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風(fēng)力發(fā)電葉片覆冰檢測傳感器信號處理技術(shù)

更新時間:2025-05-21      點擊次數(shù):235

  【BK-JB3H】山東博科儀器團(tuán)結(jié)、拼搏、務(wù)實,共創(chuàng)企業(yè)美好明天。

  風(fēng)力發(fā)電葉片覆冰檢測傳感器的信號處理技術(shù)直接影響冰情識別的準(zhǔn)確性與實時性。針對葉片覆冰的動態(tài)特性與復(fù)雜環(huán)境干擾,需采用多維度信號融合與智能算法優(yōu)化方案。

  多源信號預(yù)處理與特征提取

  傳感器采集的微波反射信號、應(yīng)變片形變數(shù)據(jù)及紅外熱成像信息需進(jìn)行分頻段處理。首先通過帶通濾波器分離不同頻段特征:微波信號(24-26GHz)聚焦冰層介電常數(shù)變化引起的相位偏移,應(yīng)變數(shù)據(jù)(0-1kHz)提取葉片剛度退化特征,紅外圖像(8-14μm)則通過灰度共生矩陣分析表面熱輻射分布。采用小波包分解對微波信號進(jìn)行6層分解,提取D4、D5頻帶能量作為覆冰厚度敏感特征;應(yīng)變信號經(jīng)希爾伯特-黃變換提取瞬時頻率,量化冰載導(dǎo)致的葉片振動模態(tài)改變。

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  動態(tài)干擾抑制與信號補償

  針對強風(fēng)湍流與電磁干擾,開發(fā)自適應(yīng)噪聲抵消算法。通過在葉片根部部署加速度計采集振動基線信號,利用LMS算法構(gòu)建動態(tài)噪聲模型,使微波信號信噪比提升15dB。針對溫度引起的傳感器漂移,采用雙通道差分測量技術(shù):一個通道暴露于環(huán)境,另一個通道采用恒溫封裝,通過兩者差值消除溫度交叉敏感,使-20℃至40℃溫變范圍內(nèi)的厚度測量誤差穩(wěn)定在±0.3mm以內(nèi)。對于紅外數(shù)據(jù)的太陽輻射干擾,引入時間序列分析模型,通過對比相鄰幀的熱輻射變化率,剔除偽熱點誤報。

  智能識別與決策優(yōu)化

  構(gòu)建基于Transformer架構(gòu)的深度學(xué)習(xí)模型,融合多源特征進(jìn)行冰情分類。模型輸入層整合微波相位偏移量、應(yīng)變峰值因子及紅外熱梯度圖,通過自注意力機制捕捉跨模態(tài)特征關(guān)聯(lián)。在風(fēng)電場實測數(shù)據(jù)集(含2000組覆冰樣本)上訓(xùn)練后,模型對透明冰、霜冰及混合冰型的識別準(zhǔn)確率達(dá)94.7%。結(jié)合葉片氣動性能仿真數(shù)據(jù),開發(fā)冰層厚度-功率損失映射模型,當(dāng)檢測到覆冰導(dǎo)致功率輸出下降超8%時,自動觸發(fā)除冰指令,實現(xiàn)發(fā)電效率與除冰成本的動態(tài)平衡。


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