[发明专利]一种平面法线方位角测量方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面法线方位角测量方法及其应用。

背景技术

方位角又称地平经度，是从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角。风力发电机的风向标基准轴线指向与叶轮旋转平面法线平行，对风力机准确对风尤其关键。因此，准确调整风向标基准轴线则需要准确测定叶轮旋转平面的法线的方位角。

发明内容

本发明的目的是提供一种平面法线方位角测量方法，使其能够准确测定任意平面法线方位角，简单有效。

本发明的再一个目的是提供所述平面法线方位角测量方法在风力发电机的风向标基准轴线调整中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种平面法线方位角测量方法，包括以下步骤：A.调平激光发射装置，测量其激光基准线的方位角θ；B.启动激光发射装置，向待测平面发射初始激光束，并采集此时待测平面反射的激光信号，获得初始激光束到待测平面的投射距离s；C.保持激光束水平的同时使之偏转角度η，采集此时待测平面反射的激光信号，获得偏转后的激光束到待测平面的投射距离l；D.通过下式计算投射距离最小时的激光束方向与初始激光束方向之间的夹角β：

E.根据γ＝θ+β计算待测平面法线的方位角γ。

进一步地，所述步骤A中的方位角θ通过电子罗经测量获得。

进一步地，所述步骤C中的激光偏转是通过与所述激光发射装置连接的偏转镜旋转实现的。

进一步地，所述步骤C中的激光偏转是通过步进电机驱动所述激光发射装置实现的。

进一步地，所述步骤B和C中激光束到待测平面的投射距离是通过距离传感器测得。

进一步地，当待测平面处于电磁干扰区时，所述步骤A中的方位角θ通过如下方式校正：先在非电磁干扰区获得激光基准线的方位角θ₀，再到待测平面所处的电磁干扰区放置激光发射装置并调平后，测量激光发射装置位移产生的角度α，则校正后方位角θ＝θ₀+α。

进一步地，所述激光发射装置位移产生的角度α通过电子陀螺仪测量获得。

所述的测量平面法线方位角的方法的应用，用于通过测量滑环断面的法线的方位角，并将其值作为叶轮旋转平面的轴线方位角值来调整风力发电机的风向标基准轴线。

由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

(1)可简单、准确、有效地获得任意平面的法线方位角。

(2)平面法线方位角测量装置，可避免环境中电气设备磁场的干扰，并且实现测量过程自动化，最大限度降低人为因素影响及提高生产效率。

(3)应用于风力发电机，通过测量滑环断面的方位角，可以准确获得叶轮旋转平面的轴线方位角，为风机数据分析、优化提供必要的数据支撑。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是平面法线方位角测量系统结构示意图。

图2是本发明的平面法线方位角测量方法的原理图。

图3是待测平面法线在水平面投影线oc的确定过程示意图。

具体实施方式

本发明一种平面法线方位角测量方法，包括以下步骤：A.调平激光发射装置，测量其激光基准线的方位角θ；B.启动激光发射装置，向待测平面发射初始激光束，并采集此时待测平面反射的激光信号，获得初始激光束到待测平面的投射距离s；C.保持激光束水平的同时使之偏转角度η，采集此时待测平面反射的激光信号，获得偏转后的激光束到待测平面的投射距离l；D.通过下式计算投射距离最小时的激光束方向与初始激光束方向之间的夹角β：

E.根据γ＝θ+β计算待测平面法线的方位角γ。

当待测平面处于电磁干扰区时，步骤A中的方位角θ通过如下方式校正：先在非电磁干扰区获得激光基准线的方位角θ₀，再到待测平面所处的电磁干扰区放置激光发射装置并调平后，测量激光发射装置位移产生的角度α，则校正后方位角θ＝θ₀+α。

请参阅图1所示，本发明的平面法线方位角测量方法可通过以下形式的测量系统实现。测量系统包括具有调平装置的支架，所述支架上安装有主机系统，主机系统包括控制装置、分别与控制装置连接的激光发射装置、激光偏转装置、反射光接收装置、电子罗经、电子陀螺仪以及水平仪。主机系统可配置壳体、实体按键及显示屏等，并采用可充电电池为各部件供电。