专利名称：用于估计受到雷击的非传导性中空结构的状态的系统的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及非传导性中空结构，并且更具体地涉及用于估计受到雷击的非传导性中空结构的状态的系统。
背景技术：
由于风力涡轮机额定电功率和风力涡轮机叶片尺寸的增大，风力涡轮机叶片日益变得易于受到雷击。受到雷击的风力涡轮机叶片的状态可受到不利地影响。这可导致功率输出降低，因为其需要较长停机时间来修理和/或更换受影响的叶片。已提供了常规系统来保护风力涡轮机叶片免受因雷击造成的不利状态影响。在此类系统中，风力涡轮机叶片在叶片尖端处设有金属接收器，且在叶片的内部安装了引下导体(或引下导线，down-conductor)，以便将金属接收器电性耦接到接地件上。常规引下导体系统的其它设计可包括例如外部网状物或外部导体。在叶片尖端处的金属接收器受雷击的情况下，导体将雷电电流从叶片尖端传递至接地件，力图防止雷电电流导致涡轮机叶片的不利状态影响。然而，此类常规系统可具有许多缺陷。例如，并非所有对风力涡轮机叶片的雷击都发生在叶片尖端处。代替的是，雷电可在叶片根部与尖端之间的中间位置处冲击风力涡轮机叶片，有可能对涡轮机叶片的状态造成不利影响。实际上，有利的是将提供一种用以估计受到雷击的风力涡轮机叶片的状态和/或提供对雷击造成的风力涡轮机叶片状态的估计的系统。
发明内容
根据示例性实施例，提供了一种用于估计受到雷击的非传导性中空结构的状态的系统。该结构具有内部腔体。该系统包括压力变换器(transducer)，其用以测量在内部腔体内因雷击而产生的声波的压力。该系统还包括控制器，其耦接到压力变换器上，用以从压力变换器接收测得压力，且基于测得压力来处理结构的状态。根据本文公开的另一示例性实施例，提供了一种用于监测受到雷击而影响至少一个涡轮机叶片的多个风力涡轮机叶片的状态的系统。各涡轮机叶片均具有沿纵轴线的位于相对端处的根部和尖端。涡轮机叶片在相应的根部处连接到毂上。该系统包括压力变换器， 其用以测量在内部腔体内因雷击而产生的声波的压力。此外，该系统包括控制器，其耦接到各压力变换器上，用以接收来自于各压力变换器的测得压力，且基于来自于各涡轮机叶片的测得压力与表示雷击的压力阈值相比较来监测各涡轮机叶片的状态。根据本文公开的另一示例性实施例，提供了一种用于估计受到雷击的非传导性中空结构的状态的系统。该结构具有内部腔体。该系统包括压力变换器，其用以测量在内部腔体内因雷击而产生的声波的压力。该系统还包括沿该结构的纵轴线延伸的导体，用以传送可归因于雷击的电流。该系统还包括耦接到导体上用以测量导体内的电流的电流传感器。 该系统还包括耦接到压力变换器和电流传感器上的控制器，其用以接收来自于压力变换器的测得压力和来自于电流传感器的测得电流，以及基于测得压力和测得电流来处理结构的状态。
当参照附图来阅读如下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更容易理解，其中，所有附图中的相似标号表示相似的零件，在附图中图1为用以将多个涡轮机叶片连接在用于估计受到雷击的涡轮机叶片的状态的系统内的毂的示例性实施例的局部剖面视图；图2为在如图1中所示的用于估计受到雷击的涡轮机叶片的状态的系统内使用的涡轮机叶片的示例性实施例的局部剖面侧视图；图3为在雷击穿过涡轮机叶片内部腔体期间，图2中所示的涡轮机叶片的内部腔体内的测得压力对时间的图表；图4为图1中所示的用于估计受到雷击的涡轮机叶片的状态的系统的连接布置示例性实施例的简图；图5为图1中所示的用于估计受到雷击的涡轮机叶片的状态的系统的连接布置示例性实施例的简图；图6为图1中所示的用于估计受到雷击的涡轮机叶片的状态的系统的连接布置示例性实施例的简图；以及图7为在雷击穿过涡轮机叶片的内部腔体期间，图2中所示的涡轮机叶片的内部腔体内的测得电流对时间的图表。零件清单10 系统11风力涡轮机系统12，14，16 叶片18雷击
