[发明专利]基于超宽带电磁波的风力发电机叶片净空距离测量方法

权利要求书

1.基于超宽带电磁波的风力发电机叶片净空距离测量方法，其特征在于，在风力发电机叶片的末端安装叶片收发机(1)，在塔筒或者地面安装固定收发机(2)，通过叶片收发机(1)和固定收发机(2)之间的电磁波信号至少应答收发一次测量出二者之间的距离，该距离随叶片转动实时动态变化，以该距离为基础，结合风力发电机的空间参数，计算叶片与塔筒的净空距离。

2.根据权利要求1所述基于超宽带电磁波的风力发电机叶片净空距离测量方法，其特征在于，所述叶片收发机(1)或固定收发机(2)发出第一个电磁波信号并记录当前时间，固定收发机(2)或叶片收发机(1)收到所述第一个电磁波信号后立刻延时一个已知时间，发出第二个电磁波信号，叶片收发机(1)或固定收发机(2)接收到第二个电磁波信号并记录当前时间，根据叶片收发机(1)或固定收发机(2)测量到的发送电磁波信号和接收到电磁波信号的时间差，即可计算出电磁波信号的传播时间，进而获得收发机之间的空间距离。

3.根据权利要求1所述基于超宽带电磁波的风力发电机叶片净空距离测量方法，其特征在于，所述电磁波信号为中心频率13GHz以下、带宽100MHz以上的超宽带电磁波信号。

4.根据权利要求1所述基于超宽带电磁波的风力发电机叶片净空距离测量方法，其特征在于，在叶片转动的1-2个周期内，所述距离随时间呈周期性变动，通过在叶片运动过程中进行多点的距离测量，得到距离随时间变化的曲线，进而计算出叶片收发机(1)和固定收发机(2)之间的最短距离d，并利用如下的方式1或者方式2计算叶片净空距离：

方式1

以固定收发机(2)为球心，确定一个半径为d的球面(11)，风机旋转轴(12)的方位角、俯仰角已知，叶片收发机(1)在空间的运动轨迹即叶片末端运动轨迹(13)是一条以风机旋转轴(12)为对称轴的空间封闭圆曲线，多次测量得到的空间封闭圆曲线构成了互不相交的曲线集，其中与球面(11)相切的空间封闭圆曲线即叶片收发机(1)的运动轨迹，基于该相切的曲线即可得出叶片与塔筒的净空距离；

方式2

在塔筒与叶片收发机1运动轨迹下沿高度相同的位置安装一圈多个固定收发机(2)，或者在固定收发机(2)外加一圈可切换的多个天线；选择方位角与风机旋转轴(12)方位角一致的固定收发机(2)，或者切换天线使得固定收发机(2)的方位角与风机旋转轴(12)的方位角一致；叶片收发机(1)和固定收发机(2)之间随时间变化的最短距离d即叶片与塔筒的净空距离；当没有固定收发机(2)和与风机旋转轴(12)方位角完全一致时，选取最靠近的固定收发机(2)，并利用三角公式和方位角差对得到的最短距离d进行修正，得出叶片与塔筒的净空距离。

5.根据权利要求1所述基于超宽带电磁波的风力发电机叶片净空距离测量方法，其特征在于，所述固定收发机(2)有两个，分别为固定收发机一(21)和固定收发机二(22)，固定收发机一(21)和固定收发机二(22)同时或在极短时间内先后对叶片收发机(1)进行配对距离测量，分别获得测量瞬间的距离d1和d2，d1和d2以固定收发机一(21)和固定收发机二(22)位置的连线为旋转轴旋转得到圆线(14)，通过对叶片收发机(1)的连续多次测量，获得一组沿旋转轴相互平行且直径不同的圆线(14)，该组圆线(14)构成一个以旋转轴为中心的旋转对称的曲面；其中，在同时配对距离测量时，有且仅有一条曲线落在该曲面内，基于该曲线即可计算叶片与塔筒的净空距离；在极短时间内先后配对距离测量时，没有任何曲线落入该曲面内，此时利用逼近方法，先找出末端运动轨迹曲线集合中在加权意义上离该曲面最近的那根曲线，再计算叶片与塔筒的净空距离。