專利名稱：用于測(cè)量風(fēng)力渦輪的操作參數(shù)的方法以及測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開大體涉及適合于測(cè)量風(fēng)力渦輪的操作參數(shù)的測(cè)量裝置。風(fēng)力渦輪的操作參數(shù)可包括在風(fēng)力渦輪的位置處的環(huán)境參數(shù)，諸如例如風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、環(huán)境濕度等，以及指示風(fēng)力渦輪的操作狀態(tài)的參數(shù)，諸如例如在塔架或轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)處的彎矩、旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(諸如風(fēng)力渦輪的輪轂、主軸和變速箱軸等)的轉(zhuǎn)速。除此之外，本公開涉及用于測(cè)量在風(fēng)力渦輪的操作期間風(fēng)力渦輪的操作參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)提供環(huán)保的和可靠的能源的迫切需要推動(dòng)現(xiàn)代風(fēng)力渦輪的發(fā)展。作為這種能源，風(fēng)力渦輪越來越重要。風(fēng)力渦輪典型地包括轉(zhuǎn)子，其具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片和輪轂，用于將進(jìn)來的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。風(fēng)力渦輪的輪轂的旋轉(zhuǎn)傳遞到驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的主轉(zhuǎn)子軸。多個(gè)單獨(dú)的機(jī)械的和電的構(gòu)件在風(fēng)力渦輪內(nèi)相互作用使得將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率成為問題。在風(fēng)力渦輪的操作期間，典型地多個(gè)操作參數(shù)被監(jiān)控。操作參數(shù)的檢測(cè)典型地不僅在風(fēng)力渦輪的輪轂內(nèi)執(zhí)行，而且參數(shù)檢測(cè)可在遙感位置處執(zhí)行，諸如在風(fēng)力渦輪的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的尖端處的測(cè)量位置或沿轉(zhuǎn)子葉片的長(zhǎng)度的不同的測(cè)量位置。雖然許多測(cè)量系統(tǒng)僅僅消耗非常少量的電能，但是電能典型地經(jīng)由電線從電源向測(cè)量的位置/測(cè)量系統(tǒng)的位置傳輸。關(guān)于電磁兼容性和潛在的雷擊區(qū)域，暴露的測(cè)量位置(諸如在風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子葉片處的位置)成為待考慮的問題。另一個(gè)問題是測(cè)量系統(tǒng)相對(duì)于它的導(dǎo)電構(gòu)件的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上面所述，提供適合于測(cè)量至少一個(gè)操作參數(shù)的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括包含適合于發(fā)射光的光源的控制單元、連接到控制單元并且適合于將從光源發(fā)射的光傳輸?shù)絺鞲衅餮b置的光波導(dǎo)以及適合于檢測(cè)該至少一個(gè)操作參數(shù)的所述傳感器裝置，傳感器裝置包括光到電的功率轉(zhuǎn)換單元，其適合于接收由光源發(fā)射的并且經(jīng)由光波導(dǎo)傳輸?shù)墓夂蛯⒔邮盏降墓廪D(zhuǎn)換成提供給傳感器裝置的電操作功率。根據(jù)另一個(gè)方面，提供適合于測(cè)量至少一個(gè)操作參數(shù)的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括包含適合于發(fā)射射頻波的射頻功率傳輸器的控制單元、連接到控制單元并且適合于將從射頻功率傳輸器發(fā)射的射頻波傳輸?shù)絺鞲衅餮b置的天線以及適合于檢測(cè)該至少一個(gè)操作參數(shù)的所述傳感器裝置，傳感器裝置包括射頻到電的功率轉(zhuǎn)換單元，其適合于接收由射頻功率傳輸器發(fā)射的并且經(jīng)由天線傳輸?shù)纳漕l波和將接收到的射頻波轉(zhuǎn)換成提供給傳感器裝置的電操作功率。