19传感轴线
20内部腔体
21表面
22压力变换器
23测得压力
24声波
25声音隔离器
26控制器
27存储器
28根部
30尖端
31雷电接收器
32纵轴线
33雷电接收器
34毂
35电流
36隔板
37，39峰值时间
38表面
41峰值电流
42峰值压力
43峰值时间差
44大气压力
46声音标记
48，52，58 ADC
50，66流电隔离器
54无线收发器
56无线接收装置
60远程位置
61远程控制器
62导体
64传感器
68，70线缆
具体实施例方式
本发明的示例性实施例以涡轮机叶片为背景进行了描述。然而，本发明的实施例并不限于这些布置，以及包括具有部分封装或包含容积的任何非导电的中空结构，如风力涡轮机叶片布置及其对应的避雷系统，其暴露于外部环境，且因此在暴风雨期间会受到和易受雷击和增大的电场量级。非传导性中空结构可包括导电或非导电的涂层，其例如在制造过程期间可施加到中空结构上。举例而言，此类非传导性中空结构包括但不限于在风力涡轮机系统中使用的涡轮机叶片、用于形成翼片(wing)的中空结构、飞行器的机身或尾部，以及用于形成天线整流罩的中空结构。如上文所述，已经介绍了常规系统，其提供在涡轮机叶片内从尖端到根部延伸的导体，用以在涡轮机叶片因雷击在尖端接收器处受到冲击的情况下，将电流从尖端处的接收器传递至接地件。然而，本发明的发明人认识到，这些系统并未解决沿涡轮机叶片除尖端接收器处外的位置受到雷击的情形。本发明的发明人认识到，在此种雷击情况下，涡轮机叶片的外表面可能会损毁，包括表皮和胶合材料，导致雷电电流的电弧穿过涡轮机叶片的内部腔体，这将快速地加热内部腔体内的空气，且导致压力冲击波，这随后会影响涡轮机叶片的状态。本发明的发明人认识到，如果安装的系统可监测涡轮机叶片的状态，则可采取预防措施来防止对涡轮机叶片状态的可能的其它不利影响。 尽管上文所述的常规系统提供了导体，该导体传递表示在尖端接收器处的雷击的电流，但该电流并不提供关于涡轮机叶片状态的信息。在本发明的实施例中，涡轮机叶片的状态受到判定/监测，且可以或不能表明，对涡轮机叶片的雷击不利地影响涡轮机叶片，以便准许部分或所有涡轮机叶片进行修理和/或更换。例如，该系统可判定，在对涡轮机叶片雷击之
6后，涡轮机叶片的状态未表明需要修理涡轮机叶片的任何不利影响。然而，在另一实例中， 该系统可判定，在对涡轮机叶片雷击之后，涡轮机叶片的状态表明需要修理和/或更换涡轮机叶片的不利影响。图1至图2示出了示例性实施例的风力涡轮机系统11，其包括多个非传导性中空结构，如风力涡轮机叶片12，14，16，该叶片12，14，16分别包括沿纵轴线32位于相对端处的根部观和尖端30。尽管图2示出了叶片12，但风力涡轮机系统11内的其它叶片14，16具有类似的结构。风力涡轮机叶片12，14，16在各涡轮机叶片12，14，16的相应根部观处单独地连接到毂34上。隔板36或隔壁(图4至图6)定位在根部观附近。如图2中所示， 叶片12具有内部腔体20，该内部腔体20可为中空的，且采用从根部观延伸至尖端30的预定形状。如在图2中进一步所示，叶片12包括定位在尖端30处的雷电接收器31，以及定位在根部观与尖端30之间的中间位置处的雷电接收器33。导体62在叶片12的内部腔体 20内从尖端30传递到根部观且进入毂34(图1)中，以便将雷电接收器31电性地连接到毂34内的接地件(未示出)上。