本實(shí)用新型涉及風(fēng)力機(jī)多場(chǎng)參數(shù)協(xié)同測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)的同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著世界化石能源耗竭的加劇，風(fēng)能無(wú)疑將成為人類未來(lái)能源開發(fā)的主體之一。風(fēng)力機(jī)在復(fù)雜自然環(huán)境中的多用途性(如工礦企業(yè)通風(fēng)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(guó)關(guān)注，已成為風(fēng)能開發(fā)利用中新型的熱點(diǎn)。然而，風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)間強(qiáng)烈的相互作用機(jī)制，嚴(yán)重制約著風(fēng)力機(jī)多用途化過(guò)程中的使用壽命和輸出功率提升。故風(fēng)力機(jī)研發(fā)領(lǐng)域急待風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)同步測(cè)試方法和系統(tǒng)的誕生，以作為風(fēng)力機(jī)多用途化深入發(fā)展適應(yīng)性機(jī)型開發(fā)中基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品研發(fā)和檢測(cè)、后期運(yùn)行中健康監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面的技術(shù)支撐。

風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)和發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)協(xié)同測(cè)試技術(shù)屬于風(fēng)力機(jī)研發(fā)領(lǐng)域新型的測(cè)試技術(shù)，是風(fēng)力機(jī)多場(chǎng)參數(shù)耦合試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)技術(shù)支撐，是高性能風(fēng)力機(jī)研發(fā)的基礎(chǔ)條件和成品測(cè)驗(yàn)手段，是近年來(lái)隨著風(fēng)力機(jī)多用途化對(duì)風(fēng)力機(jī)多場(chǎng)參數(shù)相互作用機(jī)理深入探究渴求應(yīng)運(yùn)而生的新型測(cè)試技術(shù)。由于之前無(wú)線旋轉(zhuǎn)遙測(cè)設(shè)備、高頻流場(chǎng)攝像機(jī)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(fēng)力機(jī)方面的流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)同步監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)問(wèn)世。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種風(fēng)力機(jī)多場(chǎng)參數(shù)同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)和發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)的同步監(jiān)測(cè)，為風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)和發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)的關(guān)聯(lián)性分析提供測(cè)試系統(tǒng)支撐。

一種風(fēng)力機(jī)多場(chǎng)參數(shù)同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括測(cè)試臺(tái)架、風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組、流場(chǎng)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)、非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)和觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)；

所述測(cè)試臺(tái)架為風(fēng)洞，所述風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組位于風(fēng)洞的氣流出口端，所述流場(chǎng)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)向風(fēng)洞氣流入口端噴入煙霧，并監(jiān)測(cè)葉片葉尖部位流場(chǎng)，同步監(jiān)測(cè)葉片葉尖的振動(dòng)位移，實(shí)現(xiàn)葉片葉尖流場(chǎng)和葉尖振動(dòng)位移的同步關(guān)聯(lián)性監(jiān)測(cè)；所述旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)采集風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組上葉片的加速度信號(hào)或應(yīng)變信號(hào)，將加速度信號(hào)或應(yīng)變信號(hào)經(jīng)換為對(duì)應(yīng)部件的模態(tài)振型(振動(dòng)方式、最大振動(dòng)位移點(diǎn)、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(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)采集風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組上固定部位的加速度或應(yīng)變信號(hào)，除直接采集到的加速度信號(hào)(加速度大小和方向)、應(yīng)變信號(hào)(應(yīng)變的大小和方向)，將加速度信號(hào)和應(yīng)變信號(hào)經(jīng)換為對(duì)應(yīng)部件的模態(tài)振型(振動(dòng)方式、最大振動(dòng)位移點(diǎn)、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(jī)輸出參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)記錄風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)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(shí)現(xiàn)各個(gè)分系統(tǒng)的工作時(shí)序控制。

進(jìn)一步地，所述測(cè)試臺(tái)架包括風(fēng)洞和支撐架；所述風(fēng)洞固定連接在支撐架上；所述風(fēng)洞為直流式風(fēng)洞，風(fēng)洞為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供均勻穩(wěn)定的來(lái)流風(fēng)速以驅(qū)動(dòng)風(fēng)力機(jī)葉片運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)洞所提供風(fēng)速的大小由洞體內(nèi)部的軸流式風(fēng)機(jī)變頻工作實(shí)現(xiàn)。

