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風電結冰厚度監測系統傳感器創新

來源:山東博科儀器有限公司   2025年05月21日 17:45  

  【BK-JB3H】山東博科儀器團結、拼搏、務實,共創企業美好明天。

  風電結冰厚度監測系統的傳感器創新正聚焦于高精度感知、多模態融合與自適應能力,以應對復雜工況下的監測需求。以下從技術突破、結構優化及智能決策三個維度展開創新設計。

  微波-紅外復合感知技術創新

  研發雙頻段微波雷達與長波紅外熱像儀的集成傳感器。微波模塊采用24GHz FMCW體制,通過發射線性調頻連續波并分析回波頻率偏移,實現冰層厚度0.1mm級分辨率。紅外模塊工作于8-14μm波段,利用冰層與葉片基材的熱輻射差異,構建三維熱分布圖譜。通過數據融合算法,將微波測量的絕對厚度與紅外識別的冰層邊界結合,使透明冰(介電常數接近空氣)的檢測準確率提升至92%,較傳統單模態傳感器提高30%。

風電結冰厚度監測系統

  柔性基底分布式傳感網絡

  突破剛性傳感器易開裂的局限,開發基于聚酰亞胺薄膜的柔性傳感器陣列。傳感器厚度僅0.2mm,可貼合葉片曲面布置,沿展向每米部署8個測點,形成全域監測網絡。采用液態金屬互連技術替代傳統焊點,使傳感器在-50℃至120℃溫變范圍內仍保持0.1%的電阻穩定性。每個測點集成微機電系統(MEMS)加速度計,通過振動頻譜分析區分覆冰載荷與氣動載荷,避免因葉片舞動導致的誤報。

  自校準智能傳感節點

  設計具備環境自適應能力的智能傳感節點。內置微型光譜儀實時監測冰層介電常數,結合溫度補償算法動態修正微波測量參數,使-30℃至0℃溫區的厚度計算誤差穩定在±0.15mm。節點集成低功耗邊緣計算芯片,運行輕量化YOLOv5目標檢測模型,可識別0.5mm厚度的早期覆冰并自動觸發局部加熱除冰。通過LoRaWAN與5G雙模通信,數據傳輸時延低于200ms,支持風電場級集中監控與分布式控制。

  上述創新使傳感器在凍雨、濕雪等復雜結冰場景下的監測響應速度提升40%,運維成本降低25%,為風電行業防冰減災提供關鍵技術支撐。


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