在雷电接收器31受雷击的情况下，产生的电流从雷电接收器31经由导体62流动，且流至毂34内的接地件。尽管图2示出了涡轮机叶片12的内部腔体20和导体62，但涡轮机叶片14，16具有类似的结构，且因此具有相似的内部腔体和导体。尽管图1示出了风力涡轮机系统11具有三个涡轮机叶片12，14，16，但本发明的实施例不限于此种布置，且例如可结合具有少于或多于三个叶片的风力涡轮机系统来使用。尽管图1至图2示出了位于内部腔体20内的导体62，但可使用其它避雷系统构造，举例来说， 例如外部网状物或外部引下传导系统。图1至图2示出了用于估计受到雷击18的风力涡轮机系统11的一个或多个风力涡轮机叶片12，14，16的状态的系统10的示例性实施例。如图2中所示，在非预期环境的情况下，雷击18穿过涡轮机叶片12的内部腔体20。雷击18冲击叶片12的外表面，且产生穿过内部腔体20的电流电弧。电流电弧快速地加热内部腔体20内的空气，这在内部腔体20内产生声波M。如图2中所示，声波M可沿纵向方向(即，平行于纵轴线32)朝根部观传播，且产生了传播至尖端30的次级声波(未标示)。如图2中所示，雷击18可发生在根部观与尖端30之间的中间位置或根部观与尖端30之间的任何位置处，且可能或不会不利地影响叶片12的状态。例如，雷击18可在涡轮机叶片12的内部腔体20内产生声波 M，而该声波M可能不会对涡轮机叶片12的状态产生不利影响，且因此不需要对涡轮机叶片12进行任何修理/更换。然而，在另一实例中，所产生的声波对在内部腔体20内可能对涡轮机叶片12的状态具有不利影响，且需要检查、修理和/或更换涡轮机叶片12的外表 如在图1至图2中进一步所示，系统10包括分配给各涡轮机叶片12，14，16的压力变换器22或压力传感器，其定位在毂34(图1)内或在涡轮机叶片12(图幻的相应根部 28内。压力变换器22包括用以限定声波M入射方向的传感轴线19，以便由压力变换器22 检测声波24。在示例性实施例中，如果声波对以例如正交于传感器轴线19的角度入射，则压力变换器22不能检测到声波M。如在图1至图2中所示，压力变换器22的传感器轴线 19沿各叶片12，14，16的相应纵轴线32朝尖端30(图1)对准。尽管图2示出了涡轮机叶片12可包括定位在根部观内的压力变换器22，且传感轴线19沿纵轴线32朝尖端30对准，但涡轮机叶片14，16同样可包括定位在根部内的此种压力变换器且包括沿纵轴线朝尖端对准的传感轴线。压力变换器22测量在内部腔体20内因穿过涡轮机叶片12内部腔体 20的雷击18而产生的声波M的压力。在示例性实施例中，压力变换器22为微音器或基于压电的传感器。在附加的示例性实施例中，压力变换器22为包括光学收发器的光学系统， 该光学收发器响应于入射声波，经由光学纤维将光学信号传输至光学压力变换器，例如其表面偏斜的镜子(或反射镜)。光学压力变换器的偏斜表面重新引导反射的光学信号。光学收发器接收偏斜的光学信号，且基于光学信号是否偏斜超过预定偏斜阈值来判定声波入射在光学压力变换器上。例如，光学收发器可为激光收发器。然而，压力变换器可为能够测量声波M的压力且产生表示传输至控制器(下文所述)的测得压力的电信号的任何装置。 尽管图2示出了雷击18穿过涡轮机叶片12的内部腔体20的情形，但这仅为示例性的，且系统10可类似地估计例如因雷击穿过风力涡轮机叶片14，16的相应内部腔体而引起的涡轮机叶片14，16的状态。尽管图1至图2示出了系统10定位在毂34内，但系统不必定位在涡轮系统的毂内，以及作为替代，例如可定位在涡轮机系统的塔架或机舱内。如在图1中进一步所示，控制器沈定位在毂34内并耦接到分配给涡轮机叶片12， 14，16的各压力变换器22上。