CN104583747A - 采用光纤传感技术的机架底脚载荷测量系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于光纤光栅(FBG)的传感器用作确定发电机机架底脚载荷的应变传感元件。三个FBG可串联使用，以构成一个基本的机架底脚载荷模块(FFL模块)。在发电机机架角落处的每块竖向角撑板上固定两个模块，其中一个模块在角撑板的正面上，另一个模块在角撑板的背面上。因此，每块角撑板可装设有六个FBG应变计或传感器。有选择地使用发电机的四角之中的每个角处的角撑板。对于双极发电机，可以使用每个角处的前三块角撑板，对于四极发电机，可以使用前四块角撑板。

Description

采用光纤传感技术的机架底脚载荷测量系统
技术领域
本发明涉及发电机领域，尤其涉及涡轮驱动发电机机架底脚载荷的监测。
背景技术
用于能量转换的涡轮驱动发电机(或称涡轮发电机)包括机架结构，通常情况下，该机架结构安装在为发电机提供必要的结构支撑的混凝土基础上。沿机架的各部分通常有一个或多个底脚，用于帮助把发电机机架的载荷传递到基础上。通常情况下，发电机底脚支撑的重量通过垫片组、座板和灰浆层传递到基础上。在安装和维护过程中，通过改变垫片组的厚度，能够使发电机和涡轮之间对正位置。在安装过程中浇铸到基础上的座板为发电机提供稳固的支撑底座。通常情况下，可延至机架全长的机架底脚一致地承担载荷，使用不同厚度的垫片组的目的仅是为了实现发电机与涡轮的最终对位。因此，定子铁心重量和电气载荷由发电机的中央部分承担，而机架端部支撑轴承中的转子。
为了最大限度地减小发电机轴的轴承跨距并提高刚度，转子轴承可由机架结构每端的相应托架支撑，而不是由外部轴承支座支撑。这种轴承布置形式意味着发电机端部的机架底脚应为转子轴和轴承提供稳固的支撑。过去，曾经在机架筋板(或角撑板)上使用机电式应变计，以测量每个底脚上的载荷分布，并针对动态轴承负荷使底脚的位置最佳化。使用基于机架挠度的载荷分布模式来正确分布机架底脚上的载荷。具体而言，在位于机架结构的角落附近的一块或多块角撑板上使用了一个或多个机电式应变计；正是这些竖向角撑板在角落处承担机架的重量。
以上述方式使用机电式应变计存在一些可靠性和操作限制。首先，通常情况下，标准的机电式应变计通过吸水水泥固结到角撑板基底上，而吸水水泥有时可能失效。即使很仔细地在应变计上涂一层密封剂以防止湿气侵入，但是水泥的固结寿命也可能仅有短短的12-18个月。因此，对于过去利用机架底脚承担载荷的发电机来说，需要拆下老旧的应变计，并安装新的应变计，以便将来监测机架底脚上的载荷。
而且，即使对于有经验的技术人员来说，标准机电式应变计的安装也很费时。有经验的现场工作人员安装标准应变计所需的时间大约为每个应变计需要1小时。因此，例如，典型的四极发电机安装工作可能包括在角撑板上正确安装多达64个应变计，因而需要很长的安装时间。
而且，从设计上来说，通常情况下，每个标准应变计需要3根线才能进行测量。对于一台四极发电机，可能需要从发电机向应变计的模拟连接器连接多达256根线。完成这些连接也需要大量时间，然后才能实现最终的测量。
因此，需要以快速、高效、精确、并能确保长期稳定结果的方式对发电机机架底脚载荷进行测量。
发明内容
本发明的多个方面涉及基于光纤光栅(FBG)传感器的应变测量模块。该模块包括具有第一端和第二端的光信号路径，光信号路径中的第一光纤光栅布置在第一端和第二端之间，光信号路径中的第二光纤光栅布置在第一光纤光栅和第二端之间。该模块还包括配置为基本上围住第一和第二光纤光栅的外壳；其中，外壳具有配置为通过机械方式附接至发电机的角撑板的表面上的外表面。而且，在第一和第二光纤光栅附近可布置有温度传感器。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种包括多个模块的应变测量装置。