專利名稱：用于結(jié)構(gòu)體上的雷擊檢測(cè)系統(tǒng)、裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)體的雷電檢測(cè)技術(shù)，并且更具體地涉及用于估計(jì)由于此雷電引起的結(jié)構(gòu)體狀況的系統(tǒng)、裝置和方法。
背景技術(shù)：
諸如但不限于風(fēng)力渦輪機(jī)、航空器、船舶結(jié)構(gòu)體、通信塔或其它高的結(jié)構(gòu)體的各種結(jié)構(gòu)體可能會(huì)遇到由于例如雷擊造成的放電。例如，由于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的尺寸增大，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片越來(lái)越易于遭到雷擊。而且，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片在遇到雷擊時(shí)可能會(huì)受到不利影響。結(jié)果，由于需要相對(duì)長(zhǎng)的停機(jī)周期來(lái)檢查并進(jìn)一步維修和/或更換受到影響的葉片或組件，因此這可能導(dǎo)致生產(chǎn)率降低。過(guò)去已經(jīng)提出了幾種可應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)的雷電檢測(cè)系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的基本方法·是提供沿風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的長(zhǎng)度分布的幾個(gè)磁和/或電場(chǎng)傳感器，并測(cè)量沿著轉(zhuǎn)子葉片的磁和/或電場(chǎng)強(qiáng)度。連接到磁和/或電場(chǎng)傳感器的評(píng)估單元接收其測(cè)量信號(hào)，并計(jì)算對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的損壞，并且具體地計(jì)算由雷擊引起的對(duì)轉(zhuǎn)子葉片的損壞。然而，基于測(cè)量的磁和/或電場(chǎng)強(qiáng)度的評(píng)估不一定能估計(jì)風(fēng)力渦輪機(jī)的各組件或部分的狀況。為了滿足上述需求，一種通用的檢測(cè)系統(tǒng)利用位于風(fēng)力渦輪機(jī)的各個(gè)部分上的磁卡，其中由雷擊產(chǎn)生的磁場(chǎng)在磁卡的磁條上標(biāo)記痕跡。此技術(shù)能夠讀到葉片遭受的最大雷電流。然而，該讀取過(guò)程需要中止風(fēng)力渦輪機(jī)的工作來(lái)手動(dòng)讀取。同樣，該技術(shù)不能以雷擊發(fā)生的順序和/或時(shí)間記錄幾次雷擊。而且，由于假設(shè)與相對(duì)低幅度的雷擊相比，高幅度的雷電流可能導(dǎo)致對(duì)結(jié)構(gòu)造成損壞的更大可能性，所以只有具有最高幅度的最近的雷擊登記在磁卡上。例如，在幅度低于第一閾值(例如30kA)的雷電流的雷擊情況下,雷擊可能并不登記在磁卡上。相反地，在幅度高于第二閾值(比如大約50kA)的雷電流的雷擊情況下，雷擊可能登記在磁卡上。然而，在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的一系列低幅度雷擊也可能導(dǎo)致對(duì)結(jié)構(gòu)體造成損壞的潛在風(fēng)險(xiǎn)，但即使如此也不記錄。解決關(guān)于前述磁卡系統(tǒng)缺陷的一種嘗試可包括使用電子存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)登記雷擊。然而，需要連續(xù)供電以保持存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，這使其不能安裝在諸如風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片的旋轉(zhuǎn)組件上。雖然，可充電/可更換電池可提供此類存儲(chǔ)介質(zhì)所需的電力，但需要在一段時(shí)間里連續(xù)更換電池使他們不適于很少并隔很久才進(jìn)行人工干預(yù)的遠(yuǎn)程、近海應(yīng)用。因此，需要可以解決上述列出的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題的改進(jìn)的雷電檢測(cè)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于檢測(cè)結(jié)構(gòu)體上的雷擊的集成電路。該集成電路包括從入射到結(jié)構(gòu)體上的多次雷擊提取雷電感應(yīng)電流的處理單元。該集成電路進(jìn)一步包括用于連續(xù)存儲(chǔ)多次雷擊中每次雷擊的雷電感應(yīng)電流的一個(gè)或多個(gè)樣本的非易失性存儲(chǔ)器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于結(jié)構(gòu)體的雷電檢測(cè)和損壞估計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括避雷裝置，其用于接收多次雷擊，并產(chǎn)生所述多次雷擊中每次雷擊的雷電感應(yīng)電流。