在一个涡轮机叶片12，14，16因雷击18冲击且引起的声波 24在内部腔体20内产生的情况下，控制器沈接收表示各压力变换器22的测得压力的电信号。控制器沈可基于从压力变换器22所接收的测得压力以及涡轮机叶片12内部腔体20 的预定形状来处理涡轮机叶片12的状态。如前文所述，涡轮机叶片的处理状态不必指示因雷击18而发生对涡轮机叶片12的任何不利影响。尽管图1至图2的实施例阐述了由穿过内部腔体20的雷击18所产生的声波M的情形，但本发明的实施例不限于估计由这些声波引起的涡轮机叶片状态，且可包括基于在内部腔体20内产生的归因于除穿过内部腔体20 的雷击18之外的情况的声波来估计涡轮机叶片的状态。例如，涡轮机叶片中的制造缺陷、 裂缝或任何结构异常(预先存在或自然形成的)可导致在内部腔体20内产生声波，该声波可测量用以估计涡轮机叶片状态。控制器26的存储器27可预先编程有对于声波测得参数的一个或多个阈值，其指派给涡轮机叶片的相应结构异常。此类储存的参数阈值可包括一个或多个压力阈值和/或马赫数阈值，以便与声波的相应测得压力和/或测得马赫数相比较。例如，控制器沈的存储器27可储存如表现出涡轮机叶片的具体结构异常那样的1. 1 个大气压的压力阈值和1马赫的马赫数阈值。如果由控制器沈接收到的测得压力超过压力阈值和/或测得马赫数超过马赫数阈值，则控制器26可判定与阈值相关的结构异常存在于涡轮机叶片中。如上文所述，压力变换器22可定位在涡轮机叶片12的根部观(图幻内，或可定位在系统10的毂34(图1)内。如图4中所示，提供了系统10的示例性实施例，在其中压力变换器22定位在根部观内，在该处，压力变换器22安装到内部腔体20的表面21上，且例如可使用声音隔离器25而安装到表面21上，以便测得压力不受表面21的任何振动所影响，这些振动通常在风力涡轮机的正常操作期间检测到。如图6中所示，提供了一个示例性实施例，在其中压力变换器22定位在隔板36上，且为安装到隔板36的表面38上的应变仪或加速计。当声波M在隔板36上传播时，应变仪或加速计通过首先测量隔板36表面38 的应变或加速度来间接地测量声波M的压力。测得的应变或测得的加速度传输至控制器沈，该控制器沈可将测得的应变或测得的加速度转换成声波M的压力，或作为备�。Ρ湟腔蚣铀俣瓤稍诮獾醚沽Υ渲量刂破�26之前将测得的应变/加速度转换成测得压力。控制器沈随后基于声波M的测得压力来处理涡轮机叶片12的状态。如图3中所示，绘出了穿过内部腔体20的雷击18期间由压力变换器22测得的压力23的声音标记46对时间的图表。在雷击18之前，内部腔体20内的压力23处于大气压力44或其附近。在雷击18之后，压力23从大气压力44快速地升高至峰值时间39处的峰值压力42，且然后在逐渐振荡回到大气压力之前快速地降低至压力低于大气压力44。为了估计因雷击18造成的涡轮机叶片12(或任一其它涡轮机叶片14，16)的状态，控制器沈包括用以储存表示涡轮机叶片12相应状态的一个或多个压力阈值的存储器 27。在示例性实施例中，压力阈值为最低压力阈值，控制器沈用其来判定来自于测得压力 23的峰值压力42是否大于最低压力阈值，且随后将涡轮机叶片12的状态处理为对应于储存的叶片状态，对于该储存的叶片状态，峰值压力42超过相应的压力阈值。控制器沈将来自声波M的测得压力23的峰值压力42与储存的压力阈值相比较，检索对应于来自测得压力23的峰值压力42的储存状态，且将涡轮机叶片12的状态处理为对应于来自测得压力23 的峰值压力42的储存状态。例如，存储器27可储存第一压力阈值、第二压力阈值和第三压力阈值，它们分别关于对应于无需或可以忽略对涡轮机叶片进行修理的第一状态、对应于对涡轮机叶片进行修理的第二状态，以及对应于更换涡轮机叶片的第三状态。