本實用新型涉及風力機多場參數(shù)協(xié)同測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風力機流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)、發(fā)電機輸出參數(shù)的同步監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著世界化石能源耗竭的加劇，風能無疑將成為人類未來能源開發(fā)的主體之一。風力機在復(fù)雜自然環(huán)境中的多用途性(如工礦企業(yè)通風節(jié)能回收、農(nóng)業(yè)提水灌溉耕作、城市及鄉(xiāng)村日常生活分布式供能、道路交通照明等)備受世界各國關(guān)注，已成為風能開發(fā)利用中新型的熱點。然而，風力機流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)、發(fā)電機輸出參數(shù)間強烈的相互作用機制，嚴重制約著風力機多用途化過程中的使用壽命和輸出功率提升。故風力機研發(fā)領(lǐng)域急待風力機流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)、發(fā)電機輸出參數(shù)同步測試方法和系統(tǒng)的誕生，以作為風力機多用途化深入發(fā)展適應(yīng)性機型開發(fā)中基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品研發(fā)和檢測、后期運行中健康監(jiān)測等多個方面的技術(shù)支撐。

風力機流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)和發(fā)電機輸出參數(shù)協(xié)同測試技術(shù)屬于風力機研發(fā)領(lǐng)域新型的測試技術(shù)，是風力機多場參數(shù)耦合試驗分析的基礎(chǔ)技術(shù)支撐，是高性能風力機研發(fā)的基礎(chǔ)條件和成品測驗手段，是近年來隨著風力機多用途化對風力機多場參數(shù)相互作用機理深入探究渴求應(yīng)運而生的新型測試技術(shù)。由于之前無線旋轉(zhuǎn)遙測設(shè)備、高頻流場攝像機等技術(shù)研發(fā)的滯后，導(dǎo)致至今仍沒有完備的關(guān)于風力機方面的流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)、發(fā)電機輸出參數(shù)同步監(jiān)測方法和系統(tǒng)問世。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型提供了一種風力機多場參數(shù)同步監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)風力機流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)和發(fā)電機輸出參數(shù)的同步監(jiān)測，為風力機流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)和發(fā)電機輸出參數(shù)的關(guān)聯(lián)性分析提供測試系統(tǒng)支撐。

一種風力機多場參數(shù)同步監(jiān)測系統(tǒng)，包括測試臺架、風力機發(fā)電機組、流場監(jiān)測分系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)、非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)、發(fā)電機輸出參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)和觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)；

所述測試臺架為風洞，所述風力機發(fā)電機組位于風洞的氣流出口端，所述流場監(jiān)測分系統(tǒng)向風洞氣流入口端噴入煙霧，并監(jiān)測葉片葉尖部位流場，同步監(jiān)測葉片葉尖的振動位移，實現(xiàn)葉片葉尖流場和葉尖振動位移的同步關(guān)聯(lián)性監(jiān)測；所述旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)采集風力機發(fā)電機組上葉片的加速度信號或應(yīng)變信號，將加速度信號或應(yīng)變信號經(jīng)換為對應(yīng)部件的模態(tài)振型(振動方式、最大振動位移點、節(jié)線)、共振頻率、阻尼、阻尼比和應(yīng)力值(應(yīng)力的大小和方向)；所述非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)采集風力機發(fā)電機組上固定部位的加速度或應(yīng)變信號，除直接采集到的加速度信號(加速度大小和方向)、應(yīng)變信號(應(yīng)變的大小和方向)，將加速度信號和應(yīng)變信號經(jīng)換為對應(yīng)部件的模態(tài)振型(振動方式、最大振動位移點、節(jié)線)、共振頻率、阻尼、阻尼比和應(yīng)力值(應(yīng)力的大小和方向)；所述發(fā)電機輸出參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)記錄風力機發(fā)電機組的輸出電流、電壓、電功率和電頻率；所述觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)實現(xiàn)各個分系統(tǒng)的工作時序控制。

進一步地，所述測試臺架包括風洞和支撐架；所述風洞固定連接在支撐架上；所述風洞為直流式風洞，風洞為風力發(fā)電機組提供均勻穩(wěn)定的來流風速以驅(qū)動風力機葉片運轉(zhuǎn)，風洞所提供風速的大小由洞體內(nèi)部的軸流式風機變頻工作實現(xiàn)。