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

所述旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)包括無(wú)線信號(hào)接受器、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦、無(wú)線信號(hào)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(guò)漆包線與無(wú)線信號(hào)發(fā)射器中的數(shù)據(jù)線接口連接，無(wú)線信號(hào)發(fā)射器不僅可將所采集到的加速度信號(hào)(或應(yīng)變值信號(hào))以無(wú)線信號(hào)的方式傳遞給無(wú)線信號(hào)接受器，風(fēng)力機(jī)的葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，葉片受到氣動(dòng)力、離心力等復(fù)合力的作用發(fā)生振動(dòng)效應(yīng)，振動(dòng)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(hào)，電脈沖信號(hào)通過(guò)漆包線和數(shù)據(jù)線接口傳遞給無(wú)線信號(hào)發(fā)射器；無(wú)線信號(hào)發(fā)射器通過(guò)螺栓與風(fēng)力機(jī)的輪轂實(shí)現(xiàn)固接，并隨輪轂和風(fēng)力機(jī)的葉片實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)；無(wú)線信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的無(wú)線信號(hào)通過(guò)無(wú)線信號(hào)接受器接收，并通過(guò)數(shù)據(jù)線傳遞給旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦；

所述流場(chǎng)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)包括煙霧發(fā)生器、流場(chǎng)信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦顯示器、流場(chǎng)信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦主機(jī)箱、高速信號(hào)采集器、高頻流場(chǎng)攝相機(jī)和激光發(fā)生器；

所述非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)包括非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)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(jī)輸出參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)負(fù)責(zé)發(fā)電機(jī)輸出電流、電壓、電功率、電頻率等發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)輸出參數(shù)的監(jiān)測(cè)，該分系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦、發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)采集器和恒溫負(fù)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(shí)觸發(fā)器Ⅰ、延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ、延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ、延時(shí)觸發(fā)器Ⅳ和延時(shí)觸發(fā)器Ⅴ。

進(jìn)一步地，上述分系統(tǒng)之間的整體連接關(guān)系為：所述風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組通過(guò)支撐底板固定連接在風(fēng)洞的氣流出口端；所述流場(chǎng)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)的煙霧發(fā)生器設(shè)置在風(fēng)洞的氣流入口端，所述激光發(fā)生器位于風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)的正后方，所述高頻流場(chǎng)攝相機(jī)位于風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)的葉片的正上方，高頻流場(chǎng)攝相機(jī)順序連接高速信號(hào)采集器、流場(chǎng)信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦主機(jī)箱和流場(chǎng)信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦顯示器；

所述非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)中的三向加速度傳感器Ⅰ布置在發(fā)電機(jī)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(guò)數(shù)據(jù)線將采集到的信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)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(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)采集卡信號(hào)的同步性；數(shù)據(jù)卡集成箱通過(guò)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(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄；

所述觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)中的延時(shí)觸發(fā)器Ⅰ與高頻流場(chǎng)攝相機(jī)相連，所述延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ與旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦相連，所述延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ與非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦相連；所述延時(shí)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(shí)觸發(fā)器Ⅴ與發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)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(shí)觸發(fā)器Ⅰ、同步觸發(fā)器Ⅲ、延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ、延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ、延時(shí)觸發(fā)器Ⅳ和延時(shí)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(jī)輸出信號(hào)通過(guò)發(fā)電機(jī)底端三項(xiàng)電源線經(jīng)塔筒底端穿出，并與發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)采集器實(shí)現(xiàn)連接；發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)采集器通過(guò)電源線將被測(cè)量后的電能傳遞給恒溫負(fù)載箱進(jìn)行被測(cè)電能的終端消耗；發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)采集器通過(guò)數(shù)據(jù)線將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。

進(jìn)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(jìn)行應(yīng)變值測(cè)量。