在该实例中， 第一压力阈值小于第二压力阈值，以及第二压力阈值小于第三压力阈值。在该实例中，如果控制器26判定峰值压力42大于第二压力阈值但小于第三压力阈值，则控制器沈可处理为涡轮机叶片12的状态对应于需要对涡轮机叶片12进行修理的第二状态。如果涡轮机叶片 12的状态因雷击18和声波M而受到不利影响，则涡轮机叶片12的状态(和存储器27内的储存状态)可按照对涡轮机叶片12的任何需要的修理或更换的费用、优先级或价值为单位予以表示。作为备选，如果涡轮机叶片12的状态已经因雷击18和声波M而受到不利影响，则涡轮机叶片12的状态(和存储器27内的储存状态)可按照修理或更换涡轮机叶片 12的任何所需修理或更换的工作为单位(例如，工时单位)予以表示。如前文所述，控制器 26可判定涡轮机叶片12的状态未因雷击18和声波M而受到不利影响，在此情况下，因为不需要此种修理或更换来修复涡轮机叶片的状态，故不会传递修理或更换的此种费用/工作单位。如本领域普通技术人员认识到的那样，对于特定的涡轮机叶片设计，一个或多个压力阈值可在涡轮机叶片的内部腔体内测量，且相关于涡轮机叶片的相应状态。该一个或多个压力阈值随后储存在控制器26的存储器27中。本发明的实施例不限于将来自于声波M测得压力23的峰值压力42与一个或多个储存的压力阈值及其对应的变化率相比较的控制器26。在本发明的示例性实施例中，压力变换器22测量声波M的声音标记46，而控制器沈接收来自于压力变换器22的声音标记46。存储器27储存表示涡轮机叶片12相应状态的一个或多个预定标记。控制器沈将声波M的声音标记46与一个或多个预定标记相比较，检索对应于声音标记46的储存状态， 且随后基于对应于声音标记46的涡轮机叶片12储存状态来处理涡轮机叶片12的状态。如图1中所示，用于各涡轮机叶片12，14，16的压力变换器22耦接到控制器沈上。 尽管图1示出了压力变换器22经由有线连接耦接到控制器沈上，但这仅为用于将压力变换器22耦接到控制器沈上的许多可能的连接布置中的一种，且可使用一个或多个连接构件，如下文所述。图4中所示的实施例提供了压力变换器22利用从压力变换器22到模数转换器(ADC)48的有线连接(即，线缆68)而耦接到控制器沈上，其中，模数转换器48将测得压力23从模拟信号转换成数字信号，以便由控制器沈处理。尽管图4示出了 ADC 48， 但任何调节电子构件都可使用，以将测得压力23信号转换成用于由控制器沈如压电元件处理的可接受形式。如图4中进一步所示，还提供了流电隔离器50，以将ADC 48耦接到控制器沈上和防止雷电电流在压力变换器22与控制器沈之间以及在ADC 48与控制器沈之间的通过或连通，如本领域技术人员所认识到的那样。图5中所示的实施例提供了压力变换器22使用连接到压力变换器22上的ADC 52 来耦接到控制器沈上，其中，ADC 52将测得压力23从模拟信号转换成数字信号。如图5中进一步所示，无线收发器讨连接到ADC 52上，以便无线地传输测得压力23的数字信号，以及无线接收装置56连接到控制器沈上，以便从无线收发器M接收数字信号且将数字信号传输至控制器沈来进行处理。如图5中所示，无线收发器M安装到隔板36的表面38上， 且无线传输为无线电频率(RF)或光学信号，因为隔板36并不妨碍信号到达无线接收装置 56。然而，如果无线收发器安装到隔板36上，使得隔板36妨碍信号到达无线接收装置56， 则无线传输将通过RF频率。图6中所示的实施例提供了在压力变换器22与控制器沈之间的通信布置，其中， 压力变换器22为安装到隔板36的表面38上的应变仪或加速计。