[发明专利]一种用于风力发电机叶片裂纹的监测方法

摘要

本发明提供的是一种用于风力发电机叶片裂纹的监测方法，该方法主要包括压电陶瓷风机裂纹损伤健康监测系统的搭建和风机叶片裂纹损伤的评价方法。压电陶瓷风机裂纹损伤健康监测系统主要包括压电陶瓷片、函数发生器以及示波器。其工作原理是基于压电陶瓷波动法的主动监测技术，工作流程为在叶片表面粘贴压电陶瓷片作为传感器和驱动器，利用函数发生器发射正弦扫频信号，对示波器接收到的监测信号。风机叶片裂纹损伤的评价方法则是利用傅里叶频谱分析法与定义的两个基于小波包分析的损伤指标进行计算，能够成功的监测到的裂纹区域，并可用时间反转法进行验证。本发明操作简单，对风力发电机叶片的裂纹损伤识别效果明显。该方法具有通用性，后期也可用于其他类似于风机叶片的复合型材料的损伤监测之中。

主权项

本发明一种用于风力发电机叶片裂纹的监测方法，首先将粘贴式压电陶瓷片即正负极在一面的陶瓷片以列阵的方式布置于待监测的风机叶片上，利用压电陶瓷的逆压电效应，陶瓷片做传感器，正压电效应做驱动器，任何一个压电陶瓷片即时传感器又兼做驱动器，并用环氧树脂胶粘在叶片根部的表面，通过横纵两方向成排列阵的方式在风机叶片上建立多个扫描通道，进而实现分区监测与损伤定位，传感器布置尽量多，并保持3‑4cm的等距离布置，将函数发生器的输出端与压电陶瓷驱动器相连，将示波器输入端与压电陶瓷传感器相连，从而建立激励‑传感通道，驱动器激发由MATLAB编写扫频波，频率范围为10Hz至10kHz，时间为10ms，幅值为5V，根据实际需要进行滤波，并做时域、频域分析，主要比较幅值大小，通常裂纹损伤区幅值相对小于未损伤区域，然后将指定检测区域内每个传感器的能量水平与这一区域所有传感器接收到的信号能量平均水平的比较，通过EI、DI值的相对大小来实现，EI的值小于1.0，表明此区域有裂纹损伤存在；DI值相对大意味着损伤的程度越大，为便于验证，选用时间反转法，比较重构信号和原始信号的差异，选择合适的编制好的窄带信号波形五峰波，选用55kHz作为激励频率，通过激发PZT 片产生激励信号，波在叶片介质中传播，在其他PZT 片接收后信号然后进行时间反转，并做归一化处理，应力波通过原来的路径传播，并在原来的激发点被接收到，得到重构信号，将原始接受信号和重构信号画入同一图中，对比波形，波在传播路径上遇到损伤等形式的干扰时重构信号的对称性会受到破坏，它与原始接收信号的主波峰位置会发生偏离。