每个模块包括具有第一端和第二端的光信号路径，以及在光信号路径中处于第一端和第二端之间的至少一个光纤光栅。每个模块还包括配置为基本上围住所述至少一个光纤光栅的外壳；其中，外壳具有配置为通过机械方式附接至发电机的角撑板的表面上的外表面。多个模块布置为相邻模块的连续链形式，该连续链具有起始模块和终止模块，从而提供一条光信号路径。光源与起始模块的第一端耦合，并配置为提供入射光谱。检测器与起始模块的第一端耦合，并配置为从多个模块中与各个光栅对应的每个模块接收相应的反射信号。从起始模块开始直到终止模块为止，多个模块中的每个模块的第二端通过一条跨接光纤光耦合至连续链中的相邻模块的第一端。
本发明的另一个方面涉及一种确定发电机的机架底脚载荷的方法，该发电机包括支撑在多个机架底脚上的发电机外壳和在发电机外壳与机架底脚之间延伸的角撑板。该方法包括：把至少一个机架底脚载荷模块附接至多块角撑板中的每一块，所述多个模块布置为相邻模块的连续链，该连续链具有起始模块和终止模块，从而提供一条光信号路径。每个模块包括：具有第一端和第二端的光信号路径；在光信号路径中处于第一端和第二端之间的至少一个光纤光栅；以及配置为基本上围住所述至少一个光纤光栅的外壳；其中，外壳具有配置为通过机械方式附接至发电机的角撑板的表面的外表面。该方法还包括：把光源与起始模块的第一端耦合，该光源配置为提供入射光谱；把检测器与起始模块的第一端耦合，该检测器配置为从多个模块中与各个光栅对应的每一个模块接收相应的反射信号；以及，从起始模块开始直到终止模块为止，使用一条跨接光纤把多个模块中每一个模块的第二端与连续链中相邻模块的第一端光耦合。
附图说明
虽然本说明书所附的权利要求书具体、明确地提出了本发明的权利要求，但是通过参照附图做出的以下说明，能够更好地理解本发明，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，其中：
图1是根据本发明的原理可用作应变计的一种光纤光栅的示意图；
图2是根据本发明的原理可用作应变计布置形式的多个光纤光栅的传感器布置形式的示意图；
图3示出了根据本发明的原理的可焊接光纤光栅部件；
图4A-4C示出了根据本发明的原理布置在一个模块中的多个光纤光栅；
图5A和5B分别是涡轮发电机的不同区域的透视图；
图6示出了根据本发明的原理具有机架底脚载荷模块的两块角撑板；
图7示出了根据本发明的原理具有多块角撑板和机架底脚载荷模块的发电机机架一角；
图8是根据本发明的原理感测机架底脚载荷模式的一种示例性方法的流程图。
具体实施方式
在以下优选实施例的详细说明中，将参照构成本说明书的一部分的附图以示例性方式而非限定性方式说明可实施本发明的一个具体优选实施例。应理解，也可以利用其它实施例，并且在不脱离本发明的精神和范围的前提下做出各种变化。
根据本发明的多个方面，一种基于光纤光栅(FBG)的传感器用作确定发电机(例如涡轮发电机)的机架底脚载荷的应变传感元件。三个FBG可串联使用，以构成一个基本的机架底脚载荷模块(FFL模块)。但是，应理解，FFL模块也可仅包括一个FBG。在发电机机架角落处的每块竖向角撑板上可固定两个模块，其中一个模块在角撑板的正面上，另一个模块在角撑板的背面上。因此，每块角撑板可装设有六个FBG传感器。有选择地使用发电机的四角之中的每个角处的角撑板。对于双极发电机，可使用每个角处的前三块角撑板，对于四极发电机，可以使用前四块角撑板。
图1是根据本发明的原理可用作应变计或传感器的一种光纤光栅的示意图。通常情况下，光纤光栅(FBG)104形成在光纤102的芯层106中。芯层106被包层108围绕，如图1所示。这些光栅是无源光器件，可通过检测从FBG 104反射的信号或透过FBG 104的信号来对其进行监测。光栅104的布拉格波长λB(又称中心波长)如下确定：