如图6中所示，压力变换器22 (应变仪或加速计)经由连接到控制器沈上的ADC 58来耦接到控制器沈上，以便将测得压力23从模拟信号转换成数字信号从而由控制器沈处理。此外，举例来说，诸如线缆 70的有线连接提供成将压力变换器22 (即，应变仪或加速计)连接到ADC 58上，以将测得的应变/加速度传输至ADC 58。在ADC 58将测得压力从模拟信号转换成数字信号且将数字信号发送给控制器沈以便处理之前，ADC 58或连接到ADC 58上的附加构件可将测得的应变/加速度转换成在内部腔体20内的声波M的测得压力。作为备�。Ρ湟�/加速计可在经由线缆70向ADC 58有线传输之前将测得的应变/加速度转换成测得压力。如图1中所示，在本发明的示例性实施例中，控制器沈定位在毂34内，且一旦控制器26判定涡轮机叶片12，14，16之间的任何压力变换器22的测得压力23超过压力阈值， 以及如果控制器沈判定涡轮机叶片状态表现出叶片需要修理和/或更换的不利影响，则控制器26将状态信号传输至具有远程控制器61的远程位置60。在接收到状态信号时，远程控制器61可启动响应动作，举例来说，例如调度第三方来修理和/或检查涡轮机叶片。在另一实例中，控制器26可基于判定涡轮机叶片的处理状态表现出需要修理和/或更换涡轮机叶片的对于涡轮机叶片的不利影响来启动响应动作。在示例性实施例中，定位在远程位置60处的控制器61以规则时间间隔接收来自于各压力变换器22的测得压力23，且以类似于上文参照控制器沈所述的方式将来自于各压力变换器22的测得压力与储存的最低压力阈值相比较，用以处理涡轮机叶片12，14，16的状态。如上文所述，控制器沈基于测得压力23与所储存最低压力阈值的比较和从存储器27检索到的对应于测得压力23的状态来处理涡轮机叶片12的状态。如上文所述，导体 62从尖端30延伸至涡轮机叶片12的根部观且进入毂34中，以便将尖端接收器31电性地耦接到接地件(未示出)上。如图2中所示，除压力变换器22之外，系统10可包括耦接到各风力涡轮机叶片12，14，16内的导体62 (经由流电隔离器66)上的传感器64 ( S卩，电流传感器)，以便测量导体62内的电流35。传感器64耦接到控制器沈上，且基于穿过内部腔体 20的雷击18，传感器64测量导体62内的电流35，且将测得电流传输至控制器沈。作为备�。煌诓饬康继�62内的电流35，传感器64可构造成用以测量因雷击18而由穿过导体 62的电流35方面的变化所引起的磁场(即，磁场传感器)。传感器64与导体62隔开适当的距离，使得测得磁场可与穿过导体62的电流35相关。传感器64将测得磁场传输至控制器26。一个或多个磁场阈值和穿过导体62的相关电流的表格可储存在控制器沈的存储器 27中，以便控制器沈将接收的测得磁场与磁场阈值相比较来判定穿过导体62的电流35。 图7示出了归因于雷击18的穿过导体62的测得电流35的图表。如图7中所示，测得电流 35在峰值时间37升高至峰值电流41，且随后降低至初始稳态电流值。控制器沈接收来自于传感器64的测得电流35，且基于峰值电流41的大小(即，判定峰值电流是否大于表示雷击的最低电流阈值)来判定测得电流35是否表示穿过内部腔体20的雷击18。基于该判定，控制器沈将信号传输至压力变换器22，以便启动测量内部腔体20 内的压力。在示例性实施例中，控制器沈可向压力变换器22发信号来在短周期(例如，数秒)内以高带宽(例如， 每秒1百万次采样)启动压力测量，以便获得在雷击18之后产生的声波M的压力23。如图3和图7中所示，电流35在峰值时间37升高至峰值电流41， 同时压力23在峰值时间39升高至峰值压力42，这发生在峰值电流41的峰值时间37之后。 