所述風力機發(fā)電機組包括塔筒、葉片、發(fā)電機和尾舵；所述發(fā)電機固定連接在塔筒的頂端，發(fā)電機的兩端分別與葉片和尾舵連接。

所述旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)包括無線信號接受器、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦、無線信號發(fā)射器、加速度傳感器(或應(yīng)變片)和漆包線；加速度傳感器(或應(yīng)變片)通過漆包線與無線信號發(fā)射器中的數(shù)據(jù)線接口連接，無線信號發(fā)射器不僅可將所采集到的加速度信號(或應(yīng)變值信號)以無線信號的方式傳遞給無線信號接受器，風力機的葉片在旋轉(zhuǎn)過程中，葉片受到氣動力、離心力等復(fù)合力的作用發(fā)生振動效應(yīng)，振動效應(yīng)的產(chǎn)生使葉片表面所分布的加速度傳感器(或應(yīng)變片)產(chǎn)生電脈沖信號，電脈沖信號通過漆包線和數(shù)據(jù)線接口傳遞給無線信號發(fā)射器；無線信號發(fā)射器通過螺栓與風力機的輪轂實現(xiàn)固接，并隨輪轂和風力機的葉片實現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)；無線信號發(fā)射器發(fā)出的無線信號通過無線信號接受器接收，并通過數(shù)據(jù)線傳遞給旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦；

所述流場監(jiān)測分系統(tǒng)包括煙霧發(fā)生器、流場信號監(jiān)測控制電腦顯示器、流場信號監(jiān)測控制電腦主機箱、高速信號采集器、高頻流場攝相機和激光發(fā)生器；

所述非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)包括非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦、數(shù)據(jù)卡集成箱、數(shù)據(jù)采集卡、三向加速度傳感器Ⅰ、三向加速度傳感器Ⅱ和三向加速度傳感器Ⅲ；

所述發(fā)電機輸出參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)負責發(fā)電機輸出電流、電壓、電功率、電頻率等發(fā)電機實時輸出參數(shù)的監(jiān)測，該分系統(tǒng)包括發(fā)電機輸出信號監(jiān)測控制電腦、發(fā)電機輸出信號采集器和恒溫負載箱；

所述觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)包括同步觸發(fā)器Ⅰ、同步觸發(fā)器Ⅱ、同步觸發(fā)器Ⅲ、同步觸發(fā)器Ⅳ、觸發(fā)控制電腦、延時觸發(fā)器Ⅰ、延時觸發(fā)器Ⅱ、延時觸發(fā)器Ⅲ、延時觸發(fā)器Ⅳ和延時觸發(fā)器Ⅴ。

進一步地，上述分系統(tǒng)之間的整體連接關(guān)系為：所述風力機發(fā)電機組通過支撐底板固定連接在風洞的氣流出口端；所述流場監(jiān)測分系統(tǒng)的煙霧發(fā)生器設(shè)置在風洞的氣流入口端，所述激光發(fā)生器位于風力機發(fā)電機的正后方，所述高頻流場攝相機位于風力機發(fā)電機的葉片的正上方，高頻流場攝相機順序連接高速信號采集器、流場信號監(jiān)測控制電腦主機箱和流場信號監(jiān)測控制電腦顯示器；

所述非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)中的三向加速度傳感器Ⅰ布置在發(fā)電機頂部、所述三向加速度傳感器Ⅱ布置在塔筒中部、所述三向加速度傳感器Ⅲ布置在支撐底板頂部，傳感器通過數(shù)據(jù)線將采集到的信號傳遞給數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡通過插槽開關(guān)和插槽安裝在數(shù)據(jù)卡集成箱中，數(shù)據(jù)卡集成箱為數(shù)據(jù)采集卡提供電源及實現(xiàn)各數(shù)據(jù)采集卡信號的同步性；數(shù)據(jù)卡集成箱通過數(shù)據(jù)線將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦進行數(shù)據(jù)記錄；