λB＝2ne∧T
其中，ne是光栅104在纤芯106中的有效折射率，ΛT 101是光栅周期。有效折射率代表光在芯层106中的传播速度与其在真空中的传播速度的比值。与光栅104的环境相关的可测的物理性质在此称为被测对象，被测对象的例子包括温度、应变、压力、张力、湿度等。当被测对象变化时，光栅周期101也随之变化，因而光栅104可指示被测对象在其局部环境中的这种变化。
在实际应用中，具有宽带光谱的光110作为输入耦合至光纤102，光栅104反射宽带输入光110的一部分。反射光114的中心波长由每个光纤光栅决定，并且每个都是独特的，其中，λB1、λB2可代表多个反射中心波长。当被测对象影响光栅104时，结果是，由光栅反射的光的中心波长发生偏移。此光谱偏移可作为被测对象的直接测量量。
而且，如图1所示，在光栅104处宽带光谱110的未被反射的部分穿过光栅104，作为透射光谱112。透射光谱112提供可在后续的一个或多个FBG处反射的光谱，从而提供具有以不同中心波长为中心的波长范围的反射光信号，如下文所详述。
图2是根据本发明的原理可用作应变计布置形式的多个光纤光栅的传感器布置形式的示意图。具有不同的中心波长λB1、λB2、λB3、λB4和λB5的多个FBG光栅2041、2042、2043、2044和2045可包含到同一条光纤202的链中，并被同时测量。这种基于FBG的传感器的基本构造可包括光源201、光耦合器212、检测单元216、以及不同的FBG，即2041-2045。来自于光源208的光210从每个FBG反射，耦合器208把此反射光传递至检测单元216。布拉格波长的偏移被转译为被测对象的变化。具体而言，反射光的反射光谱214包括来自于FBG 2041-2045中的每一个的相应反射信号，各个反射信号取决于FBG 2041-2045的相应布拉格波长λ1至λ5。通过获知光栅在已知被测对象值时的布拉格波长，可以使用观测到的波长偏移值来确定被测对象值的变化。
如图2所示，可以同时检测多个FBG 2041-2045的波长偏移，各个布拉格波长偏移值分别指示被测对象在该布拉格光栅所在的特定位置处的变化。可结合在一条光纤202中的FBG的数目取决于每个FBG的工作波长范围和检测单元216的总可用波长范围。由于应变导致的波长偏移通常比温度更显著，因此为FBG应变传感器分配的波长范围常常是5纳米左右，而为FBG温度传感器分配的波长范围是1纳米左右。由于典型的检测器可提供50至100纳米左右的测量范围，因此每组光纤传感器通常可包括从一个至80多个FBG传感器范围内的任意数目的传感器，只要反射波长在光谱中不交叠。宽带光源201可包括产生波长在1500纳米至1600纳米之间、中心波长λ0约为1550纳米的光谱210的光源。本领域普通技术人员能够理解，在不脱离本发明的范围的前提下，也可以使用其它宽带光源、其它工作波长、以及更多或更少的FBG。
因此，在图2中，光栅2041-2045选择为使得其反射光谱在由光源201提供的光谱210的谱带范围之内。布拉格光栅具有非交叠光谱反射特性214，因而在检测单元216处可根据每个光栅的谱带来识别各个光栅。检测系统216对每个FBG传感器的反射布拉格信号进行监测。布拉格波长的任何偏移都指示相应的FBG传感器位置处的被测对象的变化。
根据本发明的多个方面，FBG应变传感器可布置在发电机(例如涡轮发电机)的竖向角撑板上。在此位置，传感器和多个其它相似的传感器一起可用于检测应变信息，这种应变信息有利于确定发电机的机架底脚载荷参数。因此，根据本发明的这个方面，FBG传感器通过机械方式与角撑板的表面耦合，从而角撑板表面上的应变可导致FBG应变传感器的应变，然后，可以检测该应变。图3示出了根据本发明的原理的可焊接光纤光栅部件300。
