论文部分内容阅读
对风力发电设备进行无损检测是增加其寿命、降低维护成本的有效手段,在叶片的寿命期内及早的发现叶片存在的损伤,尤其是脱层损伤变得极为重要。本文首先论述了叶片在其寿命周期各个阶段出现脱层损伤的类型,并综述了国内外针对复合材料无损检测所使用的方法;然后对声振法进行了理论建模分析,确定了可以表征脱层缺陷信息的特征参数,并以此作为检测仪器设计的基础。论文论述了基于FPGA的风电叶片脱层损伤检测仪的工作原理。通过敲击锤激振叶片,对锤内力传感器所获取的信号进行特征分析,当叶片出现脱层时,缺陷处刚度下降,敲击力持续时间增大。仪器的制作包括敲击锤的制作、硬件电路设计和软件设计三个部分。敲击锤的设计在考虑材料属性和质量要求后选择尼龙锤头,钢铁锤身的结构,并将压电薄膜传感器内嵌在锤头内。硬件电路的设计包括阻抗匹配、极性转换电路和滤波放大电路,将所得的信号分别输入数字信号处理模块和模拟信号处理模块。系统的核心器件为Altera的FPGA,对其软件部分的设计包括两个方面,一是数字逻辑模块,用来直接对力信号的持续时间进行检测,整个模块可直接作为后续SOPC系统的外设部件;二是SOPC系统的搭建,主要实现数据的采集、分析、显示和通信等功能。本文最后利用所研制的损伤检测仪对标准试件和实际损伤叶片进行了实验研究。实验数据显示,此仪器对薄层的脱层损伤具有良好的检测效果,并可依据检测结果的变化趋势规划脱层检测路径。