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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1本课题研究背景

1.2声发射技术概述

1.3前人研究成果

1.4本论文创新点

1.5研究中遇到的难点

1.6本课题的研究内容

1.7本章小结

第二章 风力发电机叶片裂纹监测

2.1风力发电机叶片结构

2.2风力发电机叶片材料

2.3风力发电机叶片裂纹损伤

2.4裂纹监测方法

2.4.1复型法

2.4.2电位法

2.4.3显微镜直接观测法

2.4.4声发射技术

2.5裂纹监测方法的选择

2.6本章小结

第三章 声发射检测技术

3.1声发射技术原理

3.1.1声发射产生的条件

3.1.2声发射波的传播

3.1.3波的传播速度

3.2世界声发射技术的发展历程和现状

3.3声发射技术在工程中的应用

3.4声发射信号处理分析技术

3.4.1 AE信号参数分析

3.4.2声发射信号波形分析

3.4.3频谱分析

3.4.4小波分析

3.4.5神经网络识别

3.5本章小结

第四章 系统硬件部分设计

4.1模拟电路部分设计

4.1.1主放大器部分设计

4.1.2带通滤波部分设计

4.1.3半波整流部分设计

4.1.4事件形成部分设计

4.1.5能率形成部分设计

4.2数字电路部分设计

4.2.1单片机选型

4.2.2 JTAG模块设计

4.2.3计数模块设计

4.2.4串口模块设计

4.3无线通信部分设计

4.3.1无线网络技术概述

4.3.2 ZigBee无线技术概论

4.3.3射频芯片的选型

4.3.4 CC2480主要技术特点及应用电路

4.3.5 CC2480与ATmega128L的接口电路

4.4本章小结

第五章 系统软件部分设计

5.1计数模块

5.2 DA转换模块

5.3串口模块

5.4本章小结

第六章 实验及应用分析

6.1模拟电路部分实验

6.2数字电路部分实验

6.3无线通信部分实验

6.4裂纹监测系统应用分析

6.5本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

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