根據(jù)又一個(gè)方面，提供風(fēng)力渦輪，其包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片和輪轂以及至少一個(gè)測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括包含適合于發(fā)射光的光源的控制單元、連接到控制單元并且適合于將從光源發(fā)射的光傳輸?shù)絺鞲衅餮b置的光波導(dǎo)以及適合于檢測(cè)至少一個(gè)操作參數(shù)的所述傳感器裝置，傳感器裝置包括光到電的功率轉(zhuǎn)換單元，其適合于接收由光源發(fā)射的并且經(jīng)由光波導(dǎo)傳輸?shù)墓夂蛯⒔邮盏降墓廪D(zhuǎn)換成提供給傳感器裝置的電操作功率。
本發(fā)明的另外的方面、優(yōu)點(diǎn)和特征從從屬權(quán)利要求、說明書以及附圖中是顯而易見的。


在包括參考附圖的說明書的余下部分中更具體地提出對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員完全的和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開，包括它的最佳實(shí)施方式，在附圖中圖1示出根據(jù)典型實(shí)施例的包括具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子的風(fēng)力渦輪的側(cè)視圖，其中，轉(zhuǎn)子葉片設(shè)置有傳感器單元；圖2是根據(jù)典型實(shí)施例的安裝在輪轂處的轉(zhuǎn)子葉片的前視圖，示出沿轉(zhuǎn)子葉片的長(zhǎng)度的傳感器單元和傳感器控制器裝置的布置；圖3是根據(jù)另一個(gè)典型實(shí)施例的安裝在輪轂處的轉(zhuǎn)子葉片的前視圖，其中，若干傳感器單元示出與一個(gè)傳感器控制器裝置相互作用用于沿風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子葉片的長(zhǎng)度的操作參數(shù)的測(cè)量；圖4是示出根據(jù)典型實(shí)施例的經(jīng)由光鏈路單元連接的傳感器裝置和控制單元的構(gòu)件的方框圖；圖5是示出根據(jù)另一個(gè)典型實(shí)施例的經(jīng)由射頻鏈路單元連接的傳感器裝置和控制單元的構(gòu)件的方框圖；圖6描繪示出用于光功率供應(yīng)輻射和光數(shù)據(jù)鏈路輻射的作為波長(zhǎng)的函數(shù)的光輻射強(qiáng)度的曲線圖；以及圖7是示出根據(jù)典型實(shí)施例的用于測(cè)量風(fēng)力渦輪的至少一個(gè)操作參數(shù)的方法的流程圖。部件列表
100風(fēng)力渦輪
101轉(zhuǎn)子葉片
102塔架
103機(jī)艙
104輪轂
105風(fēng)向
106偏航角
107豎直塔架軸線
108槳距角
200傳感器裝置
201傳感器單元
202傳感器控制器裝置
203光到電的功率轉(zhuǎn)換單元
204數(shù)據(jù)光源
300控制單元
301操作參數(shù)
302主控制器裝置
303光源
304光到電的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元
305功率供應(yīng)單元
400光鏈路單元
401光波導(dǎo)
402光學(xué)數(shù)據(jù)波導(dǎo)
403波長(zhǎng)
404輻射強(qiáng)度
405功率供應(yīng)輻射
406數(shù)據(jù)鏈路輻射
407功率傳輸單元
408能量存儲(chǔ)器件
500射頻鏈路單元
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參考各種示例性實(shí)施例，其中的一個(gè)或更多個(gè)示例在附圖中示出。每個(gè)示例作為解釋提供并且不表示作為限制。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分示出的或描述的特征可使用在其它實(shí)施例上或結(jié)合其它實(shí)施例使用以又產(chǎn)生另外的實(shí)施例。意圖是本公開包括這些改變和變更。下面解釋許多實(shí)施例。在這種情況下，在附圖中相同的結(jié)構(gòu)特征通過相同的附圖標(biāo)記識(shí)別。附圖中示出的結(jié)構(gòu)不是真正按比例描繪，而是僅僅用作實(shí)施例的更好理解。