图3的可焊接FBG部件300可包括预拉伸或预张紧光纤302，该光纤302结合有可附接至可焊接板303的FBG 304。可焊接板303提供较平滑的表面，便于把光纤302粘接到适当的表面上。板303可通过环氧树脂、水泥或其它胶粘剂固定到表面上。但是，一个比较有利的方法是以金属材料制造板303，使其可焊接至待测量应变的表面上。例如，板303可点焊至下层基板表面上。与使用环氧树脂或水泥粘接相比，焊接可提供更可靠的长期附接能力。
通常情况下，光纤302通过从每个锚固点延伸的相应光纤延长件302A和302B锚固到可焊接板303的相对端303A、303B上。光纤延长件302A、302B可分别具有各自的连接器或光耦合器320A和320B，连接器或光耦合器320A和320B允许方便地插入FBG部件300，使其作为多部件光纤组件的一个部分。
图3的FBG应变传感器仅是提供可附接至物体表面的应变传感器的此类传感器构造的一个例子。本领域普通技术人员能够理解，在不脱离本发明的范围的前提下，还有构造FBG应变传感器的其它功能等效的方法。
图4A-4C示出了根据本发明的原理可配置有一个或多个光纤光栅的模块或模块化构造400。图4A-4C的模块400可称为机架底脚载荷(FFL)模块。图4A的布置形式包括光纤链，该光纤链可包括第一FBG应变传感器3001(在左侧)和第二FBG应变传感器3002(在右侧)。应变传感器3001、3002可构造为与上述的部件300类似的结构，并且也可分别包括可焊接板，例如上述的板303。模块400还可包括位于两个应变传感器3001、3002之间的FBG温度传感器404。FBG温度传感器和FBG应变传感器的结构基本相同，不同的是FBG温度传感器404不一定必须包括可焊接板303。在每种情况中，每个FBG的光栅周期随被测对象的变化而改变。具体而言，对于FBG温度传感器404，温度传感器FBG的有效折射率ne随光纤402的温度变化而改变，从而使布拉格波长发生偏移。
虽然在不同的FBG传感器3001、3002、404之间可能有耦合器和连接器(未示出)，但是最终效果是，光纤402实际是模块400的端部光耦合器之间或连接器422A和422B之间的连续光纤路径。
图4B示出了图4A的FBG传感器布置形式附接至模块400的保护罩或壳体的情况。壳体可包括为图4A的FBG传感器布置形式提供外罩的底板430和盖板432。末端连接器422A、422B可分别与相应的外部连接器424A、424B耦合。通过这种方式，图4B和4C的模块400能够成为可包含一个或多个FBG传感器的独立应变传感器模块。具体而言，如本文所述，模块400可为独立的应变传感器模块，该模块包括多个FBG应变传感器(例如两个FBG应变传感器)，并且可包括FBG温度传感器，以及用于接收和发送光信号的连接点。
图4C示出了底板430的一个具体特征。可以设想的是，底板430将以某种方式附接至机架角撑板上，并且可通过卸下盖板432来访问模块400的内部。但是，把FBG应变传感器3001、3002附接至底板430上可能无法精确地检测角撑板发生的应变。因此，在底板430中布置有相应的开口440、442。这些开口允许与每个FBG应变传感器3001、3002配套的相应可焊接板303直接焊接到角撑板的表面上，而不会遇到底板430的干涉。开口440、442的大小根据可焊接板303的尺寸适当确定，而开口440、442之间的间距可在约4英寸至约7英寸之间。因此，当模块400附接至角撑板的表面上时，模块400能够提供角撑板表面所发生的应变的两个不同测量值，并提供FBG应变传感器3001、3002所在位置的温度的指示。
