[发明专利]一种海洋能发电装置扭矩监测系统

权利要求书

1.一种海洋能发电装置扭矩监测系统，其中所述发电装置包括发电设备的动力输出轴、发电机、海上变电系统，所述监测系统包括扭矩传感器、供桥电压稳压器、放大器、第一A/D转换器芯片、第二A/D转换器芯片、CPU、1/k分压电路、电源及A/D转换基准电压稳压器、远程无线数据通信设备；

其特征在于，所述扭矩传感器安装在动力输出轴与发电机之间，扭矩传感器通过放大器输出传感器输出电压U_i至第一A/D转换器芯片；发电机输出电能至海上变电系统，海上变电系统与供桥电压稳压器和电源及A/D转换基准电压稳压器相连，供桥电压稳压器输出端连接1/k分压电路，输出供桥电压分压U_k至第二A/D转换器芯片，CPU控制第一A/D转换器芯片、第二A/D转换器芯片对U_i和U_k进行同时采样和A/D转换，并将扭矩传感器的测量结果通过远程无线数据通信设备发送到岸基监控站。

2.根据权利要求1所述的海洋能发电装置扭矩监测系统，其特征在于，所述扭矩传感器为应变电桥式扭矩传感器，所述供桥电压稳压器输出的供桥电压Ug为扭矩传感器内部的电桥提供电桥输入电压，所述电源及A/D转换基准电压稳压器输出电源电压U_c和A/D转换基准电压U_r,其中电源电压U_c为第一A/D转换器芯片、第二A/D转换器芯片、CPU和远程无线数据通信设备供电；所述A/D转换基准电压U_r为第一A/D转换器芯片与第二A/D转换器芯片提供基准电压。

3.根据权利要求2所述的海洋能发电装置扭矩监测系统，其特征在于，所述1/k分压电路为电阻分压电路，其输出的供桥电压分压U_k=U_g/k；在A/D转换理想基准电压U_r-real和理想供桥电压U_g-real作用下，U_k对应的A/D转换结果为M_k，扭矩传感器的标定系数为t_e,并满足如下公式：

Ug-real=kMk2n-1Ur-real]]>

式中，n为第一A/D转换器芯片、第二A/D转换器芯片的位数；1/k为供桥电压分压系数；U_r-real为第一A/D转换器芯片和第二A/D转换器芯片的理想基准电压；U_g-real为扭矩传感器的理想供桥电压；M_k为U_r-real和U_g-real作用下得到的理想分压信号U_k对应的A/D转换结果，为提前标定值，并保存在CPU内的ROM中；

所述A/D转换的结果分别为D_i和D_k，CPU根据D_i和D_k的数值，使用扭矩测量误差补偿算法对扭矩传感器的测量结果进行补偿。

4.根据权利要求3所述的海洋能发电装置扭矩监测系统，其特征在于，所述的扭矩测量误差补偿算法，包括以下步骤：

第一步，CPU对第一A/D转换器芯片、第二A/D转换器芯片初始化；

第二步，CPU控制第一A/D转换器芯片、第二A/D转换器芯片对供桥电压分压信号U_k和传感器输出电压U_i进行同时采集和同时A/D转换；CPU控制读取第一A/D转换器芯片、第二A/D转换器芯片的A/D转换结果D_i和D_k；

第三步，CPU计算当前供桥电压U_g/U_r的大小，根据A/D转换器输入信号与参考电压比值的关系，计算公式如下:

UgUr=kUkUr=kDk2n-1]]>

第四步，CPU对第一A/D转换器芯片的转换结果D_i在理想基准电压U_r-real和理想供桥电压U_g-real作用下的修正值D_i-correction,计算公式如下：

首先，在理想供桥电压U_g-real作用下，扭矩传感器的输出信号为U_i-correction：

Ui-correction=Ui×Ug-realUg]]>

根据A/D转换器的转换功能，在理想供桥电压U_g-real和理想参考电压U_r-real作用下，第一A/D转换器芯片的输出为：

Di-correction=Ui×Ug-realUgUr-real(2n-1)=Ug-realUgUr-real×(2n-1)×DiUr(2n-1)=UrUg×Ug-realUr-realDi]]>

=MkDkDi]]>

第五步，CPU计算扭矩传感器的测量值T，计算公式如下：

T=Di-correction×te=MkDkDite]]>

式中，t_e为扭矩传感器的标定系数，即为U_r-real和U_g-real作用下，A/D转换器输出的数字量1所代表的扭矩值，为提前标定值，并保存在CPU内的ROM中；

第六步，CPU控制远程无线数据通信设备，将测量值T通过远程无线数据通信设备发送到岸基监控站。