圖1示出根據(jù)典型實(shí)施例的風(fēng)力渦輪100的側(cè)視圖。風(fēng)力渦輪100包括塔架102 和可旋轉(zhuǎn)地布置在塔架102頂上的機(jī)艙103。機(jī)艙103可圍繞典型地豎直的塔架軸線107 旋轉(zhuǎn)使得風(fēng)力渦輪的轉(zhuǎn)子指向進(jìn)來的風(fēng)向105。該調(diào)整通過改變機(jī)艙103相對(duì)于塔架102 的偏航角106而實(shí)現(xiàn)。機(jī)艙103攜帶轉(zhuǎn)子，其具有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片101以及輪轂104。至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片101可通過改變單獨(dú)的轉(zhuǎn)子葉片101的槳距角108相對(duì)于進(jìn)來的風(fēng)105的強(qiáng)度(例如風(fēng)速)進(jìn)行調(diào)整。槳距角108的改變對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的轉(zhuǎn)子葉片101圍繞它的縱向軸線的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)典型實(shí)施例，傳感器裝置200裝設(shè)在轉(zhuǎn)子葉片101中的一個(gè)處，如圖1所示。 在圖1中，傳感器裝置200通過陰影區(qū)示意性示出。傳感器裝置200的構(gòu)件，例如傳感器單元和控制器裝置，下面關(guān)于圖2進(jìn)行詳述。在機(jī)艙103內(nèi)，設(shè)置控制單元300，其經(jīng)由光鏈路單元400連接到傳感器裝置200。本文中下面關(guān)于圖2到圖5將描述傳感器裝置200與控制單元300之間的連接。圖2是風(fēng)力渦輪100的安裝在輪轂104處的單獨(dú)的轉(zhuǎn)子葉片101的前視圖。如圖 2所示，兩個(gè)單獨(dú)的傳感器單元201沿轉(zhuǎn)子葉片101的長(zhǎng)度裝設(shè)。傳感器控制器裝置202 提供給每個(gè)單獨(dú)的傳感器單元201用于控制傳感器單元和用于在控制單元(未在圖2中示出)與傳感器控制器裝置之間經(jīng)由光鏈路單元400傳輸供應(yīng)能量。圖2示出用于每個(gè)單獨(dú)的傳感器單元/傳感器控制器裝置201/202組合的兩個(gè)光鏈路單元400。這里注意到，雖然圖2和圖3示出裝設(shè)在單獨(dú)的轉(zhuǎn)子葉片101處的傳感器單元 201，但是傳感器單元201可裝設(shè)在風(fēng)力渦輪的其它位置處，例如在機(jī)艙處(例如用于風(fēng)速和風(fēng)向的測(cè)量)、在塔架處(例如用于局部的力和彎矩的測(cè)量)等。雖然不限于特定的傳感器裝置，但是傳感器裝置200的單獨(dú)的傳感器單元201可包括光纖布拉格光柵、薄膜傳感器、風(fēng)速計(jì)單元、激光多普勒速度計(jì)、應(yīng)變儀探針、加速度傳感器以及皮托管中的至少一個(gè)。技術(shù)人員熟悉這種用于例如應(yīng)力、彎矩、力、風(fēng)向和風(fēng)強(qiáng)度、 氣壓和氣壓差的測(cè)量的傳感器的操作，使得可包括在參數(shù)檢測(cè)200中的單獨(dú)的傳感器單元 201的功能原理的詳細(xì)描述這里不進(jìn)行詳述。而且，這里注意到至少一個(gè)傳感器單元201可通過諸如但不限于可彎曲的壓力管的非電聯(lián)接連接到傳感器控制器裝置202。此外，雖然未在附圖中示出，但是能夠在傳感器裝置200與控制單元300之間提供自由空間光鏈路單元代替光纖電纜400?？刂茊卧?00未在圖2和圖3中示出并且可包括在風(fēng)力渦輪100的輪轂104和/或機(jī)艙103中。類似于如圖2所示的傳感器裝置的傳感器裝置200包括至少一個(gè)傳感器單元201 和用于控制傳感器單元201的傳感器控制器裝置202。對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的傳感器裝置200，可提供分開的光鏈路單元400，如圖2所示。為了形成傳感器裝置200，單獨(dú)的傳感器單元201 和傳感器控制器裝置202的組合可設(shè)置成小型的，即導(dǎo)電構(gòu)件包括相對(duì)于單獨(dú)的轉(zhuǎn)子葉片 101的體積可被忽略的體積。在這個(gè)方面，注意到圖2和圖3不一定按比例繪制。相對(duì)于電磁干擾，這些小型化的傳感器裝置200可被忽略。