利用把温度传感器404与FBG应变传感器3001和3002连接起来的光纤，可以把FBG温度传感器404固定在模块内。因此，可避免温度传感器404受到由刚性安装到固定表面上而产生的应力或应变的影响。如上所述，FBG温度传感器404提供了测量FBG应变传感器3001和3002位置附近的温度的一种途径。但是，本领域普通技术人员能够理解，也可使用其它类型的温度传感器。例如，采用由可标识半导体型温度传感器组成的无线网络，可以感测不同的模块400所在位置的温度。
本领域普通技术人员能够理解，在不脱离本发明的范围的前提下，在模块400中还可包含附加的FBG应变传感器。例如，在FBG温度传感器404和FBG应变传感器3002之间可布置第三个FBG应变传感器。在这种布置形式中，可以增大模块400的宽度，使其正好能容纳附加的传感器。在这种布置形式中，光纤402可形成为蛇形构造，从而全部三个FBG应变传感器在扩展模块内基本上竖向对正。
图5A和5B分别是涡轮发电机的不同区域的透视图。在图5A中，示出了发电机450的一侧，其中示出了发电机450的该侧的每个端部附近的角撑板；在发电机450的另一侧也布置有类似的角撑板。发电机450的右前角的角撑板包含第一至第五角撑板452A-E。这些角撑板452A-E与发电机450的壳体451以及机架底脚458结合，从而角撑板上的应变可指示发电机450的机架底脚所承受的载荷。通常情况下，可以确定前四块角撑板452A-D上的应变。如图5A所示，还有一个或多个耳轴454、456。使用这些耳轴和液压千斤顶或类似装置，可以抬起发电机450的一角，从而使地脚机架458不坐在任何支撑基础上。通过这种方式，当该角处的机架底脚上没有载荷时，能够确定角撑板表面452A-D所发生的基准应变。
图5B示出坐在座板460上的机架底脚458的详图。第一和第二角撑板452A和452B标记有相应模块的位置400L。垫片462插入在座板460和机架底脚458之间，以调节角撑板所承受的机架底脚载荷模式。
图6示出了根据本发明的原理具有机架底脚载荷模块的前两块角撑板452A、452B。获取机架底脚载荷信息的一种有益技术是在角撑板452A-D之中的每一块上布置多个模块400。例如，在第一块角撑板452A上，在角撑板452A的正面布置FBG应变传感器模块400A1，在角撑板452A的背面布置相应的模块400A2。术语“正面”和“背面”仅是为了便于表示角撑板的相对侧，不意味着本发明的实施例受特定空间布置的限制。
类似地，把第二对模块400B1和400B2附接至第二块角撑板452B上。这样，每块角撑板452A、452B都有两个FBG应变传感器模块，从而每块角撑板452A、452B包括4个FBG应变传感器和2个FBG温度传感器。模块400A1、400A2、400B1、400B2可布置在相应角撑板表面上的类似位置，使得模块的错放不会引起被测对象的意外差异。具体而言，每块模块可布置在距相应角撑板的外缘约3至7英寸并在机架底脚上方约3至7英寸的位置。
第一模块400A1可通过光纤470连接至光源/检测器(例如图2所示的光源201/检测单元216)，第一模块400A1可通过跨接光纤472A连接至第二模块400A2。第二模块400A2可通过另一条跨接光纤474A连接至第二块角撑板452B上的第一模块400B1，第一模块400B1可通过又一条跨接光纤472B连接至第二模块400B2。可以使用附加的光纤474B来把光纤链延至附加模块。
图7示出了根据本发明的原理具有支撑相应的机架底脚模块的多块角撑板452A、452B、452C、452D的发电机机架一角。在图7中，四个不同模块400A1、400B1、400C1、400D1之中的每一个都附接至相应的角撑板。这四个不同模块之中的每一个都在其相应的角撑板的另一侧具有相应的模块(在图中看不到)，因而在图7的发电机一角共有8个模块。而且，还有在图7中未示出的其它三个角落，它们在其相应的角撑板上可具有相似的模块布置。因此，图7的发电机例如可总共具有32个模块，以帮助确定机架底脚载荷参数。
