Agrupación de sensores.

Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica que tiene una dirección longitudinal y una dirección transversal

, comprendiendo la agrupación:

una pluralidad de paneles de soporte de sensores separados en la dirección longitudinal y que tienen una anchura en la dirección transversal;

por lo menos un miembro de conexión que se extiende en la dirección longitudinal y que tiene una anchura en la dirección transversal, el o cada miembro o miembros de conexión interconectando de forma mecánica los paneles de soporte de sensores;

una fibra óptica soportada por los paneles de soporte de sensores y el o cada miembro de conexión, en la que la fibra óptica se extiende con el o cada miembro de conexión entre los paneles de soporte de sensores y forma una curva sobre el panel de soporte de sensores, incluyendo la curva por lo menos una porción de la fibra óptica que se extiende en la dirección transversal; y

la anchura del o cada miembro de conexión es sustancialmente menor que la anchura de los paneles de soporte de sensores, mediante lo cual el o cada miembro de conexión es capaz de flexión en la dirección transversal, y caracterizada porque;

la anchura del panel de soporte de sensores es mas grande que 5 veces la anchura del o cada miembro de conexión.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2008/051026.

Solicitante: Moog Insensys Limited.

Inventor/es: VOLANTHEN,MARK, ANGUS,ROBERT ALLAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE FUERZAS, TENSIONES, PARES, TRABAJO, POTENCIA... > G01L1/00 (Medida de fuerzas o tensiones, en general (medida de la fuerza producida por un choque G01L 5/00))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDAS NO ESPECIALMENTE ADAPTADAS A UNA VARIABLE... > G01D5/00 (Medios mecánicos para la transferencia de la magnitud de salida de un elemento sensor; Medios para la conversión de la magnitud de salida de un elemento sensor en otra variable, en los que la forma o naturaleza del elemento sensor no determinan los medios de conversión; Transductores no especialmente adaptados a una variable específica (G01D 3/00 tiene prioridad; especialmente adaptados para aparatos que dan resultados distintos al valor instantáneo de una variable G01D 1/00))

PDF original: ES-2480948_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Agrupación de sensores Campo de la invención

La presente invención se refiere a una agrupación de sensores para supervisión estructural, en particular la supervisión estructural de álabes de turbina eólica y, en particular, a la supervisión estructural de álabes de turbina eólica usando sensores de deformación ópticos de fibra.

Antecedentes de la invención

Por lo general, los álabes para turbinas eólicas se construyen de plásticos reforzados con vidrio (GRP, glass- reinforced plástic) sobre una sub-estructura, que puede formarse de madera, fibra de vidrio, fibra de carbono, espuma u otros materiales. También se usa fibra de grafito en resina epoxídica. La resina plástica puede inyectarse en un molde que contiene la sub-estructura para formar la superficie exterior del álabe. El álabe también puede construirse como una serie de capas de material de fibra y resina. En algunos casos, el material de fibra se impregna previamente con resina.

Un álabe de turbina eólica típica puede tener una longitud de entre 2 y 6 metros o más. Debido a que el interior del álabe es generalmente hueco, se proporciona un "piso" en el interior del álabe próximo al extremo de contacto con el buje del álabe. El piso de álabe es un mamparo aproximadamente de ,5 metros a 2,5 metros en el interior del álabe que evita que el personal de servicio caiga al interior de un álabe mientras que se está trabajando en el buje.

Se conoce, por ejemplo a partir del documento US 4.297.76, la provisión de los álabes de una turbina eólica con galgas extensométricas y el ajuste del paso de porciones de los álabes en respuesta al momento de flexión sobre los álabes medido por las galgas extensométricas. Se conocen sensores de deformación de fibra óptica y el documento WO 24/5617 divulga un método de interrogación de múltiples sensores de deformación de red de Bragg de fibra a lo largo de una única fibra. En el sistema del documento WO 24/5617, se definen redes de Bragg en la fibra óptica en unas ubicaciones separadas a lo largo de la fibra óptica. Cuando la fibra óptica se somete a deformación, cambia la separación relativa de los planos de cada red de Bragg y, por lo tanto, cambia la longitud de onda óptica resonante de la red. Mediante la determinación de la longitud de onda resonante de cada red, puede obtenerse una medición de deformación para la ubicación de cada red a lo largo de la fibra. También se conocen sensores de deformación ópticos que funcionan de acuerdo con el principio de retrodispersión, los cuales no requieren redes discretas a lo largo de la fibra.