而且，潛在的雷擊區(qū)域減少，這是因?yàn)閷?dǎo)電構(gòu)件受限于單獨(dú)的傳感器裝置200的體積。如之前所提及的，光鏈路單元400不包括任何導(dǎo)電構(gòu)件。包括例如光纖的光鏈路單元400用作數(shù)據(jù)傳輸單元，用于向可布置在輪轂104或機(jī)艙103內(nèi)的控制單元300 (未示出)傳輸通過相應(yīng)的傳感器單元201獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)。這里注意到，雖然僅僅兩個(gè)傳感器裝置200示出在沿單獨(dú)的轉(zhuǎn)子葉片101的兩個(gè)分開的位置處，但是多個(gè)傳感器裝置200可沿轉(zhuǎn)子葉片的長(zhǎng)度裝設(shè)。這些單獨(dú)的傳感器裝置200使用上面描述的測(cè)量系統(tǒng)可測(cè)量單獨(dú)的測(cè)量信號(hào)，諸如風(fēng)速、氣壓、風(fēng)向等。使用這些測(cè)量的結(jié)果，能夠例如通過調(diào)整單獨(dú)的轉(zhuǎn)子葉片101的槳距角108(參見圖1)增強(qiáng)整個(gè)風(fēng)力渦輪100的有效的控制。光鏈路單元400可設(shè)置為纖維光纜。纖維光纜可單獨(dú)用作功率傳輸單元或者可用作功率傳輸單元和數(shù)據(jù)通信鏈路的組合。如果提供纖維光纜或自由空間光鏈路，則電磁輻射典型地設(shè)置為光波。光波可設(shè)置在可見光譜區(qū)內(nèi)，即在380納米與780納米之間。此外， 光波導(dǎo)和使用光的數(shù)據(jù)鏈路可設(shè)置在紅外(IR)光譜區(qū)中。圖3示出風(fēng)力渦輪100的連接到輪轂104的單獨(dú)的轉(zhuǎn)子葉片101的前視圖。如圖 3所示，單個(gè)的傳感器控制器裝置202被提供并且經(jīng)由單個(gè)的光鏈路單元400連接到控制單元300 (未在圖3中示出)。單個(gè)的傳感器控制器裝置202用作用于多個(gè)單獨(dú)的傳感器單元 201的控制器裝置，在圖3中示出的情況中，傳感器控制器裝置202用作用于四個(gè)傳感器單元201的控制器裝置。傳感器控制器裝置202與傳感器單元201之間的連接典型地是電線，使得風(fēng)力渦輪100的單獨(dú)的轉(zhuǎn)子葉片101內(nèi)的導(dǎo)電體積相對(duì)于圖2中示出的布置增大一些。然而，向傳感器控制器裝置202的主要數(shù)據(jù)傳輸和供應(yīng)功率的傳輸經(jīng)由光鏈路單元400通過光鏈路提供。除了將用于功率和/或數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姶泡椛湓O(shè)置為光波之外，數(shù)據(jù)傳輸和功率傳輸中的至少一個(gè)可設(shè)置為射頻波段中的電磁輻射，如本文中下面將關(guān)于圖5所述。射頻波的頻率可在700兆赫與1000兆赫之間、更具體地在800兆赫與900兆赫之間，并且甚至更典型地為大約866兆赫。圖4是根據(jù)典型實(shí)施例的適合于測(cè)量風(fēng)力渦輪100的至少一個(gè)操作參數(shù)的測(cè)量裝置的方框圖。根據(jù)圖4中示出的該實(shí)施例，傳感器裝置200經(jīng)由光鏈路單元400連接到控制單元300。光鏈路單元400包括用于將操作功率從控制單元300傳輸?shù)絺鞲衅餮b置200 的光波導(dǎo)401和用于在控制單元300與傳感器裝置200之間交換控制與測(cè)量數(shù)據(jù)的光學(xué)數(shù)據(jù)波導(dǎo)402。這里注意到，雖然未在圖4中示出，但是用于將操作功率從控制單元300傳輸?shù)絺鞲衅餮b置200的光波導(dǎo)401的至少一部分和/或用于在控制單元300與傳感器裝置200之間交換控制與測(cè)量數(shù)據(jù)的光學(xué)數(shù)據(jù)波導(dǎo)402的至少一部分可由至少一個(gè)自由空間光鏈路