峰值电流41的峰值时间37与峰值压力42的峰值时间39之间的峰值时间差43容许控制器沈将信号传输至压力变换器22，以便在声波M到达压力变换器22之前启动高带宽压力测量。然而，本发明的实施例不限于该布置，且作为备�。沽Ρ浠黄�22可连续地测量压力 23，且将压力23传输至控制器沈，或可采用峰值检测和保持电路，其储存压力35的峰值压力42，以及控制器沈以周期时间间隔检查所储存的峰值电流值。本发明的实施例不限于处理状态(和/或监测叶片受雷击)基于测得压力23的布置，且可基于附加参数。在系统10的示例性实施例中，控制器沈的存储器27储存沿导体62的一个或多个电流阈值，例如一个或多个最低电流阈值，其表示穿过内部腔体20的雷击18，且还可表示因雷击18造成的涡轮机叶片的相应状态。控制器沈通过将来自于传感器64的测得电流35与储存的最低电流阈值相比较，以及将测得压力23与也表示雷击18 的最低压力阈值相比较来监测因雷击18造成的涡轮机叶片12，14，16的状态。如本领域中普通技术人员所认识到的那样，传感器64在压力变换器22测量声波M压力之前检测穿过导体62的电流，且因此控制器沈可预先编程，以便针对在测得电流与电流阈值以及测得压力与压力阈值的比较方面的这种延迟而调整。如上文所述，本发明的实施例不必包括传感器64，且因此控制器沈可监测叶片12，14，16和/或基于测得压力23与最低压力阈值的比较来处理叶片12，14，16的状态。尽管已参照示例性实施例描述了本发明，然而本领域的普通技术人员将会认识到，在不脱离本发明范围的情况下，可做出多种改变以及可采用等同物代替其元件。此外， 在不脱离本发明基本范围的情况下，可做出许多修改以使特定的情势或材料适应本发明所教导的内容。因此，本发明并非意图限于作为为执行本发明而构思出的最佳方式所公开的具体实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。应当理解的是，并非上文所述的所有这些目标或优点都可必然地根据任何特定实施例而实现。因此，举例而言，本领域普通技术人员将认识到，本文所述的系统和技术可通过实现或优化如本文所教导的一个优点或优点组合的方式来实施或执行，而不必实现本文所教导或提出的其它目标或优点。
此外，熟练技术人员将从不同实施例中认识到各种特征的互换性。本领域的普通技术人员可将所述的各种特征以及各特征的其它公知等同物进行混合和匹配，以构造出根据本公开内容的原理的其它系统和技术。
权利要求
1.一种用于估计受到雷击(18)的非传导性中空结构的状态的系统(10)，所述结构具有内部腔体(20)，所述系统(10)包括压力变换器(22)，其用以测量因所述雷击(18)而在所述内部腔体(20)内产生的声波 (24)的压力(23)；以及控制器(26)，其耦接到所述压力变换器(22)上，用以接收来自于所述压力变换器(22) 的测得压力(23)，所述控制器(26)构造成用以基于所述测得压力(23)来处理所述结构的状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述结构为风力涡轮机叶片(12)或飞行器结构中的一种。
3.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述结构为涡轮机叶片(12)，其中， 所述涡轮机叶片(12)包括沿纵轴线(32)位于相对端处的根部(28)和尖端(30)，其中，所述压力变换器(22)定位在所述涡轮机叶片(12)的内部腔体(20)内，以及其中，所述压力变换器(22)具有传感轴线(19)以限定由所述压力变换器(22)检测的波的入射方向，所述压力变换器(22)对准成使得所述传感轴线(19)沿所述纵轴线(32)定向。