進(jìn)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(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、葉片/發(fā)電機(jī)/塔筒/地基結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)的同步監(jiān)測(cè)，為風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)的關(guān)聯(lián)性分析提供測(cè)試系統(tǒng)支撐，填補(bǔ)風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)同步監(jiān)測(cè)類設(shè)備的空白。

2、本實(shí)用新型利用同一高頻流場(chǎng)攝相機(jī)在監(jiān)測(cè)流場(chǎng)參數(shù)的同時(shí)獲得葉片的振動(dòng)位移，流場(chǎng)攝像機(jī)采用速度為1萬(wàn)張/秒的高頻流場(chǎng)攝相機(jī)，以圖2中所示高頻流場(chǎng)攝相機(jī)與葉片的相對(duì)位置布置方式為例，在高頻流場(chǎng)攝相機(jī)捕獲葉片葉尖流場(chǎng)參數(shù)的同時(shí)，可利用相機(jī)的高頻拍攝特性捕獲葉片葉尖的瞬態(tài)振動(dòng)位移。

3、本實(shí)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(cè)試精度高。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的整體系統(tǒng)組成示意圖；

圖2為本實(shí)用新型測(cè)試臺(tái)架與風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖

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

圖5為本實(shí)用新型非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本實(shí)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(fēng)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(chǎng)信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦顯示器，9-流場(chǎng)信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦主機(jī)箱，10-高速信號(hào)采集器，11-高頻流場(chǎng)攝相機(jī)，12-同步觸發(fā)器Ⅱ，13-延時(shí)觸發(fā)器Ⅰ，14-同步觸發(fā)器Ⅲ，15-延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ，16-延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ，17-延時(shí)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(jī)，24-尾舵，25-無(wú)線信號(hào)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(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦，37-旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦，38-無(wú)線信號(hào)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(shí)觸發(fā)器Ⅴ，46-發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦，47-發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)采集器，48-恒溫負(fù)載箱。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

如附圖1所示，本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)多場(chǎng)參數(shù)同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括測(cè)試臺(tái)架、風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組、流場(chǎng)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)、非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)監(jiān)測(cè)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(cè)試臺(tái)架包括風(fēng)洞1、肋板3和支撐架2；所述風(fēng)洞1通過(guò)螺栓固定在支撐架2上，支撐架2之間通過(guò)肋板3加固；所述風(fēng)洞1為直流式風(fēng)洞，風(fēng)洞1為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供均勻穩(wěn)定的來(lái)流風(fēng)速以驅(qū)動(dòng)風(fēng)力機(jī)葉片運(yùn)轉(zhuǎn)，從而滿足測(cè)試要求；風(fēng)洞1所提供風(fēng)速的大小由洞體內(nèi)部的軸流式風(fēng)機(jī)變頻工作實(shí)現(xiàn)；風(fēng)洞1左側(cè)為氣流入口，右側(cè)為氣流出口，

所述風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組包括塔筒26、葉片21、發(fā)電機(jī)23和尾舵24；所述發(fā)電機(jī)23固定連接在塔筒26的頂端，發(fā)電機(jī)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(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)包括無(wú)線信號(hào)接受器38、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦37、無(wú)線信號(hào)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(guò)漆包線40與無(wú)線信號(hào)發(fā)射器25中的數(shù)據(jù)線接口43連接，無(wú)線信號(hào)發(fā)射器25不僅可將所采集到的加速度信號(hào)或應(yīng)變值信號(hào)以無(wú)線信號(hào)的方式傳遞給無(wú)線信號(hào)接受器38，風(fēng)力機(jī)的葉片21在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，葉片21受到氣動(dòng)力、離心力等復(fù)合力的作用發(fā)生振動(dòng)效應(yīng)，振動(dòng)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(hào)，電脈沖信號(hào)通過(guò)漆包線40和數(shù)據(jù)線接口43傳遞給無(wú)線信號(hào)發(fā)射器25；無(wú)線信號(hào)發(fā)射器25通過(guò)螺栓42與風(fēng)力機(jī)的輪轂44實(shí)現(xiàn)固接，并隨輪轂44和風(fēng)力機(jī)的葉片21實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)；無(wú)線信號(hào)發(fā)射器25發(fā)出的無(wú)線信號(hào)通過(guò)無(wú)線信號(hào)接受器38接收，并通過(guò)數(shù)據(jù)線傳遞給旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦37；

