CN110018325A - 近场风速测量的测风仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种近场风速测量的测风仪器，包括风机叶轮和设于叶轮旋转平面前的激光测点，叶轮在旋转过程中，叶片对激光光束阻挡，使得连续激光变为脉冲输出的光，主要用于实现以下任一项作用：一是根据脉冲输出的光的数据突变分析，计算得到叶轮的实际转速，并上传风机的主控系统或激光测风系统，主控系统或激光测风系统输出干接点信号，串入风机安全链系统，实现机组安全保护；二是激光束与叶片的组合相当于构成了一个二次激光脉冲源，采用脉冲激光测风的技术进行具体的处理。

Description

近场风速测量的测风仪器
技术领域
本发明涉及一种测风技术，尤其涉及一种近场风速测量的测风仪器。
背景技术
目前，风电场的产品包括风电场系统和风力发电机组两个方面，涉及到测风技术。
现有技术中：舱内机主要采用空间光路(即采用分立的体器件，中间间隔一定的距离，例如文达申请的专利)这是最为常规的做法。
舱内机是系统真正的主机，包括偏振光源、旋转镜、分光系统以及光纤耦合系统等，其中光源属于温度敏感性元件，放在舱内能够保障机器的使用寿命等。舱外机就是收发系统，其主要的部件就是分束以及光学收发天线，并且这部分的器件耐高低温，因此放在舱外无需过多的考量之处。优势是空间元器件较容易固定，周围环境因素影响相对小。
上述现有技术的缺点是：
尽管采用舱内机，但是舱内机实际的高度也是位于空中的，安装时一般需要将其固定在舱体上。舱体本身也是随着外部环境(主要是风场的影响)产生晃动等，这就增加了空间器件的组装要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种近场风速测量的测风仪器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的近场风速测量的测风仪器，包括风机叶轮和设于叶轮旋转平面前的激光测点，所述叶轮在旋转过程中，叶片对激光光束阻挡，使得连续激光变为脉冲输出的光，用于实现以下任一项作用：
一是利用风机叶片对光路的遮挡对风速进行粗略估计；
二是根据所述脉冲输出的光的数据突变分析，计算得到所述叶轮的实际转速，并上传风机的主控系统或激光测风系统，所述主控系统或激光测风系统输出干接点信号，串入风机安全链系统，实现机组安全保护；
三是激光束与叶片的组合相当于构成了一个二次激光脉冲源，采用脉冲激光测风的技术进行具体的处理，在此基础上实现中频信号实现风速的高精度采集、存储和传输。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的近场风速测量的测风仪器，在利用风机叶片对光路的遮挡对风速进行粗略估计的基础上，同时实现将激光信号源进行调制形成二次脉冲激光信号，再实现中频信号实现风速的高精度采集、存储和传输。
附图说明
图1为本发明实施例系统的整体结构示意图。
图2为本发明中测试方案的示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的近场风速测量的测风仪器，其较佳的具体实施方式是：
包括风机叶轮和设于叶轮旋转平面前的激光测点，所述叶轮在旋转过程中，叶片对激光光束阻挡，使得连续激光变为脉冲输出的光，用于实现以下任一项作用：
一是利用风机叶片对光路的遮挡对风速进行粗略估计；
二是根据所述脉冲输出的光的数据突变分析，计算得到所述叶轮的实际转速，并上传风机的主控系统或激光测风系统，所述主控系统或激光测风系统输出干接点信号，串入风机安全链系统，实现机组安全保护；
三是激光束与叶片的组合相当于构成了一个二次激光脉冲源，采用脉冲激光测风的技术进行具体的处理，在此基础上实现中频信号实现风速的高精度采集、存储和传输。
所述激光测点的光路系统采用全光纤光路，能有效降低机舱振动、晃动对系统光路的影响，所述激光测点的激光光束采用准直器进行校正，出纤光束变为平行光。
所述激光测点采用三波束，能够覆盖整个测量的360度范围内，形成立体的风场测量；或者，采用四波束甬余设计。
具体实施例：
1、本申请的设计原则：
采用成熟的技术、尽量少的元器件、相干探测为主，以保证探测概率和虚警概率为目的。
2、设计思路
分体式设计，将电控、易损件、贵重件放置舱内；采用三波束为基础，波束个数可以进行增减。
3、设计方案：如图1所示，舱内机的主体结构就是三波束激光相干测速仪；申请人认为风机叶轮的转速与风速有关，这样对光信号会有遮挡，可以利用其在数据处理上引入；
从放大器输出的信号光是发散角度较大的激光束，实际需要定向性好的高能激光信号，我们采用准直器进行校正，出纤光束变为平行光。
本发明中，光路系统采用全光纤，减少震动工况、高湿度、低温环境对光路系统的影响，增强系统的可靠性，减小系统损耗。
本发明采用多波束雷达测风系统，测试风机叶轮旋转平面前70米近场内风切变、风速、风向数据，降低机组的载荷，降低机组的设计成本。
测试方案如图2所示；
本发明采用多波束雷达测风系统，测试风机叶轮旋转平面前70米近场内湍流强度数据，有效降低机组的极限载荷和疲劳载荷，延长机组的使用寿命。
本发明通过对叶片对激光光束阻挡引起发射激光束的强度调制，使得连续激光变为脉冲输出的光，其主要作用包括：
一是根据反馈回来的散射光检测数据的突变分析，计算得到检测机组叶轮的实际转速，可以通过通信上传风机主控系统，或激光测风系统输出干接点信号，串入风机安全链系统，实现机组安全保护；二是激光束与叶片的组合相当于构成了一个二次激光脉冲源，可以采用脉冲激光测风的相关技术进行具体的处理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种近场风速测量的测风仪器，其特征在于，包括风机叶轮和设于叶轮旋转平面前的激光测点，所述叶轮在旋转过程中，叶片对激光光束阻挡，使得连续激光变为脉冲输出的光，用于实现以下任一项作用：
一是利用风机叶片对光路的遮挡对风速进行粗略估计；
二是根据所述脉冲输出的光的数据突变分析，计算得到所述叶轮的实际转速，并上传风机的主控系统或激光测风系统，所述主控系统或激光测风系统输出干接点信号，串入风机安全链系统，实现机组安全保护；
三是激光束与叶片的组合相当于构成了一个二次激光脉冲源，采用脉冲激光测风的技术进行具体的处理，在此基础上实现中频信号实现风速的高精度采集、存储和传输。
2.根据权利要求1所述的近场风速测量的测风仪器，其特征在于，所述激光测点的光路系统采用全光纤光路，能有效降低机舱振动、晃动对系统光路的影响，所述激光测点的激光光束采用准直器进行校正，出纤光束变为平行光。
3.根据权利要求1所述的近场风速测量的测风仪器，其特征在于，所述激光测点采用三波束，能够覆盖整个测量的360度范围内，形成立体的风场测量；或者，采用四波束甬余设计。
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