4.根据权利要求3所述的系统(10)，其特征在于，所述压力变换器(22)在所述叶片根部(28)处定位在所述内部腔体(20)中，其中，所述传感轴线(19)在所述尖端(30)处沿所述纵轴线(32)定向，以及其中，由于穿过所述内部腔体(20)的雷击(18)或电�。錾� (24)在所述内部腔体(20)内沿所述纵轴线(32)朝所述根部(28)传播。
5.根据权利要求3所述的系统(10)，其特征在于，所述压力变换器(22)在所述根部 (28)内安装到所述内部腔体(20)的表面(21)上。
6.根据权利要求3所述的系统(10)，其特征在于，所述涡轮机叶片(12)在所述叶片根部(28)处附接到毂(34)上；所述系统(10)还包括定位在所述叶片根部(28)与所述毂 (34)之间用以分离所述叶片根部(28)和所述毂(34)的隔板(36)；所述压力变换器(22) 安装到所述隔板(36)的表面(38)上；以及其中，所述压力变换器(22)为应变仪或加速计中的一种，用以测量所述隔板表面 (38)的相应应变或加速度且将相应的所述应变或加速度转换成所述测得压力(23)。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器(26)包括存储器(27)，所述存储器(27)构造成用以储存表示所述非传导性中空结构的相应状态的至少一个压力阈值；其中，所述控制器(26)构造成用以将来自于所述波的测得压力(23)的峰值压力(42) 与所述至少一个压力阈值相比较，以便基于对应所述峰值压力(42)的所述非传导性中空结构的储存状态来处理所述状态。
8.根据权利要求7所述的系统(10)，其特征在于，所述存储器(27)还储存表示所述结构的相应附加状态的附加压力阈值；其中，所述控制器(26)构造成用以将来自于所述测得压力(23)的峰值压力(42)与所述至少一个压力阈值和所述附加压力阈值相比较，以便基于对应所述峰值压力(42)的所述结构的储存状态来处理所述状态。
9.根据权利要求8所述的系统(10)，其特征在于，所述结构为风力涡轮机叶片(12)。
10.根据权利要求1所述的系统(10)，其特征在于，所述结构为风力涡轮机叶片(12)， 其中，所述压力变换器(22)构造成用以测量所述声波(24)的声音标记(46)，以及其中，所述控制器(26)构造成用以接收来自于所述压力变换器(22)的声音标记(46)；其中，所述控制器06)包括存储器(27)，所述存储器07)构造成用以储存表示所述涡轮机叶片(12) 的相应状态的至少一个预定标记；其中，所述控制器06)构造成用以将所述声波04)的声音标记G6)与所述至少一个预定标记相比较，以便基于对应于所述声音标记G6)的所述涡轮机叶片(1 的储存状态来估计所述状态。
全文摘要
本发明提供了一种用于估计受到雷击(18)的非传导性中空结构的状态的系统(10)。该结构具有内部腔体(20)。该系统(10)包括压力变换器(22)，其用以测量因雷击(18)而在内部腔体(20)内产生的声波(24)的压力(23)。该系统(10)还包括控制器(26)，其耦接到压力变换器(22)上，用以接收来自于压力变换器(22)的测得压力(23)以及基于测得压力(23)来处理结构的状态。
文档编号G01M13/00GK102345568SQ20111022162
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者B·李, G·P·科斯特, P·朱奇, R·默里, 埃尔南德斯 Y·门德斯 申请人:通用电气公司
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