耦連到所述避雷裝置并安裝在所述結(jié)構(gòu)體上的集成電路包括非易失性存儲(chǔ)器和損壞估計(jì)單元。非易失性存儲(chǔ)器被配置成連續(xù)存儲(chǔ)所述多次雷擊中每次雷擊的雷電感應(yīng)電流的一個(gè)或多個(gè)樣本。損壞估計(jì)單元被配置成基于對(duì)來(lái)自于所述非易失性存儲(chǔ)器的所述多次雷擊的雷電感應(yīng)電流的存儲(chǔ)樣本歷史進(jìn)行分析來(lái)估計(jì)結(jié)構(gòu)體狀況。雷電檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括能量收集單元，其被配置成從所述雷電感應(yīng)電流中收集能量，以為所述集成電路供電。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在集成電路中用于檢測(cè)結(jié)構(gòu)體上的雷擊的方法。該方法包括從與所述集成電路耦連的避雷裝置上接收由多次雷擊中每次雷擊感應(yīng)的電流；將多次雷擊中每次雷擊的雷電感應(yīng)電流的一個(gè)或多個(gè)樣本連續(xù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器上。所述方法進(jìn)一步包括基于對(duì)來(lái)自于所述非易失性存儲(chǔ)器的多次雷擊的雷電感應(yīng)電流的存儲(chǔ)樣本歷史進(jìn)行分析來(lái)估計(jì)結(jié)構(gòu)體狀況。


在參考附圖閱讀詳細(xì)描述后，可以更好地理解本發(fā)明的這些及其它特征、方法和·優(yōu)點(diǎn)，在所有附圖中相同符號(hào)表示相同部件，在附圖中圖I為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性雷電檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在圖I中包括集成電路的示例性雷電檢測(cè)系統(tǒng)的框圖。圖3為圖2中所用的示例性處理單元的框圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例由圖I中雷電檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生的示例性雷電流波形在時(shí)域上的示意圖。圖5為圖4中的雷電流波形在頻域上的示意圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例圖I和圖2的雷電檢測(cè)系統(tǒng)中所用的示例性能量收集單元的框圖。圖7為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的雷電檢測(cè)系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的示意圖。圖8為表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例檢測(cè)雷電的示例性方法中包括的步驟流程圖。附圖標(biāo)記列表
100 雷電檢測(cè)系統(tǒng) 510X軸
110雷電接受器520Y$5
115 結(jié)構(gòu)體530電流尖峰
120 WW605感應(yīng)雷電流
125避雷裝置610電壓調(diào)節(jié)器
127拾波線圈620輸出電容器
130集成電路no風(fēng)力渦輪機(jī)140遠(yuǎn)程服務(wù)站 p720Hf*
150722機(jī)艙區(qū)域
~160IIS724,725,726
170~~l&g730雷電接受器
180~~735避雷裝置
210輸入保護(hù)電路737拾波線圈
212電壓輸出740集成電路
220~~能量收集單元742感應(yīng)電流·
230電力儲(chǔ)存745輸入保護(hù)電路
240處理單元747電流輸出
242采樣波形750能量收集單元
250非易失性存儲(chǔ)器 755電力儲(chǔ)存介質(zhì)
260損壞估計(jì)單元756電流輸出
270無(wú)線接口760處理單元
272無(wú)線介質(zhì)766數(shù)字波形
280輸出接口770閃速存儲(chǔ)器
310時(shí)間戳發(fā)生器780組件集
320波形采集單元790無(wú)線接口
330時(shí)鐘發(fā)生器792無(wú)線介質(zhì)
340模-數(shù)轉(zhuǎn)換器795輸出接口
~~410Tm797遠(yuǎn)程服務(wù)站
420y$5Eo方法步驟
4301 820方法步驟
"140峰值電流830方法步驟
