磁致伸缩传感器系统和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102788652A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102788652A(43)申请公布日2012.11.21(21)申请号201210155108.9(22)申请日2012.05.18(30)优先权数据13/1122142011.05.20US(71)申请人通用电气公司地址美国纽约州(72)发明人P.T.西皮拉K.R.戈雷M.K.鲍勒S.H.施拉姆C.M.西勒(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司72001代理人柯广华朱海煜(51)Int.Cl.G01L1/12(2006.01)F03D11/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书88页页附图附图1212页(54)发明名称磁致伸缩传感器系统和方法(57)摘要本发明名称为“磁致伸缩传感器系统和方法”。一种用于感测风力涡轮转子轴上的力的、基于磁致伸缩的传感器系统，风力涡轮转子轴具有对磁致伸缩敏感的多个局部磁化畴。该传感器系统包括至少两组第一磁力仪和第二磁力仪。可以利用来自至少两组第一磁力仪和第二磁力仪的信号来确定正在施加于风力涡轮转子轴上的扭转力或线性力。CN1027865ACN102788652A权利要求书1/1页1.一种用于感测具有对磁场敏感的多个局部磁化畴(135)的风力涡轮转子轴(104)上的力的传感器系统(140)，所述传感器系统(140)包括至少两组第一(142)磁力仪和第二(144)磁力仪，其中可以利用来自所述至少两组第一磁力仪和第二磁力仪的信号来确定正在施加于所述风力涡轮转子轴上的扭转力或线性力。2.如权利要求1所述的传感器系统，其中，所述至少两组第一磁力仪和第二磁力仪各设在所述磁化畴的其中之一上。3.如权利要求1所述的传感器系统，包括：读出电子器件(146、148、150、152)；通信系统(178、184)；供电源单元(172、176、182)；以及可选地微控制器(170)。4.如权利要求3所述的传感器系统，包括用于确定温度变化的至少一个传感器或用于确定背景磁场的至少一个背景传感器。5.如权利要求3所述的传感器系统，其中，由所述读出电子器件或由所述微控制器来执行温度补偿。6.如权利要求3所述的传感器系统，其中，所述供电源单元经由电力线、经电感耦合或光链路以无线方式，或经由电池向所述传感器系统供电。7.如权利要求3所述的传感器系统，其中，所述通信系统配置成收集数据并以无线方式或通过导线将所述数据转发到可编程逻辑控制器(180)。8.如权利要求7所述的传感器系统，其中，所述可编程逻辑控制器(PLC)或所述微控制器配置成对于每组磁力仪，从所述第一磁力仪和第二磁力仪的其中之一的信号减去所述第一磁力仪和第二磁力仪中另一个的信号，以获取每组磁力仪的校正的磁致伸缩信号。9.如权利要求8所述的传感器系统，包括四组第一磁力仪和第二磁力仪，每组设为沿着所述磁化畴的其中之一内的平面、相对相邻的组成大约90度。10.根据权利要求9所述的传感器系统，其中，所述可编程逻辑控制器或所述微控制器配置成：将一组磁力仪的所述校正的磁致伸缩信号加上绕所述转子轴约180度设置的另一组磁力仪的所述校正的磁致伸缩信号，以确定正在施加于所述转子轴上的实时扭转力；以及从一组磁力仪的所述校正的磁致伸缩信号减去绕所述转子轴约180度设置的另一组磁力仪的所述校正的磁致伸缩信号，以确定正在施加于所述转子轴上的实时线性力。2CN102788652A说明书1/8页磁致伸缩传感器系统和方法技术领域[0001]本发明涉及一种磁致伸缩传感器系统和方法，以及更具体来说涉及用于与风力涡轮一起使用的磁致伸缩传感器系统和方法。背景技术[0002]风力涡轮是公知的。有两种基本类型的商用风力涡轮，即垂直轴风力涡轮和水平轴风力涡轮。大多数水平轴风力涡轮包括塔架、短舱、多个转子叶片和发电机。该塔架可以与电塔相似，或它可以是钢管塔架。该短舱是包含风力涡轮的内部工作件(innerworking)的坚固中空壳体，这些内部工作件包括低速旋转轴和齿轮箱。它还包括转子叶片节距控制和偏航驱动，其控制涡轮相对于风的位置。该短舱还提供转子叶片的锚点。发电机将收集的风能转换成电力。[0003]风力涡轮经受若干形式的力。确切地来说，风力涡轮能够经受线性力以及扭转力。高速风和风向改变可能对风力涡轮产生负荷。对风力涡轮的过量负荷可能对涡轮的组件产生损坏，例如破裂，或可能导致灾难性故障。[0004]在现有技术中需要一种用于确定正在施加于风力涡轮上的实时力的系统和方法。发明内容[0005]本发明的实施例包括一种用于感测风力涡轮转子轴上的力的、基于磁致伸缩的传感器系统，风力涡轮转子轴具有对磁致伸缩敏感的多个局部磁化畴。该基于磁致伸缩的传感器系统包括至少两组第一磁力仪和第二磁力仪，每组位