如上所述，在某些情况中，发电机的每个角处仅有三块角撑板附接有模块。本领域普通技术人员能够理解，在不脱离本发明的范围的前提下，也可能有超过4块角撑板附接有模块的情况。
如上所述，角撑板一侧的模块通过相应的跨接光纤472A-D与相应的另一侧模块耦合。而且，还有跨接光纤474A-C，它们代表着一块角撑板上的模块与另一块角撑板上的模块之间的耦合。在获取不同模块的应变(和温度)测量值时，使用这些跨接光纤472A-D和474A-C。在发电机开始运转之前，在已调节机架底脚载荷之后，可拆除这些跨接光纤472A-D和474A-C。这样做的一个好处是，可以把模块400A1-D1以及相应的相对模块保留在位，从而当在将来的某个时间需要重新计算机架底脚载荷时，唯一需要添加的连接就是跨接光纤，与现有的测量系统相比，这能显著降低复杂度和缩短连接时间。
如上所述，多个FBG应变传感器可串联耦合起来，并可同时对其进行分析。因此，可以同时分析来自于耦合至图7所示的角撑板的8个模块的信号。在需要分析另一个角时，可以连接至这8个模块，并分析信号。但是，除了被独立分析的每个角之外，还可以使用跨接光纤把发电机的一个角的“最后一个”模块耦合至另一个角的“第一个”模块，如跨接光纤474N所示。通过这种方式，可以联接发电机的所有角(或一部分角)，从而能同时获取并分析来自于所有角的信号。
图8是根据本发明的原理感测机架底脚载荷模式的一种示例性方法的流程图。在第一步802中，多个FBG应变计模块(即，FFL模块)附接至发电机的一个或多个角处的角撑板上的适当位置。这些FFL模块还通过适当的跨接光纤联接在一起，从而产生一条包含多个FBG应变传感器的光信号路径。这条光信号路径还可包含多个FBG温度传感器。
在步骤804中，确定FBG应变计的基准测量值。具体而言，可以抬起发电机的一角，从而从位于发电机的这个角处的机架底脚(和角撑板)上卸除任何载荷。即使当机架底脚上没有载荷时，每个FBG仍会承受一些张力或应变。例如，图3所示的典型的FBG 302在锚固到可焊接板303之前经过预拉伸。另外，把板303焊接至角撑板表面的焊接过程会在FBG 302上增加附加应变。因此，在步骤804中，在安装在无载的角撑板上的安装条件下确定每个FBG应变传感器的基准布拉格波长。
若使用FBG温度传感器(如图4A-4C所示)，则可以执行一个校准步骤，从而计算每个温度传感器在已知温度下的布拉格波长。具体而言，可在步骤804中确定无载应变测量值的同时进行FBG温度传感器的校准。
为了确定基准应变测量值和温度校准测量值，需要把信号源和检测器与一串FFL模块耦合，并使用反射信号来确定这串FFL模块中的每个FBG的基准(或校准)布拉格波长。
在步骤806中，把发电机的机架底脚附接(或重新附接)至其各自的座板上。如上所述，在步骤808中，可以把具有信号源和检测器的信号分析仪与提供光信号路径的这串FFL模块耦合。如上所述，信号源发射宽带信号，该宽带信号引起光信号路径中的每个FBG的相应反射信号。由于存在与相应FBG传感器的基准布拉格波长相比的应变或温度差，因此每个反射信号都可能偏移。
所以，在步骤810中，可使用FBG温度传感器的反射信号来确定在评价特定FBG应变传感器的应变测量值时使用的补偿系数。例如，对于一个FFL模块，可能有两个FBG应变传感器，并且附近还有一个FBG温度传感器。由于每个应变传感器所附接的角撑板表面发生了应变，因此每个应变传感器会发生相应的布拉格波长偏移。由于FBG应变传感器的当前环境与确定基准应变读数时的环境之间有温度差，因此FBG应变传感器也会发生布拉格波长偏移。所以，FBG温度传感器指示由温度差导致的布拉格波长偏移量，在步骤810中，此偏移量可用于补偿每个FBG应变计的反射信号的测量值，从而确定完全由应变导致的布拉格波长偏移。因此，在步骤812中，可在各种温度条件下精确计算每块角撑板和机架底脚的载荷。以计算出的机架底脚载荷模式为基础，在步骤814中，可使用垫片和其它技术来把机架底脚载荷调节至所需的模式。