Por un lado, las fibras ópticas son componentes delicados que requieren una alineación muy precisa para funcionar correctamente y pueden dañarse con facilidad durante la instalación y el mantenimiento. Los álabes de turbina eólica, por otro lado, son unas estructuras muy grandes construidas para su estabilidad estructural en entornos potencialmente adversos. La presente invención, por lo menos en sus realizaciones preferidas, busca ayudar en la alineación correcta de las fibras ópticas sobre la estructura de un álabe de turbina eólica.

Sumario de la invención

De acuerdo con la presente invención, se proporciona una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica que tiene una dirección longitudinal y una dirección transversal. La agrupación comprende una pluralidad de paneles de soporte de sensores separados en la dirección longitudinal y que tienen una anchura en la dirección transversal. La agrupación comprende además por lo menos un miembro de conexión que se extiende en la dirección longitudinal y que tiene una anchura en la dirección transversal, el miembro o miembros de conexión interconectando de forma mecánica los paneles de soporte de sensores, y una fibra óptica soportada por los paneles de soporte de sensores y el miembro de conexión. La fibra óptica se extiende con el miembro de conexión entre los paneles de soporte de sensores y forma una curva sobre el panel de soporte de sensores. La curva incluye por lo menos una porción de la fibra óptica que se extiende en la dirección transversal. La anchura del miembro de conexión es sustancialmente menor que la anchura de los paneles de soporte de sensores, mediante lo cual el miembro de conexión es capaz de flexión en la dirección transversal.

Esta disposición tiene la ventaja de que el miembro de conexión puede flexionarse para tensar cualquier holgura durante la Instalación de la agrupación de sensores de deformación de fibra óptica en un álabe de turbina eólica, por ejemplo. Por lo tanto, los miembros de conexión de la agrupación de sensores pueden hacerse de forma intencionada más largos que la distancia entre los paneles de soporte de sensores instalados, de tal modo que la flexión de los miembros de conexión da cabida a las tolerancias de fabricación del álabe de turbina. Además, la agrupación de sensores de acuerdo con la invención puede ajustarse en el álabe de turbina incluso si el álabe tiene una forma cónica, debido a que la flexión de los miembros de conexión da cabida a cualquier distorsión debido a la

forma cónica, en lugar de cilindrica, del álabe.

En realizaciones de la invención, la porción de la fibra óptica que se extiende en la dirección transversal incluye un sensor de deformación de fibra óptica. De esta forma, a la agrupación de sensores de deformación puede dársele forma de un lazo para encajar en el interior de un álabe de turbina eólica de una sección transversal sustancialmente circular (de tal modo que la dirección longitudinal de la agrupación de sensores es la dirección circunferencial de la superficie de álabe de turbina) con los sensores de deformación de fibra óptica sustancialmente en paralelo con la longitud del álabe de turbina. El sensor de deformación de fibra óptica puede ser una red de Bragg u otro sensor de deformación adecuado.

En realizaciones de la invención, la anchura del panel de soporte de sensores es mas grande que 5 veces, preferiblemente mas grande que 1 veces, más preferiblemente mas grande que 25 veces y, posiblemente, mas grande que 4 veces, la anchura del miembro de conexión. En la determinación de esta relación, debería usarse la anchura promedio del panel de soporte de sensores o el miembro de conexión calculada a lo largo de la totalidad de su extensión en la dirección longitudinal. La anchura significativamente más grande de los paneles de soporte de sensores proporciona suficiente espacio para que la fibra óptica forme la curva sin retorcimiento y también proporciona espacio para su variación en la extensión transversal de la curva. Variar la extensión transversal de la curva cuando la fibra óptica se aplica al panel de soporte de sensores permite que cualquier holgura en la fibra óptica entre los paneles de soporte se tense mediante la extensión de la curva.