所述觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)中的延時觸發(fā)器Ⅰ與高頻流場攝相機相連，所述延時觸發(fā)器Ⅱ與旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦相連，所述延時觸發(fā)器Ⅲ與非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦相連；所述延時觸發(fā)器Ⅳ與激光發(fā)生器上的同步觸發(fā)器Ⅳ相連；所述延時觸發(fā)器Ⅴ與發(fā)電機輸出信號監(jiān)測控制電腦相連；所述同步觸發(fā)器Ⅲ與安裝在煙霧發(fā)生器上的同步觸發(fā)器Ⅰ相連；

所述延時觸發(fā)器Ⅰ、同步觸發(fā)器Ⅲ、延時觸發(fā)器Ⅱ、延時觸發(fā)器Ⅲ、延時觸發(fā)器Ⅳ和延時觸發(fā)器Ⅴ并聯(lián)后串聯(lián)同步觸發(fā)器Ⅱ再與觸發(fā)控制電腦連接；

發(fā)電機輸出信號通過發(fā)電機底端三項電源線經(jīng)塔筒底端穿出，并與發(fā)電機輸出信號采集器實現(xiàn)連接；發(fā)電機輸出信號采集器通過電源線將被測量后的電能傳遞給恒溫負載箱進行被測電能的終端消耗；發(fā)電機輸出信號采集器通過數(shù)據(jù)線將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給發(fā)電機輸出信號監(jiān)測控制電腦進行數(shù)據(jù)記錄。

進一步地，所述三向加速度傳感器Ⅰ、三向加速度傳感器Ⅱ和三向加速度傳感器Ⅲ可由應(yīng)變片花代替進行應(yīng)變值測量。

進一步地，所述煙霧發(fā)生器上設(shè)有便攜把手，使得設(shè)備便于攜帶和安放。

有益效果：

1、本實用新型可實現(xiàn)風力機流場參數(shù)、葉片/發(fā)電機/塔筒/地基結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)、發(fā)電機輸出參數(shù)的同步監(jiān)測，為風力機流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)、發(fā)電機輸出參數(shù)的關(guān)聯(lián)性分析提供測試系統(tǒng)支撐，填補風力機流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)、發(fā)電機輸出參數(shù)同步監(jiān)測類設(shè)備的空白。

2、本實用新型利用同一高頻流場攝相機在監(jiān)測流場參數(shù)的同時獲得葉片的振動位移，流場攝像機采用速度為1萬張/秒的高頻流場攝相機，以圖2中所示高頻流場攝相機與葉片的相對位置布置方式為例，在高頻流場攝相機捕獲葉片葉尖流場參數(shù)的同時，可利用相機的高頻拍攝特性捕獲葉片葉尖的瞬態(tài)振動位移。

3、本實用新型系統(tǒng)中各分系統(tǒng)的協(xié)同工作由觸發(fā)集成控制系統(tǒng)管控，系統(tǒng)集成化程度高，控制便捷，人為干擾影響因素小，測試精度高。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體系統(tǒng)組成示意圖；

圖2為本實用新型測試臺架與風力機發(fā)電機組的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實用新型旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖

圖4為本實用新型流場參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本實用新型非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本實用新型發(fā)電機輸出參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本實用新型觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖。

其中，1-風洞，2-支撐架，3-肋板，4-煙霧發(fā)生器，5-便攜把手，6-同步觸發(fā)器Ⅰ，7-煙油箱，8-流場信號監(jiān)測控制電腦顯示器，9-流場信號監(jiān)測控制電腦主機箱，10-高速信號采集器，11-高頻流場攝相機，12-同步觸發(fā)器Ⅱ，13-延時觸發(fā)器Ⅰ，14-同步觸發(fā)器Ⅲ，15-延時觸發(fā)器Ⅱ，16-延時觸發(fā)器Ⅲ，17-延時觸發(fā)器Ⅳ，18-觸發(fā)控制電腦，19-同步觸發(fā)器Ⅳ，20-激光發(fā)生器，21-葉片，22-三向加速度傳感器Ⅰ，23-發(fā)電機，24-尾舵，25-無線信號發(fā)射器，26-塔筒，27-三向加速度傳感器Ⅱ，28-三向加速度傳感器Ⅲ，29-支撐底板，30-數(shù)據(jù)采集卡，31-插槽開關(guān)，32-插槽，33-數(shù)據(jù)卡工作指示燈，34-數(shù)據(jù)線接頭，35-數(shù)據(jù)卡集成箱，36-非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦，37-旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦，38-無線信號接受器，39-加速度傳感器(或應(yīng)變片)，40-漆包線，41-天線，42-螺栓，43-數(shù)據(jù)線接口，44-輪轂、45-延時觸發(fā)器Ⅴ，46-發(fā)電機輸出信號監(jiān)測控制電腦，47-發(fā)電機輸出信號采集器，48-恒溫負載箱。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。

