01 挑战及任务

     现如今，发电领域的竞争十分激烈。如何战胜其他类型的发电装置，脱颖而出，是对风力涡轮机的一大挑战。因此，在利用风能发电时，尽可能地保持低损耗是非常重要的。

    转子叶片的设计在这里起着重要的作用，它的设计必须尽可能少地产生施加制动效应的涡流。测量转子叶片的加速度可以帮助转子叶片上的涡流形成，因为这些转子叶片是振动的。

    现在的任务就是开发一个测量系统，检测发生的振动并将其传输到评估系统。要特别注意的是，由于存在高电压和高电流，所有电气传感器无法提供可靠的数据，因此无法使用。


         图1：风力涡轮机的转子叶片和光纤传感器

02 解决方法

光纤测量系统是一个不错的选择，它能提供可靠的测量值，不受发生的干扰变量的影响。测量头（图2）安装在转子叶片上，光纤电缆沿转子叶片导向轮毂。系统装有激光源和评估电子设备的控制器（图3）。




图2：MEMS加速度传感器


    图3：光纤控制器

评估单元提供与100mV/g加速度成比例的模拟信号，用以进一步处理，记录转子叶片位置和速度，测量的最大加速度为50g。获得的数据用于优化不同风力条件下的叶片形状和转子叶片位置。

03 测量原理

其核心是具有反射表面的MEMS（微机电系统）。入射光束通过棱镜引导到镜子上，使反射光束以最大强度耦合到返回的光纤中。如果镜子通过从外部作用的加速度改变其轴线，则反射光束会偏转，并且在评估单元中测量的光强度会降低。光强度的降低与从外部作用的加速度成正比。


              图4: MEMS传感器截面


       图5: 反射光束的不同光强度



04 重要数据