基于声发射技术的风电叶片裂纹无线监测系统研究

【摘要】： 随着世界能源危机的日益严重,以及公众对于改善生态环境要求的呼声日益高涨,风能作为一种清洁的可再生能源日益受到各国政府的重视。风力发电产业正逐步发展成为初具规模的新兴产业。风力发电机叶片是风力发电机的关键部件之一,叶片的好坏直接影响着风力发电机的效率、寿命和性能。叶片在制造、安装和运行等过程中会产生损伤,在交变应力等因素作用下萌生裂纹并不断扩展,最终导致叶片断裂,造成巨大经济损失。因此对叶片裂纹损伤的检测尤为重要。 常用的叶片裂纹检测方法主要有复型法、电位法、显微镜直接观察法和柔度法等。这在一定程度上实现了对裂纹损伤的检测。但是由于采用上述方法对风力发电机叶片进行检测的工作量大,且效率较低,因此不能有效应用于大型风机叶片裂纹的检测上。 声发射技术是一种新型的动态检测技术,已被广泛应用于设备的无损检测领域,对于实现对风力发电机叶片裂纹的监测具有十分重要的意义。因此本文旨在研究风力发电机叶片裂纹声发射检测的可行性,主要研究工作包括设计风电叶片裂纹的声发射信号特征参数提取模块以及采用ZigBee无线通信的方式对采集到的声发射信号特征参数进行传输。 【关键词】：叶片 裂纹 声发射技术 无线
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH878
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 本课题研究背景13
• 1.2 声发射技术概述13-14
• 1.3 前人研究成果14
• 1.4 本论文创新点14-15
• 1.5 研究中遇到的难点15
• 1.6 本课题的研究内容15
• 1.7 本章小结15-17
• 第二章 风力发电机叶片裂纹监测17-27
• 2.1 风力发电机叶片结构17
• 2.2 风力发电机叶片材料17-18
• 2.3 风力发电机叶片裂纹损伤18-20
• 2.4 裂纹监测方法20-24
• 2.4.1 复型法20-21
• 2.4.2 电位法21-22
• 2.4.3 显微镜直接观测法22-23
• 2.4.4 声发射技术23-24
• 2.5 裂纹监测方法的选择24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 声发射检测技术27-33
• 3.1 声发射技术原理27-28
• 3.1.1 声发射产生的条件27
• 3.1.2 声发射波的传播27
• 3.1.3 波的传播速度27-28
• 3.2 世界声发射技术的发展历程和现状28
• 3.3 声发射技术在工程中的应用28-29
• 3.4 声发射信号处理分析技术29-31
• 3.4.1 AE信号参数分析29-30
• 3.4.2 声发射信号波形分析30
• 3.4.3 频谱分析30
• 3.4.4 小波分析30-31
• 3.4.5 神经网络识别31
• 3.5 本章小结31-33
• 第四章 系统硬件部分设计33-53
• 4.1 模拟电路部分设计33-41
• 4.1.1 主放大器部分设计33-34
• 4.1.2 带通滤波部分设计34-35
• 4.1.3 半波整流部分设计35-36
• 4.1.4 事件形成部分设计36-39
• 4.1.5 能率形成部分设计39-41
• 4.2 数字电路部分设计41-46
• 4.2.1 单片机选型41-42
• 4.2.2 JTAG模块设计42-43
• 4.2.3 计数模块设计43-45
• 4.2.4 串口模块设计45-46
• 4.3 无线通信部分设计46-51
• 4.3.1 无线网络技术概述46-47
• 4.3.2 ZigBee无线技术概论47-49
• 4.3.3 射频芯片的选型49
• 4.3.4 CC2480主要技术特点及应用电路49-50
• 4.3.5 CC2480与ATmega128L的接口电路50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 系统软件部分设计53-57
• 5.1 计数模块53-54
• 5.2 DA转换模块54-56
• 5.3 串口模块56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 实验及应用分析57-65
• 6.1 模拟电路部分实验57-60
• 6.2 数字电路部分实验60-61
• 6.3 无线通信部分实验61-63
• 6.4 裂纹监测系统应用分析63-64
• 6.5 本章小结64-65
• 第七章 结论与展望65-67
• 7.1 结论65
• 7.2 展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-73
• 研究成果及发表的学术论文73-75
• 作者和导师简介75-76
• 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书76-77

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