如附圖1所示，本實用新型的風力機多場參數(shù)同步監(jiān)測系統(tǒng)包括測試臺架、風力機發(fā)電機組、流場監(jiān)測分系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)、非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)、發(fā)電機輸出參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)和觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)；

如附圖2所示，所述測試臺架包括風洞1、肋板3和支撐架2；所述風洞1通過螺栓固定在支撐架2上，支撐架2之間通過肋板3加固；所述風洞1為直流式風洞，風洞1為風力發(fā)電機組提供均勻穩(wěn)定的來流風速以驅(qū)動風力機葉片運轉(zhuǎn)，從而滿足測試要求；風洞1所提供風速的大小由洞體內(nèi)部的軸流式風機變頻工作實現(xiàn)；風洞1左側(cè)為氣流入口，右側(cè)為氣流出口，

所述風力機發(fā)電機組包括塔筒26、葉片21、發(fā)電機23和尾舵24；所述發(fā)電機23固定連接在塔筒26的頂端，發(fā)電機23的兩端分別與葉片21和尾舵24連接；

如附圖3所示，所述旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)包括無線信號接受器38、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦37、無線信號發(fā)射器25、加速度傳感器(或應(yīng)變片)39和漆包線40；加速度傳感器(或應(yīng)變片)39通過漆包線40與無線信號發(fā)射器25中的數(shù)據(jù)線接口43連接，無線信號發(fā)射器25不僅可將所采集到的加速度信號或應(yīng)變值信號以無線信號的方式傳遞給無線信號接受器38，風力機的葉片21在旋轉(zhuǎn)過程中，葉片21受到氣動力、離心力等復(fù)合力的作用發(fā)生振動效應(yīng)，振動效應(yīng)的產(chǎn)生使葉片表面所分布的加速度傳感器39(或應(yīng)變片)產(chǎn)生電脈沖信號，電脈沖信號通過漆包線40和數(shù)據(jù)線接口43傳遞給無線信號發(fā)射器25；無線信號發(fā)射器25通過螺栓42與風力機的輪轂44實現(xiàn)固接，并隨輪轂44和風力機的葉片21實現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)；無線信號發(fā)射器25發(fā)出的無線信號通過無線信號接受器38接收，并通過數(shù)據(jù)線傳遞給旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦37；

如附圖4所示，所述流場監(jiān)測分系統(tǒng)包括煙霧發(fā)生器4、流場信號監(jiān)測控制電腦顯示器8、流場信號監(jiān)測控制電腦主機箱9、高速信號采集器10、高頻流場攝相機11和激光發(fā)生器20，煙霧發(fā)生器4上設(shè)有便攜把手5。

如附圖5所示，所述非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)包括非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦36、數(shù)據(jù)卡集成箱35、數(shù)據(jù)采集卡30、三向加速度傳感器Ⅰ22、三向加速度傳感器Ⅱ27和三向加速度傳感器Ⅲ28。

如附圖6所示，發(fā)電機輸出參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)主要負責發(fā)電機輸出電流、電壓、電功率、電頻率等發(fā)電機實時輸出參數(shù)的監(jiān)測，該分系統(tǒng)包括發(fā)電機輸出信號監(jiān)測控制電腦46、發(fā)電機輸出信號采集器47和恒溫負載箱48。

