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挑戰(zhàn)及任務(wù)

現(xiàn)如今，發(fā)電領(lǐng)域的競爭十分激烈。如何戰(zhàn)勝其他類型的發(fā)電裝置，脫穎而出，是對風(fēng)力渦輪機(jī)的一大挑戰(zhàn)。因此，在利用風(fēng)能發(fā)電時(shí)，盡可能地保持低損耗是非常重要的。

轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計(jì)在這里起著重要的作用，它的設(shè)計(jì)必須盡可能少地產(chǎn)生施加制動效應(yīng)的渦流。測量轉(zhuǎn)子葉片的加速度可以幫助轉(zhuǎn)子葉片上的渦流形成，因?yàn)檫@些轉(zhuǎn)子葉片是振動的。

現(xiàn)在的任務(wù)就是開發(fā)一個(gè)測量系統(tǒng)，檢測發(fā)生的振動并將其傳輸?shù)皆u估系統(tǒng)。要特別注意的是，由于存在高電壓和高電流，所有電氣傳感器無法提供可靠的數(shù)據(jù)，因此無法使用。

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解決方法

光纖測量系統(tǒng)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，它能提供可靠的測量值，不受發(fā)生的干擾變量的影響。測量頭（圖2）安裝在轉(zhuǎn)子葉片上，光纖電纜沿轉(zhuǎn)子葉片導(dǎo)向輪轂。系統(tǒng)裝有激光源和評估電子設(shè)備的控制器（圖3）。

圖2：MEMS加速度傳感器

圖3：光纖控制器

評估單元提供與100mV/g加速度成比例的模擬信號，用以進(jìn)一步處理，記錄轉(zhuǎn)子葉片位置和速度，測量的最大加速度為50g。獲得的數(shù)據(jù)用于優(yōu)化不同風(fēng)力條件下的葉片形狀和轉(zhuǎn)子葉片位置。

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測量原理

圖4: MEMS傳感器截面

圖.5: 反射光束的不同光強(qiáng)度

其核心是具有反射表面的MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）。入射光束通過棱鏡引導(dǎo)到鏡子上，使反射光束以最大強(qiáng)度耦合到返回的光纖中。如果鏡子通過從外部作用的加速度改變其軸線，則反射光束會偏轉(zhuǎn)，并且在評估單元中測量的光強(qiáng)度會降低。光強(qiáng)度的降低與從外部作用的加速度成正比。

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重要數(shù)據(jù)

審核編輯 黃昊宇