La longitud de los miembros de conexión puede ser mas grande que 1 veces, preferiblemente mas grande que 5 veces, más preferiblemente mas grande que 25 veces y, posiblemente, mas grande que 4 veces, la anchura del miembro de conexión. En la determinación de esta relación, debería usarse la anchura promedio del miembro de conexión calculada a lo largo de la totalidad de su extensión en la dirección longitudinal. Una gran longitud en comparación con su anchura imparte, en general, una alta flexibilidad al miembro de conexión.

El panel de soporte de sensores puede ser más delgado en la dirección normal con respecto a las direcciones tanto transversal como longitudinal que el miembro de conexión. Hacer el panel de soporte de sensores delgado ayuda a ubicar la fibra óptica tan cerca como sea posible de una superficie a la que está unido el panel de soporte de sensores,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica que tiene una dirección longitudinal y una dirección transversal, comprendiendo la agrupación:

una pluralidad de paneles de soporte de sensores separados en la dirección longitudinal y que tienen una anchura en la dirección transversal;

por lo menos un miembro de conexión que se extiende en la dirección longitudinal y que tiene una anchura en la dirección transversal, el o cada miembro o miembros de conexión interconectando de forma mecánica los paneles de soporte de sensores;

una fibra óptica soportada por los paneles de soporte de sensores y el o cada miembro de conexión,

en la que la fibra óptica se extiende con el o cada miembro de conexión entre los paneles de soporte de sensores y forma una curva sobre el panel de soporte de sensores, Incluyendo la curva por lo menos una porción de la fibra óptica que se extiende en la dirección transversal; y

la anchura del o cada miembro de conexión es sustanclalmente menor que la anchura de los paneles de soporte de sensores, mediante lo cual el o cada miembro de conexión es capaz de flexión en la dirección transversal, y caracterizada porque;

la anchura del panel de soporte de sensores es mas grande que 5 veces la anchura del o cada miembro de conexión.

2. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica tal como se reivindica en la reivindicación 1, en la que la porción de la fibra óptica que se extiende en la dirección transversal Incluye un sensor de deformación de fibra óptica.

3. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica tal como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en la que el panel de soporte de sensores es más delgado en la dirección normal con respecto a las direcciones tanto transversal como longitudinal que el o cada miembro de conexión.

4. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica tal como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en la que por lo menos un panel de soporte de sensores comprende un dispositivo de compensación de temperatura en la forma de un alojamiento que rodea la fibra óptica y fijado a la fibra óptica en cada extremo del alojamiento, en la que la longitud de la fibra óptica en el interior del alojamiento es mas grande que la distancia entre los extremos del alojamiento.

5. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica tal como se reivindica en la reivindicación 4, en la que el alojamiento está formado a partir de una base y una cubierta, mediante lo cual la fibra óptica puede ubicarse en el interior del alojamiento durante la fabricación mediante la colocación de la fibra óptica sobre la base y la unión de la cubierta.

6. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica tal como se reivindica en la reivindicación 4 o 5, en la que la porción de la fibra óptica en el interior del alojamiento comprende un sensor de deformación de fibra óptica.

7. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica tal como se reivindica en cualquier reivindicación precedente, en la que el panel o paneles de soporte de sensores y / o el o cada miembro de conexión está formado de capas de fibra de vidrio con la fibra óptica intercalada entre las capas.

8. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la que la anchura del panel de soporte de sensores es mas grande que 1 veces la anchura del o cada miembro de conexión.

9. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 8, en la que la anchura del panel de soporte de sensores es mas grande que 25 veces la anchura del o cada miembro de conexión.

1. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la que la longitud del o cada miembro de conexión es mas grande que 1 veces la anchura del o cada miembro de conexión.

11. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la

anchura del panel de soporte de sensores es mas grande que 5 veces la anchura del o cada miembro de conexión.

12. Una agrupación de sensores de deformación de fibra óptica de acuerdo con la reivindicación 11, en la que la anchura del panel de soporte de sensores es mas grande que 25 veces la anchura del o cada miembro de conexión.