如附圖7所示，所述觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)包括同步觸發(fā)器Ⅰ6、同步觸發(fā)器Ⅱ12、同步觸發(fā)器Ⅲ14、同步觸發(fā)器Ⅳ19、觸發(fā)控制電腦18、延時觸發(fā)器Ⅰ13、延時觸發(fā)器Ⅱ15、延時觸發(fā)器Ⅲ16、延時觸發(fā)器Ⅳ17和延時觸發(fā)器Ⅴ45。

如附圖1所示，上述分系統(tǒng)之間的整體連接關(guān)系為：所述風力機發(fā)電機組通過支撐底板29固定連接在風洞1的氣流出口端；所述流場監(jiān)測分系統(tǒng)的煙霧發(fā)生器4設(shè)置在風洞1的氣流入口端，所述激光發(fā)生器20位于風力機發(fā)電機的正后方，所述高頻流場攝相機11位于風力機發(fā)電機的葉片21的正上方，高頻流場攝相機11順序連接高速信號采集器10、流場信號監(jiān)測控制電腦主機箱9和流場信號監(jiān)測控制電腦顯示器8；

所述非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測分系統(tǒng)中的三向加速度傳感器Ⅰ22布置在發(fā)電機23頂部、所述三向加速度傳感器Ⅱ27布置在塔筒26中部、所述三向加速度傳感器Ⅲ28布置在支撐底板29頂部，傳感器通過數(shù)據(jù)線將采集到的信號傳遞給數(shù)據(jù)采集卡30，數(shù)據(jù)采集卡30通過插槽開關(guān)31和插槽32安裝在數(shù)據(jù)卡集成箱35中，數(shù)據(jù)卡集成箱35為數(shù)據(jù)采集卡30提供電源及實現(xiàn)各數(shù)據(jù)采集卡信號的同步性；數(shù)據(jù)卡集成箱35通過數(shù)據(jù)線將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦36進行數(shù)據(jù)記錄；

所述觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)中的延時觸發(fā)器Ⅰ13與高頻流場攝相機11相連，所述延時觸發(fā)器Ⅱ15與旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦37相連，所述延時觸發(fā)器Ⅲ16與非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦36相連；所述延時觸發(fā)器Ⅳ17與激光發(fā)生器20上的同步觸發(fā)器Ⅳ19相連；所述延時觸發(fā)器Ⅴ45與發(fā)電機輸出信號監(jiān)測控制電腦46相連；所述同步觸發(fā)器Ⅲ14與安裝在煙霧發(fā)生器4上的同步觸發(fā)器Ⅰ6相連；

所述延時觸發(fā)器Ⅰ13、同步觸發(fā)器Ⅲ14、延時觸發(fā)器Ⅱ15、延時觸發(fā)器Ⅲ16、延時觸發(fā)器Ⅳ17和延時觸發(fā)器Ⅴ45并聯(lián)后串聯(lián)同步觸發(fā)器Ⅱ12再與觸發(fā)控制電腦18連接；

發(fā)電機輸出信號通過發(fā)電機底端三項電源線經(jīng)塔筒26底端穿出，并與發(fā)電機輸出信號采集器47實現(xiàn)連接；發(fā)電機輸出信號采集器47通過電源線將被測量后的電能傳遞給恒溫負載箱48進行被測電能的終端消耗；發(fā)電機輸出信號采集器47通過數(shù)據(jù)線將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給發(fā)電機輸出信號監(jiān)測控制電腦46進行數(shù)據(jù)記錄。