如上所述，在把发电机投入运转之前，可在与模块耦合的相应耦合接头处拆除相邻角撑板之间以及发电机的各角之间的跨接光纤。而且，以后可以随时高效地重新连接这些跨接光纤，只需按图8所述的步骤重新进行很少量的连接。
虽然在上文中本发明是通过具体实施例来说明的，但是本领域技术人员能够理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，能够做出各种其它的变化和修饰。因此，在本发明的范围之内做出的所有此类变化和修饰都应涵盖在由所附权利要求限定的范围之内。

Claims (20)

1.一种应变测量装置，包括：
具有第一端和第二端的光信号路径；
应变模块，该应变模块包括：
在光信号路径中处于第一端和第二端之间的第一光纤光栅；和
在光信号路径中处于第一光纤光栅和第二端之间的第二光纤光栅；和
配置为基本上围住所述应变模块的外壳；其中，所述外壳具有配置为通过机械方式附接至发电机的角撑板的表面上的外表面。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述外壳包括盖板和底板，该底板的外表面与配置为通过机械方式附接至发电机的角撑板表面上的外表面对应，该底板包括第一和第二开口，所述第一和第二开口使所述外壳的内部对于角撑板的表面是外露的。
3.如权利要求2所述的装置，其中：
第一光纤光栅包括锚固至第一可焊接板的第一光纤；
第二光纤光栅包括锚固至第二可焊接板的第二光纤；
其中，第一开口配置为容纳第一可焊接板，以允许第一可焊接板在第一位置与角撑板的表面接触，第二开口配置为容纳第二可焊接板，以允许第二可焊接板在第二位置与角撑板的表面接触。
4.如权利要求1所述的装置，其中：
第一端包括配置为与第一跨接光纤耦合的第一光连接器；并且
第二端包括配置为与第二跨接光纤耦合的第二光连接器。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述应变模块还包括布置在第一和第二光纤光栅附近的温度传感器。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述温度传感器包括第三光纤光栅。
7.如权利要求6所述的装置，其中，所述第三光纤光栅包含在光信号路径中。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述第三光纤光栅位于第一光纤光栅和第二光纤光栅之间。
9.如权利要求7所述的装置，其中，第一、第二和第三光纤光栅的相应布拉格波长彼此不同。
10.一种应变测量装置，包括：
多个模块，每个模块包括：
具有第一端和第二端的光信号路径；
在光信号路径中处于第一端和第二端之间的至少一个光纤光栅；和
配置为基本上围住所述至少一个光纤光栅的外壳；其中，该外壳具有配置为通过机械方式附接至发电机的角撑板的表面上的外表面；
其中，多个模块布置为相邻模块的连续链形式，该连续链具有起始模块和终止模块，以提供一条光信号路径；
光源，该光源与起始模块的第一端耦合，并配置为提供入射光谱；
检测器，该检测器与起始模块的第一端耦合，并配置为从多个模块中与各个光栅对应的每个模块接收相应的反射信号；和
跨接光纤，该跨接光纤配置为：从起始模块开始直到终止模块为止，把多个模块中的每个模块的第二端光耦合至所述连续链中的相邻模块的第一端。
11.如权利要求10所述的装置，其中，所述多个模块逻辑分组为成对模块，使得：对于特定一对模块，该对模块中的第一个模块配置为附接至相应角撑板的第一侧，而该对模块中的第二个模块配置为附接至相应角撑板的第二侧。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述的至少一个光纤光栅包括第一光纤光栅；并且