單元代替。這種數(shù)據(jù)交換可基于時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)、頻分多路復(fù)用技術(shù)和調(diào)幅技術(shù)。此外，能夠?qū)⒋龔目刂茊卧?00傳輸?shù)絺鞲衅餮b置200的數(shù)據(jù)疊加到從控制器裝置300的光源303 發(fā)射的光波上。 傳感器裝置200包括連接到單個(gè)的傳感器控制器裝置202的多個(gè)傳感器單元201。 此外，雖然未在圖4中示出，但是能夠給每個(gè)單獨(dú)的傳感器單元201提供單獨(dú)的傳感器控制器裝置202。傳感器裝置200可包括能量存儲(chǔ)器件408以提供用于操作傳感器裝置200的例如備用能量的存儲(chǔ)器。這里注意到，雖然未在圖4中示出，但是光鏈路單元400的光波導(dǎo)401和光學(xué)數(shù)據(jù)波導(dǎo)402可組合在單個(gè)的光鏈路中，其能夠?qū)⒐?yīng)功率從控制單元300傳輸?shù)絺鞲衅餮b置 200并且用于在控制單元300與傳感器裝置200之間交換控制與測(cè)量數(shù)據(jù)。如圖4所示，經(jīng)由光學(xué)數(shù)據(jù)波導(dǎo)402提供數(shù)據(jù)傳輸，光學(xué)數(shù)據(jù)波導(dǎo)402在控制單元 300側(cè)連接到光到電的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元304，而在傳感器裝置200側(cè)連接到數(shù)據(jù)光源。因此， 能夠在傳感器裝置200與控制單元300之間光學(xué)地傳輸數(shù)據(jù)。此外，提供功率傳輸單元407作為控制單元300與傳感器裝置200之間的連接。功率傳輸單元407包括用于發(fā)射光作為光功率的光源303、適合于將光從控制單元300側(cè)向傳感器裝置200側(cè)傳輸?shù)墓獠▽?dǎo)401以及適合于接收經(jīng)由光波導(dǎo)401傳輸?shù)墓獠⑶覍⒔邮盏降墓廪D(zhuǎn)換成電功率的光到電的功率轉(zhuǎn)換單元203，電功率提供給光學(xué)傳感器裝置200的傳感器控制器裝置202。這里注意到光到電的功率轉(zhuǎn)換單元203基于它的光到電的功率轉(zhuǎn)換效率將接收到的光轉(zhuǎn)換成電操作功率?？刂茊卧?00設(shè)計(jì)成基于通過傳感器裝置200的至少一個(gè)傳感器單元201測(cè)量的至少一個(gè)操作參數(shù)來控制風(fēng)力渦輪100。光源303可包括大功率激光二極管。高效激光二極管可設(shè)置在大約600納米到700納米，具體地大約650納米到670納米的頻譜波長(zhǎng)范圍中。此外，光輸出功率可以例如在5毫瓦與300毫瓦之間，更典型地在7毫瓦與200毫瓦之間變化。在示例性實(shí)施例中，高效激光二極管具有大約655納米的頻譜波長(zhǎng)并且提供大約7 毫瓦的光輸出功率。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，高效激光二極管具有大約660納米的頻譜波長(zhǎng)并且提供大約200毫瓦的光輸出功率。在傳感器裝置200側(cè)的光到電的功率轉(zhuǎn)換單元203可包括光電二極管，其關(guān)于有效的光功率到電功率的轉(zhuǎn)換效率調(diào)諧到光源303中的激光二極管。光電二極管可在大約2 伏與大約30伏之間、更具體地在5伏與20伏之間的電壓范圍中，并且以在2毫安與160毫安之間、更具體地在5毫安與100毫安之間的電流進(jìn)行操作。使用本文中上面描述的功率傳輸單元407可獲得幾毫瓦一直到幾十毫瓦的電功率。相應(yīng)地，電功率的不被傳感器單元201和傳感器控制器裝置202使用的部分可存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)器件408中供以后使用。功率傳輸單元407的光波導(dǎo)401也可用于數(shù)據(jù)傳輸。 即，包括光到電的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元304、數(shù)據(jù)光源204和光學(xué)數(shù)據(jù)波導(dǎo)402的數(shù)據(jù)傳輸單元可與功率傳輸單元407的構(gòu)件組合。而且，如圖5所示，可能的是用于將操作功率傳輸?shù)絺鞲衅餮b置并且用于在傳感器裝置200與控制單元300之間提供數(shù)據(jù)鏈路的電磁輻射可設(shè)置在射頻波段中，即電磁輻射設(shè)置為射頻波。該射頻可在700兆赫與1000兆赫之間、更具體地在800兆赫與900兆赫之間，并且甚至更典型地為大約866兆赫。圖5是示出根據(jù)可與其它實(shí)施例組合的另一個(gè)典型實(shí)施例的經(jīng)由RF即射頻鏈路單元500連接的傳感器裝置200和控制單元300的構(gòu)件的方框圖。圖5示出類似于圖4 中示出的測(cè)量裝置的方框圖，除了射頻鏈路代替光鏈路設(shè)置在傳感器裝置200與控制單元 300之間。根據(jù)圖5中示出的實(shí)施例，傳感器裝置200經(jīng)由射頻鏈路單元500連接到控制單元300。