工作原理：測試系統(tǒng)控制整體由觸發(fā)控制電腦18完成，測試開始時，測試人員通過觸發(fā)控制電腦18開啟測試指令，觸發(fā)控制電腦18收到指令后，向同步觸發(fā)器Ⅱ12發(fā)出測試指令，同步觸發(fā)器Ⅱ12接收指令后，同一時間向延時觸發(fā)器Ⅰ13、同步觸發(fā)器Ⅲ14、延時觸發(fā)器Ⅱ15、延時觸發(fā)器Ⅲ16、延時觸發(fā)器Ⅳ17和延時觸發(fā)器V45發(fā)出測試指令；同步觸發(fā)器Ⅲ14在收到測試指令后，同一時間向同步觸發(fā)器Ⅰ6發(fā)出測試指令，同步觸發(fā)器Ⅰ6收到測試指令后，激活煙霧發(fā)生器4開始噴射煙霧，所噴射煙霧在風洞1內(nèi)軸流式風機的吸力作用下隨空氣進入風洞1，并經(jīng)由風洞1出口到達風力機工作區(qū)域；根據(jù)實際測試風速可獲得油煙由噴射起到達風洞出口處所需監(jiān)測區(qū)域的時長，定義該段時長為最短延時Δt_min；煙霧持續(xù)噴射時間可人為設(shè)定，最短延時與煙霧噴射時間之合定義為最長延時Δt_max；延時觸發(fā)器Ⅰ13、延時觸發(fā)器Ⅱ15、延時觸發(fā)器Ⅲ16、延時觸發(fā)器Ⅳ17和延時觸發(fā)器V45在最短延時后同步觸發(fā)，激光發(fā)生器20、高頻流場攝相機11、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦37、非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦36、發(fā)電機輸出信號采集器46同步開啟測試并記錄數(shù)據(jù)，且應(yīng)使測試時長保持在最短延時和最長延時范圍內(nèi)。

在同步觸發(fā)器Ⅱ12向同步觸發(fā)器Ⅲ14發(fā)出測試指令的同時，向延時觸發(fā)器Ⅳ17和延時觸發(fā)器Ⅰ13發(fā)出測試指令，由于煙霧由噴射至到達風力機工作區(qū)需一定時長，故使用延時觸發(fā)器使得延后時長可人為調(diào)控。當達到延時時長后，延時觸發(fā)器Ⅳ17和延時觸發(fā)器Ⅰ13同時分別向激光發(fā)生器20和高頻流場攝相機11發(fā)出測試指令。指到測試指令后，激光發(fā)生器20發(fā)射激光到達所需測試區(qū)域，照亮測試背景，激光所覆蓋測試區(qū)域、激光亮度、激光照射時長人為可調(diào)。指到測試指令后，高頻流場攝相機11針對所需測試區(qū)域進行流場拍攝，隨高頻流場攝相機11布置位置不同，可進行不同區(qū)域流場的監(jiān)測，所獲流場照片經(jīng)相關(guān)軟件分析計算，可轉(zhuǎn)換為流場的速度特征(流速的大小和方向)、加速度特征(加速度的大小和方向)、湍流特征(湍流強弱和方向)、渦旋特征(葉片葉尖渦、附著渦、中心渦的渦量大小和方向)、流速脈動及雷諾應(yīng)力等多種流場參數(shù)。

所采用高頻流場攝相機11采用1萬張/秒量級的高頻攝相機，依本例所示高頻流場攝相機布置方式，在高頻流場攝相機監(jiān)測葉片葉尖部位流場的同時，可同步監(jiān)測葉片葉尖的振動位移，該方法單純利用高頻流場攝像機同步實現(xiàn)了葉片葉尖流場和葉尖振動位移的同步關(guān)聯(lián)性監(jiān)測，并由此為基礎(chǔ)，可實現(xiàn)流場特性與葉片振動特性的關(guān)聯(lián)性分析。

風力機的葉片21表面布置加速度傳感器(或應(yīng)變片)39，如圖3所示，具體所布傳感器類型、布置位置、布置數(shù)量可由試驗測試需求而定。加速度傳感器(或應(yīng)變片)39通過漆包線40與無線信號發(fā)射器25中的數(shù)據(jù)線接口43連接，無線信號發(fā)射器25不僅可將所采集到的加速度信號或應(yīng)變信號以無線信號的方式傳遞給無線信號接受器38，同時還可起到為加速度傳感器(或應(yīng)變片)39供電的作用。葉片21在旋轉(zhuǎn)過程中，葉片受到氣動力、離心力等復(fù)合力的作用發(fā)生振動效應(yīng)，振動效應(yīng)的產(chǎn)生使葉片表面所布應(yīng)變片花/加速度傳感器39產(chǎn)生電脈沖信號，電脈沖信號通過漆包線40和數(shù)據(jù)線接口43傳遞給無線信號發(fā)射器25，無線信號發(fā)射器25將傳感器采集到的信號以無線電波的方式傳遞出去。無線信號發(fā)射器25通過螺栓42與輪轂44實現(xiàn)固接，并隨輪轂44和葉片21實現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)。無線信號通過無線信號接受器38接收，并通過數(shù)據(jù)線傳遞給旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦37。在同步觸發(fā)器Ⅱ12向同步觸發(fā)器Ⅲ14發(fā)出測試指令的同時，向延時觸發(fā)器Ⅱ15發(fā)出測試指令，延時觸發(fā)器Ⅱ15在設(shè)定的延時后，向旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦37發(fā)出測試指令，控制電腦37開始記錄加速度信號或應(yīng)變值信號。除直接采集到的加速度信號(加速度大小和方向)、應(yīng)變信號(應(yīng)變的大小和方向)，將加速度信號或應(yīng)變值信號經(jīng)相關(guān)軟件分析和計算，可經(jīng)換為對應(yīng)部件的模態(tài)振型(振動方式、最大振動位移點、節(jié)線)、共振頻率、阻尼、阻尼比、應(yīng)力值(應(yīng)力的大小和方向)。