所述多个模块中的每一个还包括：
在光信号路径中处于第一光纤光栅和第二端之间的第二光纤光栅；和
位于第一和第二光纤光栅附近的温度传感器。
13.如权利要求12所述的装置，其中，对于所述多个模块中的每一个模块：
所述外壳包括盖板和底板，该底板的外表面与配置为通过机械方式附接至发电机的角撑板表面上的外表面对应，该底板包括第一和第二开口，第一和第二开口使所述外壳的内部对于角撑板的表面是外露的，其中：
第一光纤光栅包括锚固至第一可焊接板的第一光纤；
第二光纤光栅包括锚固至第二可焊接板的第二光纤；
其中，第一开口配置为容纳第一可焊接板，以允许第一可焊接板在第一位置与角撑板的表面接触，第二开口配置为容纳第二可焊接板，以允许第二可焊接板在第二位置与角撑板的表面接触。
14.如权利要求12所述的装置，其中，对于所述多个模块中的每一个模块：
温度传感器包括第三光纤光栅，该第三光纤光栅包含在光信号路径中，并位于第一光纤光栅和第二光纤光栅之间。
15.如权利要求14所述的装置，其中，第一、第二和第三光纤光栅的相应布拉格波长彼此不同。
16.一种确定发电机的机架底脚载荷的方法，该发电机包括支撑在多个机架底脚上的发电机外壳和在发电机外壳与机架底脚之间延伸的角撑板，所述方法包括：
把至少一个机架底脚载荷模块附接至多块角撑板中的每一个，所述多个模块布置为相邻模块的连续链，该连续链具有起始模块和终止模块，从而提供一条光信号路径；每个模块包括：
具有第一端和第二端的光信号路径；
在光信号路径中处于第一端和第二端之间的至少一个光纤光栅；和
配置为基本上围住所述至少一个光纤光栅的外壳；其中，所述外壳具有配置为通过机械方式附接至发电机的角撑板的表面上的外表面；
把光源与起始模块的第一端耦合，该光源配置为提供入射光谱；
把检测器与起始模块的第一端耦合，该检测器配置为从多个模块之中与相应的至少一个光纤光栅对应的每个模块接收相应的反射信号；和
附接相应的跨接光纤，从而从起始模块开始直到终止模块为止，把多个模块中的每个模块的第二端光耦合至连续链中的相邻模块的第一端。
17.如权利要求16所述的方法，包括：确定至少一个机架底脚的机架底脚载荷，并在发电机运转之前拆除跨接光纤。
18.如权利要求17所述的方法，包括：在发电机运转之后，重新附接模块之间的各条跨接光纤，以进一步确定机架底脚载荷。
19.如权利要求16所述的方法，其中，至少两个机架底脚上的多个角撑板配有模块，从而所述至少两个机架底脚上的所有模块都连接在所述一条光信号路径中。
20.如权利要求16所述的方法，其中，所述把至少一个机架底脚载荷模块附接至多块角撑板之中的每一个的步骤包括：
把第一机架底脚载荷模块耦合至发电机的第一角撑板的第一侧；
把第二机架底脚载荷模块耦合至涡轮发电机的第一角撑板的第二侧；
把第一机架底脚载荷模块光耦合至第二机架底脚载荷模块；
确定与第一机架底脚载荷模块相关的第一温度补偿系数；
确定与第二机架底脚载荷模块相关的第二温度补偿系数；
检测与第一机架底脚载荷模块对应的第一应变测量值；
检测与第二机架底脚载荷模块对应的第二应变测量值；
基于第一温度补偿系数补偿第一应变测量值；
基于第二温度补偿系数补偿第二应变测量值；和
基于补偿后的第一和第二应变测量值计算机架底脚载荷模式，其中，第一和第二机架底脚载荷模块分别包括：
具有第一端和第二端的光信号路径之一；
在所述光信号路径中处于第一端和第二端之间的第一光纤光栅；
在所述光信号路径中处于第一光纤光栅和第二端之间的第二光纤光栅；
第三光纤光栅，包括在所述光信号路径中位于第一和第二光纤光栅附近的温度传感器；和
配置为基本上围住所述第一、第二和第三光纤光栅的外壳。
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