如附圖4所示，所述流場(chǎng)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)包括煙霧發(fā)生器4、流場(chǎng)信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦顯示器8、流場(chǎng)信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦主機(jī)箱9、高速信號(hào)采集器10、高頻流場(chǎng)攝相機(jī)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(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)包括非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)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(jī)輸出參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)發(fā)電機(jī)輸出電流、電壓、電功率、電頻率等發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)輸出參數(shù)的監(jiān)測(cè)，該分系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦46、發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)采集器47和恒溫負(fù)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(shí)觸發(fā)器Ⅰ13、延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ15、延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ16、延時(shí)觸發(fā)器Ⅳ17和延時(shí)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(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)組通過(guò)支撐底板29固定連接在風(fēng)洞1的氣流出口端；所述流場(chǎng)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)的煙霧發(fā)生器4設(shè)置在風(fēng)洞1的氣流入口端，所述激光發(fā)生器20位于風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)的正后方，所述高頻流場(chǎng)攝相機(jī)11位于風(fēng)力機(jī)發(fā)電機(jī)的葉片21的正上方，高頻流場(chǎng)攝相機(jī)11順序連接高速信號(hào)采集器10、流場(chǎng)信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦主機(jī)箱9和流場(chǎng)信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦顯示器8；

所述非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)分系統(tǒng)中的三向加速度傳感器Ⅰ22布置在發(fā)電機(jī)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(guò)數(shù)據(jù)線將采集到的信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采集卡30，數(shù)據(jù)采集卡30通過(guò)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(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)采集卡信號(hào)的同步性；數(shù)據(jù)卡集成箱35通過(guò)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(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦36進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄；

所述觸發(fā)集成控制分系統(tǒng)中的延時(shí)觸發(fā)器Ⅰ13與高頻流場(chǎng)攝相機(jī)11相連，所述延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ15與旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦37相連，所述延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ16與非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦36相連；所述延時(shí)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(shí)觸發(fā)器Ⅴ45與發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)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(shí)觸發(fā)器Ⅰ13、同步觸發(fā)器Ⅲ14、延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ15、延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ16、延時(shí)觸發(fā)器Ⅳ17和延時(shí)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(jī)輸出信號(hào)通過(guò)發(fā)電機(jī)底端三項(xiàng)電源線經(jīng)塔筒26底端穿出，并與發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)采集器47實(shí)現(xiàn)連接；發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)采集器47通過(guò)電源線將被測(cè)量后的電能傳遞給恒溫負(fù)載箱48進(jìn)行被測(cè)電能的終端消耗；發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)采集器47通過(guò)數(shù)據(jù)線將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦46進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。

工作原理：測(cè)試系統(tǒng)控制整體由觸發(fā)控制電腦18完成，測(cè)試開始時(shí)，測(cè)試人員通過(guò)觸發(fā)控制電腦18開啟測(cè)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(cè)試指令，同步觸發(fā)器Ⅱ12接收指令后，同一時(shí)間向延時(shí)觸發(fā)器Ⅰ13、同步觸發(fā)器Ⅲ14、延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ15、延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ16、延時(shí)觸發(fā)器Ⅳ17和延時(shí)觸發(fā)器V45發(fā)出測(cè)試指令；同步觸發(fā)器Ⅲ14在收到測(cè)試指令后，同一時(shí)間向同步觸發(fā)器Ⅰ6發(fā)出測(cè)試指令，同步觸發(fā)器Ⅰ6收到測(cè)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(fēng)洞1內(nèi)軸流式風(fēng)機(jī)的吸力作用下隨空氣進(jìn)入風(fēng)洞1，并經(jīng)由風(fēng)洞1出口到達(dá)風(fēng)力機(jī)工作區(qū)域；根據(jù)實(shí)際測(cè)試風(fēng)速可獲得油煙由噴射起到達(dá)風(fēng)洞出口處所需監(jiān)測(cè)區(qū)域的時(shí)長(zhǎng)，定義該段時(shí)長(zhǎng)為最短延時(shí)Δt_min；煙霧持續(xù)噴射時(shí)間可人為設(shè)定，最短延時(shí)與煙霧噴射時(shí)間之合定義為最長(zhǎng)延時(shí)Δt_max；延時(shí)觸發(fā)器Ⅰ13、延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ15、延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ16、延時(shí)觸發(fā)器Ⅳ17和延時(shí)觸發(fā)器V45在最短延時(shí)后同步觸發(fā)，激光發(fā)生器20、高頻流場(chǎng)攝相機(jī)11、旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦37、非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦36、發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)采集器46同步開啟測(cè)試并記錄數(shù)據(jù)，且應(yīng)使測(cè)試時(shí)長(zhǎng)保持在最短延時(shí)和最長(zhǎng)延時(shí)范圍內(nèi)。

