[发明专利]一种风力发电机健康监测系统及方法

权利要求书

1.一种风力发电机健康监测系统，其特征在于，包括：

光纤(1)，其用于缠绕在风机的叶片(2)上；

相位传感模块，其包括：激光器、第一耦合器、第二耦合器、信号光路、参考光路、后处理组件和第一数据采集单元，所述激光器用于发出高相干的激光；所述第一耦合器用于接收所述激光，并将所述激光分光为信号光和参考光；所述第二耦合器通过信号光路和参考光路与所述第一耦合器连接，所述参考光经过所述参考光路后进入所述第二耦合器，所述信号光路与所述光纤(1)连接，所述信号光通过信号光路进入所述光纤发生后向散射后，再进入第二耦合器与经过所述参考光路的参考光进行合光；第一数据采集单元用于采集合光经过所述后处理组件处理后关于合光振动强度与光纤位置对应关系的信号；

分析装置，其用于根据两个时刻合光振动强度与光纤位置对应关系的信号，获取叶片(2)的固有频率，并根据叶片(2)的固有频率，确定叶片(2)上冰盖的厚度。

2.如权利要求1所述的风力发电机健康监测系统，其特征在于，所述信号光路上设有声光调制单元、第一掺铒放大器、第一环形器和波分复用器，其中，所述第一环形器包括第一入射端口、第一出入射合并端口和第一出射端口，所述波分复用器与所述光纤连接，所述声光调制单元与所述第一耦合器连接，用于将接收的信号光，将所述信号光变为脉冲光信号，脉冲光信号经过第一掺铒放大器进行放大后，从第一入射端口入射后从第一出入射合并端口出射至波分复用器，进入光纤(1)后发生后向散射，返回波分复用器后再从第一出入射合并端口返回第一环形器，从第一环形器的第一出射端口射出进入第一耦合器。

3.如权利要求2所述的风力发电机健康监测系统，其特征在于，所述参考光路上设有第二掺铒放大器，用于将参考光增益放大。

4.如权利要求2所述的风力发电机健康监测系统，其特征在于，所述后处理组件包括平衡光电探测器和带通滤波器，所述平衡光电探测器用于将所述合光转换为关于合光振动强度与光纤位置对应的电信号，所述带通滤波器将所述电信号滤波后输出至所述第一数据采集单元。

5.如权利要求1所述的风力发电机健康监测系统，其特征在于，还包括拉曼传感模块，其包括：半导体激光源、电光调制器、第二拉曼放大器、第三掺铒放大器、第二环形器、波分复用器、双带通滤波器、光电探测器和第二数据采集单元，所述第二环形器包括第二入射端口、第二出入射合并端口和第二出射端口，所述波分复用器与所述光纤连接，其中，所述半导体激光器发出激光，通过电光调制器将激光调制为脉冲光，再进入第二拉曼放大器进行一次放大，再进入第三掺铒放大器进行二次放大，光从第二入射端口入射后从第二出入射合并端口出射至波分复用器，进入光纤(1)后发生后向散射，返回波分复用器后再从第二出入射合并端口返回第二环形器，从第二环形器的第二出射端口射出进入双带通滤波器滤波，得到的斯托克斯光和反斯托克斯光与位置对应的光强信号，第二数据采集单元用于采集光强信号经过光电探测器转化后的电信号。

6.一种风力发电机健康监测方法，其特征在于，利用如权利要求1所述的风力发电机健康监测系统实现，包括以下步骤：

激光器发出高相干的激光，第一耦合器将激光分光为信号光和参考光，参考光经过参考光路后进入第二耦合器，信号光通过信号光路进入缠绕在风机的叶片(2)上的光纤发生后向散射后，再进入第二耦合器与经过参考光路的参考光进行合光；第一数据采集单元采集合光经过后处理组件处理后关于合光振动强度与光纤位置对应的信号；

根据两个时刻合光振动强度与光纤位置对应关系的信号，获取叶片(2)的固有频率，并根据叶片(2)的固有频率，确定叶片(2)上冰盖的厚度。