[发明专利]一种基于三维霍尔传感器测量风电塔筒倾角的系统

说明书

一种基于三维霍尔传感器测量风电塔筒倾角的系统，包括倾角测量装置和1台嵌入式主机，倾角测量装置安装于塔筒内，其中，倾角测量装置包括三维霍尔传感器、微处理器、磁隔离CAN收发器、系统基本片、摆杆机构，摆杆机构上安装磁铁，三维霍尔传感器位于磁铁上方，非接触磁场空间交联，摆杆机构随塔筒摆动带动磁铁沿圆周方向转动，用于调节合适的灵敏度和阻尼特性，微处理器通过读取三维霍尔传感器内部数据并做算法处理，完成塔筒倾角数据测量。本发明通过通过三维霍尔传感器和摆杆机构独特的复摆设计，完成对系统外部倾角信号的等角度传输，数据的准确性高，重复性高。

技术领域

本发明属于风电机组塔筒测量技术领域，尤其是涉及一种基于三维霍尔传感器测量风电塔筒倾角的系统。

背景技术

风电塔筒安装完成后，由于地基沉降、结构件变形、强风等原因，可能导致塔筒倾斜甚至倒塔，造成严重经济损失。自风电投入商用后，塔筒监控始终是难题。以往的塔筒倾角检测是采用加速度传感器，核心是微机械芯片，其灵敏度较高，但是有两个致命的缺点：首先是由于系统长时间多次测量，使得测量微芯片存在明显的物理变形，因此，测量值相对绝对物理位置的重复性不好，虽然灵敏度高，但是由于原理的固有特性，导致累计的绝对误差越来越大，最后只能是参考性的相对测量数据；其次是由于塔筒自然摆动引起的受迫震动，摆动中心不变，非实质的塔筒变形也会多次作用到检测系统中，导致不必要的累计误差和大量实际无用的数据。最后，加速度传感器的价格相当昂贵，增加检测成本。

如何得到良好重复性的绝对角度数据，并且低成本地完成塔筒倾角检测是当前急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本可动态实时监控塔筒倾角的系统，系统提供重复性一致的绝对角度数据，遇突发情况可实时主动报警，维护人员可及时采取对应措施，避免事故发生，减少经济损失。

为实现上述目的，本发明提供一种基于三维霍尔传感器测量风电塔筒倾角的系统，其特征在于：包括倾角测量装置和1台嵌入式主机，倾角测量装置安装于塔筒内，其中，倾角测量装置包括三维霍尔传感器、微处理器、磁隔离CAN收发器、系统基本片、摆杆机构，摆杆机构上安装磁铁，三维霍尔传感器位于磁铁上方，非接触磁场空间交联，摆杆机构随塔筒摆动带动磁铁沿圆周方向转动，用于调节合适的灵敏度和阻尼特性，同时，摆杆机构的运动引起三维霍尔传感器与摆动的磁铁的相对位置变化，相对位置变化引起三维霍尔传感器周围磁场变化，磁场变化引起三维霍尔传感器内部数据变化，微处理器通过读取三维霍尔传感器内部数据并做算法处理，完成塔筒倾角数据测量，倾角测量装置与嵌入式组网主机通过磁隔离CAN收发器通信，数据在嵌入式组网主机显示并处理，经以太网与电力运行监控网络做数据交互。

所述的三维霍尔传感器是采用TriaHall技术的单片式磁传感器IC，通过集成磁控器来获得，该集成磁控器沉积在CMOS芯片上。

所述的摆杆机构包括摆杆、摆锤，摆杆顶端设有凹槽用于镶嵌磁铁，摆杆上套接一关节轴承，并在关节轴承的作用下360度圆周旋转。

所述的摆杆机构安装于一个形似塔筒的腔体内，该腔体由上下两个腔体连接而成，上下两个腔体连接面中心开有凹槽，关节轴承安全于凹槽内。

所述的倾角测量装置分若干层均匀安装于塔筒内，所有的倾角测量装置通过CAN数据总线并联，并分别与嵌入式组网主机通过磁隔离CAN收发器通信。

所述的倾角测量装置的微处理器执行下面的流程：