简述风电叶片检测常用的应变传感器及其中科国风科技有限公司摘要：风电叶片是风力发电设备的重要组成部分，风电叶片生产制造及运行过程中的缺陷及故障极大的影响了风机的运行效率和安全，为此需对叶片进行检测及监控。本文主要介绍了风电叶片应力检测中使用到的传统电阻应变片式传感器及光纤光栅式传感器的基本原理，着重介绍了更为先进的光纤光栅传感器安装的注意事项，为相关领域的生产及科研人员提供参考。关键词：风电叶片；检测；电阻应变片；光纤光栅传感器1.引言风能是绿色的可再生能源，有良好的发展前景。我国可开发的风能潜力巨大，资源丰富，总的风能可开发量约有1000～1500GW，在国家能源供给中发挥了越来越重要的作用，尤其在“碳中和、碳达峰”的“双碳”目标下，风电更具潜力，必将成为未来能源结构中重要的组成部分。而风机叶片是风电机组的核心部件，一般由玻璃纤维复合材料制成，因其制造工艺的复杂性，在成型过程中难免会出现缺陷;此外，由于工作环境的恶劣性与工况的复杂多变性，在运行过程中也会出现不同程度的损伤。由于风电场大多位于偏远地区，且叶片位于高空，体型巨大，难以安排专人时刻监控叶片运行状态，不能及时发现早期故障易使故障程度加剧，故需使用传感器等测量设备在叶片的安装运行过程中进行检测与监控，应变做为结构健康检测或监测最基础的测量参数，是进行其他参数测量的基础。2.风电叶片应变检测传感器类型、基本原理及优缺点1.a.b.电阻应变片式传感器基本原理电阻应变片基于应变效应制作的一种应力传感器。其测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化，这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。图2.1电阻应变片式传感器示意图2.2光纤光栅式应变传感器基本原理光纤光栅是光纤波导介质中物理结构呈周期性分布，用来改变光在其中传播行径的一种光子器件。光纤布拉格光栅（FBG）是最普遍的一种波长调制型光纤光栅传感器。被测量（应变、温度等）的变化引起光纤光栅中心波长的变化，光纤光栅中心波长的变化与被测量之间具有确定的数学关系，只要准确测量出波长的偏移量，就可以计算出传感器所受应变、温度以及它们的变化量。这种测量方法思路简单，操作方便，可靠性高[1]。光纤光栅技术是利用紫外曝光技术在光纤芯中引起折射率的周期性变化而形成的。光纤光栅中折射率分布的周期性结构，导致某一特定波长光的反射，从而形成光纤光栅的反射谱。光纤光栅应力传感器通常是将光纤光栅附着在某一弹性体上，同时进行保护封装。反射光的波长对温度、应力和应变非常敏感，当弹性体受到压力时时,光纤光栅与弹性体一起发生应变，导致光纤光栅反射光的峰值波长漂移，通过对波长漂移量的度量来实现对温度、应力和应变的感测。图2.2光纤光栅式应变传感器示意图表2.1两种传感器原理及优缺点对照表传感器类电阻应光栅光型变片式纤式检压电效光程干测原理应涉原理1、分辨1.抗电力高，能测磁干扰，电出极微小的绝缘性能好主应变2.耐腐蚀、要优点2、误差较化学性质稳局小，一般小定限性于1%3.传输损耗3、尺寸小、小、传输容重量轻。量大，测量1.易受电磁干扰影响2.需使用外接电源供电3.单通道仅对应单个传1.系统成本较高2.光纤光缆直径小，较为脆弱，布放及使用过程中需严格4、测量范围大，从弹性变形一直可测至塑性变形（1～2%），最大可达20%；范围广4.体积小、重量轻5.易于多个传感器组网监测感器，需通道数量较多注意防护3.电阻应变片式传感器的安装方法无论采用哪种类型的传感器，安装质量是影响测试数据质量的关键因素。电阻应变片式传感器在目前风电叶片检测领域已经得到广泛应用，其主要安装操作步骤如下描述。3.1.应变计准备贴片前，将待用的应变计进行外观检查和阻值测量。外观检查可凭肉眼或借助放大镜进行，目的在于观察敏感栅有无锈斑，缺陷，是否排列整齐，基底和覆盖层有无损坏，引线是否完好。检查敏感栅是否有断路、短路，并进行阻值分选，对于共用温度补偿的一组应变计，阻值相差不得...
