于信号接收时间差和两种不同无线信号的传播速率，得到无线发射器和其中一个无线接收器之间的距离，具体为：

17、

18、其中，v1为第一种信号的传播速率，v2为第二种信号的传播速率，t1为第一种信号与第二种信号到达无线接收器的时间差。

19、进一步的，获取无线发射器与另一个无线接收器的距离，具体为：

20、

21、其中，v3为第三种信号的传播速率，v4为第四种信号的传播速率，t2为第三种信号与第四种信号到达无线接收器的时间差。

22、进一步的，基于无线发射器、两个无线接收器和圆心，获取无线发射器和两个无线接收器之间的几何关系；具体为：

23、基于无线发射器分别与两个无线接收器之间的距离，获取较小的作为斜边；基于无线发射器、圆心、位于斜边上的无线接收器，得到斜边与无线发射器到圆心点之间的夹角；从斜边远离无线发射器一端的无线接收器向无线发射器到圆心的线段做垂线，计算得到无线接收器到垂足的距离。

24、进一步的，得到斜边与无线发射器到圆心点之间的夹角，具体为：基于无线信号的频谱获取无线发射器到圆心点的距离，塔筒的直径为已知，基于无线发射器、圆心和位于斜边上的无线接收器进行简化，获取斜边与无线发射器到圆心点之间的夹角。

25、进一步的，无线发射器到垂足的距离近似为叶片与塔筒的距离，垂足到塔筒的距离忽略不计。

26、进一步的，基于叶片与塔筒的距离和塔筒与叶片根部的水平距离，得到叶片形变量，具体为：

27、d＝d3-d4 (3)

28、其中，d3为叶片与塔筒的距离，d4为塔筒与叶片根部的水平距离。

29、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

30、本发明将无线发射器设置在叶片的尖端，无线接收器设置在塔筒的侧壁，处理器获取无线发射器和无线接收器之间的无线信号传播速度和传播时间，通过测距的方法得到叶片形变量。本发明能够在各种气象条件下完成对叶片形变测量，解决了视频、雷达技术在叶片形变测量领域受天气状态影响大的问题，同时无线发射器和无线接收器具有安装简便，易于维护，成本低廉等特点。

技术特征：

1.一种无线电测距的叶片形变测量装置，其特征在于，包括：无线发射器(1)、无线接收器、处理器和风电机组；

2.根据权利要求1所述的无线电测距的叶片形变测量装置，其特征在于，所述无线接收器包括第一无线接收器(2)、第二无线接收器(5)、第三无线接收器(6)和第四无线接收器(7)；所述第一无线接收器(2)、第二无线接收器(5)、第三无线接收器(6)和第四无线接收器(7)顺时针均匀安装在塔筒(3)的侧壁上；所述第一无线接收器(2)、第二无线接收器(5)、第三无线接收器(6)和第四无线接收器(7)位于同一平面上；所述第一无线接收器(2)、第二无线接收器(5)、第三无线接收器(6)和第四无线接收器(7)的圆心位于塔筒(3)竖直中心线上。

3.根据权利要求2所述的无线电测距的叶片形变测量装置，其特征在于，所述叶片(4)转动至第一无线接收器(2)、第二无线接收器(5)和圆心所构成的空间时，第一无线接收器(2)和第二无线接收器(5)接收无线发射器(1)发送的信号；

4.一种无线电测距的叶片形变测量方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的无线电测距的叶片形变测量方法，其特征在于，所述基于信号接收时间差和两种不同无线信号的传播速率，得到无线发射器(1)和其中一个无线接收器之间的距离，具体为：

6.根据权利要求5所述的无线电测距的叶片形变测量方法，其特征在于，所述获取无线发射器(1)与另一个无线接收器的距离，具体为：

7.根据权利要求6所述的无线电测距的叶片形变测量方法，其特征在于，所述基于无线发射器(1)、两个无线接收器和圆心，获取无线发射器(1)和两个无线接收器之间的几何关系；具体为：

8.根据权利要求7所述的无线电测距的叶片形变测量方法，其特征在于，所述得到斜边与无线发射器(1)到圆心点之间的夹角，具体为：基于无线信号的频谱获取无线发射器(1)到圆心点的距离，所述塔筒(3)的直径为已知，基于无线发射器(1)、圆心和位于斜边上的无线接收器进行简化，获取斜边与无线发射器(1)到圆心点之间的夹角。

9.根据权利要求8所述的无线电测距的叶片形变测量方法，其特征在于，所述无线发射器(1)到垂足的距离近似为叶片(4)与塔筒(3)的距离，所述垂足到塔筒(3)的距离忽略不计。

10.根据权利要求9所述的无线电测距的叶片形变测量方法，其特征在于，所述基于叶片(4)与塔筒(3)的距离和塔筒(3)与叶片根部的水平距离，得到叶片形变量，具体为：

技术总结
本发明公开了一种无线电测距的叶片形变测量装置及方法，包括：叶片安装在塔筒的顶部；无线发射器安装在远离塔筒的叶片尖端，无线接收器安装在塔筒的侧壁上；无线接收器接收无线发射器所发送的无线信号；处理器设置在塔筒上，分别电连接无线发射器和无线接收器，用于处理无线信号传播速度和传播时间，得到叶片形变量。本发明通过无线发射器发射两种的无线信号，并得到信号接收时间差；经过处理器获取无线发射器和无线接收器之间的无线信号传播速度和传播时间，通过测距的方法得到叶片形变量。本发明能够在各种气象条件下完成对叶片形变测量，解决了视频、雷达技术在叶片形变测量领域受天气状态影响大的问题。

技术研发人员：杨博宇,蔡安民,林伟荣,张林伟,金强,李力森
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12