在同步觸發(fā)器Ⅱ12向同步觸發(fā)器Ⅲ14發(fā)出測(cè)試指令的同時(shí)，向延時(shí)觸發(fā)器Ⅳ17和延時(shí)觸發(fā)器Ⅰ13發(fā)出測(cè)試指令，由于煙霧由噴射至到達(dá)風(fēng)力機(jī)工作區(qū)需一定時(shí)長(zhǎng)，故使用延時(shí)觸發(fā)器使得延后時(shí)長(zhǎng)可人為調(diào)控。當(dāng)達(dá)到延時(shí)時(shí)長(zhǎng)后，延時(shí)觸發(fā)器Ⅳ17和延時(shí)觸發(fā)器Ⅰ13同時(shí)分別向激光發(fā)生器20和高頻流場(chǎng)攝相機(jī)11發(fā)出測(cè)試指令。指到測(cè)試指令后，激光發(fā)生器20發(fā)射激光到達(dá)所需測(cè)試區(qū)域，照亮測(cè)試背景，激光所覆蓋測(cè)試區(qū)域、激光亮度、激光照射時(shí)長(zhǎng)人為可調(diào)。指到測(cè)試指令后，高頻流場(chǎng)攝相機(jī)11針對(duì)所需測(cè)試區(qū)域進(jìn)行流場(chǎng)拍攝，隨高頻流場(chǎng)攝相機(jī)11布置位置不同，可進(jìn)行不同區(qū)域流場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，所獲流場(chǎng)照片經(jīng)相關(guān)軟件分析計(jì)算，可轉(zhuǎn)換為流場(chǎng)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(qiáng)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(dòng)及雷諾應(yīng)力等多種流場(chǎng)參數(shù)。

所采用高頻流場(chǎng)攝相機(jī)11采用1萬(wàn)張/秒量級(jí)的高頻攝相機(jī)，依本例所示高頻流場(chǎng)攝相機(jī)布置方式，在高頻流場(chǎng)攝相機(jī)監(jiān)測(cè)葉片葉尖部位流場(chǎng)的同時(shí)，可同步監(jiān)測(cè)葉片葉尖的振動(dòng)位移，該方法單純利用高頻流場(chǎng)攝像機(jī)同步實(shí)現(xiàn)了葉片葉尖流場(chǎng)和葉尖振動(dòng)位移的同步關(guān)聯(lián)性監(jiān)測(cè)，并由此為基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)特性與葉片振動(dòng)特性的關(guān)聯(lián)性分析。