射頻鏈路單元500包括適合于將作為電磁波的操作功率從控制單元300傳輸?shù)絺鞲衅餮b置200的射頻功率鏈路501和用于在控制單元300與傳感器裝置200之間交換控制與測(cè)量數(shù)據(jù)的射頻數(shù)據(jù)鏈路502。這里注意到射頻功率鏈路501可設(shè)置為定向無線電鏈路系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)天線，典型地定位在控制單元300處的定向傳輸天線和定位在傳感器裝置200處的定向接收天線，天線可相對(duì)于彼此相互調(diào)整。這種射頻功率鏈路501典型地可在幾十厘米的距離處、更典型地在小于20厘米的距離處進(jìn)行操作。這里注意到雖然到布置在風(fēng)力渦輪100的轉(zhuǎn)子葉片101處的傳感器單元的距離可大于幾十厘米，但是裝設(shè)在風(fēng)力渦輪的其它構(gòu)件處的傳感器單元(例如在機(jī)艙頂上的風(fēng)速計(jì)、在塔架處的彎曲應(yīng)變儀等)使用根據(jù)典型實(shí)施例的射頻功率鏈路501可提供有電能。此外，根據(jù)另一個(gè)典型實(shí)施例，經(jīng)由射頻數(shù)據(jù)鏈路502的數(shù)據(jù)交換也可在不使用或采用射頻功率鏈路501的情況下執(zhí)行。如之前所述并且如圖4所描繪，傳感器裝置200包括連接到單個(gè)的傳感器控制器裝置202的多個(gè)傳感器單元201。此外，雖然未在圖5中示出，但是可能給每個(gè)單獨(dú)的傳感器單元201提供單獨(dú)的傳感器控制器裝置202。傳感器裝置200可包括能量存儲(chǔ)器件408以提供用于操作傳感器裝置200的例如備用能量的存儲(chǔ)器。如圖5所示，經(jīng)由射頻數(shù)據(jù)鏈路502提供數(shù)據(jù)傳輸，射頻數(shù)據(jù)鏈路502在控制單元 300側(cè)連接到主控器側(cè)數(shù)據(jù)射頻收發(fā)器505，而在傳感器裝置200側(cè)連接到傳感器側(cè)數(shù)據(jù)射頻收發(fā)器506。此外，提供功率傳輸單元407作為控制單元300與傳感器裝置200之間的連接。功率傳輸單元407包括用于發(fā)射射頻波的射頻功率傳輸器503、適合于將射頻功率從控制單元300側(cè)向傳感器裝置200側(cè)傳輸?shù)纳漕l功率鏈路501以及用于接收經(jīng)由射頻鏈路501傳輸?shù)纳漕l波并且用于將接收到的射頻波轉(zhuǎn)換成電功率的射頻功率收發(fā)器504，電功率提供給光學(xué)傳感器裝置200的傳感器控制器裝置202。這里注意到射頻功率收發(fā)器504基于它的射頻到電的功率轉(zhuǎn)換效率將接收到的射頻波轉(zhuǎn)換成電操作功率?？刂茊卧?00設(shè)計(jì)成基于通過傳感器裝置200的至少一個(gè)傳感器單元201測(cè)量的至少一個(gè)操作參數(shù)來控制風(fēng)力渦輪100。相應(yīng)地，電功率的不被傳感器單元201和傳感器控制器裝置202使用的部分可存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)器件408中供以后使用。功率傳輸單元407的射頻功率鏈路501也可用于數(shù)據(jù)傳輸。即，射頻數(shù)據(jù)鏈路502的構(gòu)件可與功率傳輸單元407的構(gòu)件組合。圖6是示出作為波長(zhǎng)403的函數(shù)的不同光輻射的輻射強(qiáng)度404的曲線圖。附圖標(biāo)記405示出在特定的波長(zhǎng)403處用于將光從控制單元傳輸?shù)絺鞲衅餮b置200的功率供應(yīng)輻射。如圖6所示，在不同的波長(zhǎng)403處提供數(shù)據(jù)鏈路輻射406用于在傳感器裝置200與控制單元300之間交換控制與測(cè)量數(shù)據(jù)。圖5示出一種波長(zhǎng)劃分多路復(fù)用使得，即使光功率和通信數(shù)據(jù)經(jīng)由相同的光纖傳輸，也避免功率傳輸與通信數(shù)據(jù)傳輸之間的干擾。因此，操作功率傳輸和數(shù)據(jù)傳輸以電磁光譜的不同頻率執(zhí)行。另外，可能同時(shí)傳輸參數(shù)檢測(cè)數(shù)據(jù)和操作功率。參數(shù)檢測(cè)數(shù)據(jù)和操作功率可在時(shí)間劃分模式中相互交替?zhèn)鬏敗?如果例如沒有數(shù)據(jù)傳輸，則光功率可用于對(duì)傳感器裝置200的能量存儲(chǔ)器件408進(jìn)行再充電。另外，參數(shù)檢測(cè)數(shù)據(jù)和操作功率可在頻率劃分模式中相互交替?zhèn)鬏?。