在同步觸發(fā)器Ⅱ12向同步觸發(fā)器Ⅲ14發(fā)出測試指令的同時，同時向延時觸發(fā)器Ⅲ16發(fā)出測試指令，延時觸發(fā)器Ⅲ16在設(shè)定的延時后，向非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦36發(fā)出測試指令，非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)監(jiān)測控制電腦36開始記錄加速度/應(yīng)變信號。除直接采集到的加速度信號(加速度大小和方向)、應(yīng)變信號(應(yīng)變的大小和方向)，將加速度信號或應(yīng)變值信號經(jīng)相關(guān)軟件分析和計算，可經(jīng)換為對應(yīng)部件的模態(tài)振型(振動方式、最大振動位移點、節(jié)線)、共振頻率、阻尼、阻尼比、應(yīng)力值(應(yīng)力的大小和方向)。

在同步觸發(fā)器Ⅱ12向同步觸發(fā)器Ⅲ14發(fā)出測試指令的同時，同時向延時觸發(fā)器Ⅴ45發(fā)出測試指令，延時觸發(fā)器Ⅴ45在設(shè)定的延時后，向發(fā)電機輸出信號監(jiān)測控制電腦46發(fā)出測試指令，發(fā)電機輸出信號監(jiān)測控制電腦46開始記錄電流、電壓、電功率、電頻率等發(fā)電機輸出參數(shù)。

本實用新型的風力機多場參數(shù)同步監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)風力機流場信號、葉片振動位移信號、葉片應(yīng)變/加速度信號、發(fā)電機應(yīng)變/加速度信號、塔筒應(yīng)變/加速度信號、支撐底板應(yīng)變/加速度信號的同步監(jiān)測，以所獲直接測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)相關(guān)軟件分析和計算，可綜合獲得同一時刻流場的速度特征(流速的大小和方向)、加速度特征(加速度的大小和方向)、湍流特征(湍流強弱和方向)、渦旋特征(葉片葉尖渦、附著渦、中心渦的渦量大小和方向)、流速脈動、雷諾應(yīng)力；葉片/發(fā)電機/塔筒/支撐底板的加速度信號(加速度大小和方向)、模態(tài)振型(振動方式、最大振動位移點、節(jié)線)、共振頻率、阻尼、阻尼比、應(yīng)變信號(應(yīng)變的大小和方向)、應(yīng)力值(應(yīng)力的大小和方向)；發(fā)電機輸出電壓、電流、電頻率、功率參數(shù)，為風力機流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)、發(fā)電機輸出參數(shù)的關(guān)聯(lián)性分析提供試驗支撐，為相關(guān)的數(shù)值仿真、部件優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等設(shè)計工作的可靠性論證提供可靠的試驗數(shù)據(jù)，以解決現(xiàn)今風力機多用途化發(fā)展過程中，在機理研究、產(chǎn)品研發(fā)、后期維護中急需進行風力機流場參數(shù)、結(jié)構(gòu)動力學參數(shù)、發(fā)電機輸出參數(shù)關(guān)聯(lián)性試驗，而無現(xiàn)行同步試驗測試系統(tǒng)的瓶頸問題。

綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。