風(fēng)力機(jī)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(yàn)測(cè)試需求而定。加速度傳感器(或應(yīng)變片)39通過(guò)漆包線40與無(wú)線信號(hào)發(fā)射器25中的數(shù)據(jù)線接口43連接，無(wú)線信號(hào)發(fā)射器25不僅可將所采集到的加速度信號(hào)或應(yīng)變信號(hào)以無(wú)線信號(hào)的方式傳遞給無(wú)線信號(hào)接受器38，同時(shí)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(guò)程中，葉片受到氣動(dòng)力、離心力等復(fù)合力的作用發(fā)生振動(dòng)效應(yīng)，振動(dòng)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(hào)，電脈沖信號(hào)通過(guò)漆包線40和數(shù)據(jù)線接口43傳遞給無(wú)線信號(hào)發(fā)射器25，無(wú)線信號(hào)發(fā)射器25將傳感器采集到的信號(hào)以無(wú)線電波的方式傳遞出去。無(wú)線信號(hào)發(fā)射器25通過(guò)螺栓42與輪轂44實(shí)現(xiàn)固接，并隨輪轂44和葉片21實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)。無(wú)線信號(hào)通過(guò)無(wú)線信號(hào)接受器38接收，并通過(guò)數(shù)據(jù)線傳遞給旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)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(cè)試指令的同時(shí)，向延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ15發(fā)出測(cè)試指令，延時(shí)觸發(fā)器Ⅱ15在設(shè)定的延時(shí)后，向旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦37發(fā)出測(cè)試指令，控制電腦37開始記錄加速度信號(hào)或應(yīng)變值信號(hào)。除直接采集到的加速度信號(hào)(加速度大小和方向)、應(yīng)變信號(hào)(應(yīng)變的大小和方向)，將加速度信號(hào)或應(yīng)變值信號(hào)經(jīng)相關(guān)軟件分析和計(jì)算，可經(jīng)換為對(duì)應(yīng)部件的模態(tài)振型(振動(dòng)方式、最大振動(dòng)位移點(diǎn)、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(cè)試指令的同時(shí)，同時(shí)向延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ16發(fā)出測(cè)試指令，延時(shí)觸發(fā)器Ⅲ16在設(shè)定的延時(shí)后，向非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦36發(fā)出測(cè)試指令，非旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)監(jiān)測(cè)控制電腦36開始記錄加速度/應(yīng)變信號(hào)。除直接采集到的加速度信號(hào)(加速度大小和方向)、應(yīng)變信號(hào)(應(yīng)變的大小和方向)，將加速度信號(hào)或應(yīng)變值信號(hào)經(jīng)相關(guān)軟件分析和計(jì)算，可經(jīng)換為對(duì)應(yīng)部件的模態(tài)振型(振動(dòng)方式、最大振動(dòng)位移點(diǎn)、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(cè)試指令的同時(shí)，同時(shí)向延時(shí)觸發(fā)器Ⅴ45發(fā)出測(cè)試指令，延時(shí)觸發(fā)器Ⅴ45在設(shè)定的延時(shí)后，向發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦46發(fā)出測(cè)試指令，發(fā)電機(jī)輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)控制電腦46開始記錄電流、電壓、電功率、電頻率等發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)。

本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)多場(chǎng)參數(shù)同步監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)信號(hào)、葉片振動(dòng)位移信號(hào)、葉片應(yīng)變/加速度信號(hào)、發(fā)電機(jī)應(yīng)變/加速度信號(hào)、塔筒應(yīng)變/加速度信號(hào)、支撐底板應(yīng)變/加速度信號(hào)的同步監(jiān)測(cè)，以所獲直接測(cè)試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)相關(guān)軟件分析和計(jì)算，可綜合獲得同一時(shí)刻流場(chǎng)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(qiáng)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(dòng)、雷諾應(yīng)力；葉片/發(fā)電機(jī)/塔筒/支撐底板的加速度信號(hào)(加速度大小和方向)、模態(tài)振型(振動(dòng)方式、最大振動(dòng)位移點(diǎn)、節(jié)線)、共振頻率、阻尼、阻尼比、應(yīng)變信號(hào)(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(jī)輸出電壓、電流、電頻率、功率參數(shù)，為風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)的關(guān)聯(lián)性分析提供試驗(yàn)支撐，為相關(guān)的數(shù)值仿真、部件優(yōu)化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)等設(shè)計(jì)工作的可靠性論證提供可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以解決現(xiàn)今風(fēng)力機(jī)多用途化發(fā)展過(guò)程中，在機(jī)理研究、產(chǎn)品研發(fā)、后期維護(hù)中急需進(jìn)行風(fēng)力機(jī)流場(chǎng)參數(shù)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、發(fā)電機(jī)輸出參數(shù)關(guān)聯(lián)性試驗(yàn)，而無(wú)現(xiàn)行同步試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)的瓶頸問(wèn)題。

綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。