圖7是示出用于測(cè)量風(fēng)力渦輪100的至少一個(gè)操作參數(shù)的方法的流程圖。程序在步驟Sl處開始并且運(yùn)行至步驟S2，在此處提供傳感器裝置200。然后，在步驟S3處，操作功率無線地傳輸?shù)絺鞲衅餮b置200。相應(yīng)地，傳感器裝置以及在傳感器裝置200內(nèi)的傳感器單元201在接下來的步驟S4中然后用于檢測(cè)該至少一個(gè)操作參數(shù)。然后程序前進(jìn)至步驟S5，在此處基于檢測(cè)的操作參數(shù)檢測(cè)信號(hào)從傳感器裝置200 輸出。檢測(cè)的信號(hào)可在與傳輸光相同的光纖鏈路上傳輸，該光纖鏈路用于操作帶有其傳感器單元201的傳感器裝置200。然后程序在步驟S6處結(jié)束。從控制單元300傳輸?shù)絺鞲衅餮b置200的光可設(shè)置在限制的光譜區(qū)內(nèi)。光能通過光纖401傳輸并且轉(zhuǎn)換成電能用作功率供應(yīng)。這里注意到多個(gè)傳感器裝置200可連接到控制單元300?；谠诟綀D中示出并且另外的優(yōu)點(diǎn)和改變從其中顯現(xiàn)的實(shí)施例描述本發(fā)明。然而，本公開不限于以具體的術(shù)語描述的實(shí)施例，而是可以以適合的方式改變和變化。它處于將一個(gè)實(shí)施例的單獨(dú)特征和特征組合與另一個(gè)實(shí)施例的特征和特征組合以適合的方式組合以便得出另外的實(shí)施例的范圍內(nèi)?；诒疚闹械慕虒?dǎo)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是可做出變化和改變而不偏離本公開及其更寬廣的方面。也就是說，本文中上面提出的所有示例意圖是示例性的而非限制性的。該文字描述使用示例以公開本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且也使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`描述的主題，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括在內(nèi)的方法。 盡管在前文中公開各種特定實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到權(quán)利要求的精神和范圍允許同等有效的改變。特別地，上述的實(shí)施例的相互不排斥的特征可彼此組合。專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括這種改變和本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這種其它示例具有與權(quán)利要求的字面語言沒有不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這種其它示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量裝置，其適合于測(cè)量至少一個(gè)操作參數(shù)，所述測(cè)量裝置包括控制單元(300)，其包括適合于發(fā)射光的光源(303)；光波導(dǎo)G01)，其連接到所述控制單元(300)并且適合于將從所述光源(303)發(fā)射的光傳輸?shù)絺鞲衅餮b置(200)；和所述傳感器裝置位00)，其適合于檢測(cè)所述至少一個(gè)操作參數(shù)，所述傳感器裝置(200)包括光到電的功率轉(zhuǎn)換單元位03)，其適合于接收由所述光源(30 發(fā)射的并且經(jīng)由所述光波導(dǎo)(401)傳輸?shù)墓夂蛯⒔邮盏降墓廪D(zhuǎn)換成提供給所述傳感器裝置(200)的電操作功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述傳感器裝置(200)還包括數(shù)據(jù)光源004)，其適合于基于至少一個(gè)測(cè)量的操作參數(shù)發(fā)射數(shù)據(jù)光，并且其中所述控制單元 (300)具有光到電的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元(304)，其適合于接收所述數(shù)據(jù)光和將所述數(shù)據(jù)光轉(zhuǎn)換成電數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，還包括光學(xué)數(shù)據(jù)波導(dǎo)002)，其適合于將從所述數(shù)據(jù)光源(204)發(fā)射的所述數(shù)據(jù)光傳輸?shù)剿龉獾诫姷臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元(304)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)光源(204)和所述光到電的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元(304)設(shè)置為光學(xué)收發(fā)器，其適合于經(jīng)由所述光學(xué)數(shù)據(jù)波導(dǎo)(40 在所述控制單元(300)與所述傳感器裝置(200)之間相互交換數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述光波導(dǎo)(401)和所述光學(xué)數(shù)據(jù)波導(dǎo)(40 形成為適合于在所述控制單元(300)與所述傳感器裝置(200)之間傳輸光功率和光學(xué)數(shù)據(jù)的單個(gè)波導(dǎo)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，用于給所述傳感器裝置(200)提供電操作功率的所述光源(303)和用于基于至少一個(gè)測(cè)量的操作參數(shù)發(fā)射數(shù)據(jù)光的所述數(shù)據(jù)光源(204)適合于以相互不同的波長(zhǎng)發(fā)射光。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述光源(30 是大功率激光二極管、光二極管陣列、發(fā)光二極管以及放電燈中的至少一個(gè)。
8.一種測(cè)量裝置，其適合于測(cè)量至少一個(gè)操作參數(shù)，所述測(cè)量裝置包括控制單元(300)，其包括適合于發(fā)射射頻波的射頻功率傳輸器(503)；天線，其連接到所述控制單元(300)并且適合于將從所述射頻功率傳輸器(503)發(fā)射的射頻波傳輸?shù)絺鞲衅餮b置O00)；和所述傳感器裝置000)，其適合于檢測(cè)所述至少一個(gè)操作參數(shù)，所述傳感器裝置(200) 包括射頻到電的功率轉(zhuǎn)換單元，其適合于接收由所述射頻功率傳輸器(503)發(fā)射的并且經(jīng)由所述天線傳輸?shù)纳漕l波和將接收到的射頻波轉(zhuǎn)換成提供給所述傳感器裝置O00)的電操作功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述傳感器裝置(200)還包括傳感器側(cè)數(shù)據(jù)射頻收發(fā)器(506)，其適合于基于至少一個(gè)測(cè)量的操作參數(shù)發(fā)射射頻數(shù)據(jù)，并且其中所述控制單元(300)具有射頻到電的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，其適合于接收所述射頻數(shù)據(jù)和將所述射頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)量裝置，其特征在于，所述傳感器側(cè)數(shù)據(jù)射頻收發(fā)器 (506)和所述射頻到電的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元設(shè)置為射頻收發(fā)器，其適合于在所述控制單元 (300)與所述傳感器裝置(200)之間相互交換數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于測(cè)量風(fēng)力渦輪的操作參數(shù)的方法以及測(cè)量裝置。提供適合于測(cè)量風(fēng)力渦輪(100)的至少一個(gè)操作參數(shù)的測(cè)量裝置。測(cè)量裝置包括包含適合于發(fā)射光的光源(303)的控制單元(300)和連接到控制單元(300)并且適合于將從光源(303)發(fā)射的光傳輸?shù)絺鞲衅餮b置(200)的光波導(dǎo)(401)。傳感器裝置(200)適合于檢測(cè)至少一個(gè)操作參數(shù)并且包括光到電的功率轉(zhuǎn)換單元(203)，其適合于接收由光源(303)發(fā)射的并且經(jīng)由光波導(dǎo)(401)傳輸?shù)墓夂蛯⒔邮盏降墓廪D(zhuǎn)換成提供給傳感器裝置(200)的電操作功率。
文檔編號(hào)G01D21/02GK102279018SQ201110118249
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者D·門克 申請(qǐng)人:通用電氣公司