具體實(shí)施例方式如下文的詳細(xì)描述，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種用于檢測(cè)雷擊并估計(jì)由雷擊造成的損壞的系統(tǒng)，以及一種用于檢測(cè)雷擊并估計(jì)由雷擊造成的損壞的裝置和方法。雷電是通過(guò)測(cè)量許多個(gè)雷電參數(shù)來(lái)檢測(cè)的，雷電參數(shù)諸如但不限于雷電流和由雷電流感應(yīng)的磁場(chǎng)。所述系統(tǒng)包括傳導(dǎo)雷電流并基于例如電磁感應(yīng)在與其耦連的抬波線圈中生成雷電感應(yīng)電流的避雷裝置。拾波線圈或者電磁感應(yīng)線圈將雷電感應(yīng)電流引導(dǎo)到集成電路以用于進(jìn)一步處理。所述系統(tǒng)包括損壞估計(jì)單元，其基于集成電路中處理的數(shù)據(jù)估計(jì)由于雷電造成的損壞。在如圖I所示的本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，描述了一種用于結(jié)構(gòu)體115的雷電檢測(cè)系統(tǒng)100的示意圖。雷電檢測(cè)系統(tǒng)包括設(shè)置于結(jié)構(gòu)體115上并易于受到雷擊120的雷電接受器110。結(jié)構(gòu)體115的非限制性實(shí)例包括風(fēng)力渦輪機(jī)、航空器、船舶結(jié)構(gòu)體、高大建筑物、煙囪、天線、無(wú)線塔架、石碑設(shè)施和橋梁。為了便于理解，將參照風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)體115來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例，但是本說(shuō)明書(shū)中的教導(dǎo)可同樣適用于其它此類結(jié)構(gòu)體。風(fēng)力渦輪機(jī)115由多個(gè)旋轉(zhuǎn)或非旋轉(zhuǎn)組件構(gòu)成，包括葉片150、機(jī)艙170、輪轂160和塔架180。雷擊可通過(guò)設(shè)置在葉片上并電連接到一個(gè)或多個(gè)避雷裝置125的一個(gè)或多個(gè)雷電接受器110捕獲。雷電接受器110是能夠接收并傳導(dǎo)擊到避雷裝置125上的雷電的元件。雷電接受器·還可以形成該結(jié)構(gòu)其中一部分呢用于傳導(dǎo)雷電流。在實(shí)施例中，雷電接受器110是空氣終止系統(tǒng)(air termination system)。在一個(gè)實(shí)施例中，雷電接受器110是金屬的。避雷裝置125是一種用于將雷電流引向地以防止對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)體115造成損壞的接地裝置。在示例性實(shí)施例中，避雷裝置125是雙絞線，不過(guò)也可以使用其它接地機(jī)構(gòu)。當(dāng)雷擊120擊中諸如結(jié)構(gòu)體的150、160、170或180組件時(shí)，入射到組件(150、160、170或180)上的雷電流通過(guò)組件(150、160、170或180)的避雷裝置125傳導(dǎo)。電耦連到避雷裝置125的電磁線圈或電磁拾波線圈127響應(yīng)由通過(guò)避雷裝置125傳導(dǎo)的雷電流感應(yīng)的電磁場(chǎng)。在電磁拾波線圈127中產(chǎn)生與雷電流成比例的感應(yīng)電流。在一個(gè)實(shí)施例中，電磁拾波線圈127可以是羅柯夫斯基線圈或分流電阻。集成電路(IC)130用于評(píng)估結(jié)構(gòu)體115的狀況，并且與避雷裝置125相鄰地設(shè)置在組件(150、160、170或180)上的。IC 130接收經(jīng)由拾波線圈127通過(guò)避雷裝置125流動(dòng)的雷電感應(yīng)電流，并登記雷擊活動(dòng)。本說(shuō)明書(shū)中使用的表述“雷電感應(yīng)電流”指由雷擊120引起的電流。當(dāng)接收到雷電感應(yīng)電流時(shí)，IC 130處理雷電感應(yīng)電流，并存儲(chǔ)表示雷電活動(dòng)的雷電感應(yīng)電流的情況。IC130內(nèi)或IC 130外的損壞估計(jì)單元(未示出)使用IC 130中存儲(chǔ)的雷電感應(yīng)電流的情況估計(jì)組件(150、160、170或180)的狀況，并向遠(yuǎn)程服務(wù)站140無(wú)線發(fā)射估計(jì)數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，由損壞估計(jì)單元執(zhí)行的功能可由處理單元240執(zhí)行。圖2示出了包括集成電路(IC) 130的示例性雷電檢測(cè)系統(tǒng)100 (圖I)的框圖。雷電檢測(cè)系統(tǒng)100可包括檢測(cè)并記載多次雷擊以及雷擊對(duì)諸如但不限于圖I中葉片150的組件的局部影響的多個(gè)IC 130。為了簡(jiǎn)潔，將參照單個(gè)IC來(lái)描述本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。IC130可封裝在任何對(duì)IC提供簡(jiǎn)潔性和便攜性的IC載體上。IC載體的幾個(gè)實(shí)例是雙列直插式封裝(DIP)、柔性芯片(COF)、芯片上引線(COL)、插針柵格陣列、凸點(diǎn)芯片載體(BCC)和陶瓷扁平包裝(CFP)。一個(gè)或多個(gè)IC 130可以彼此相隔最佳距離安裝在結(jié)構(gòu)體115的一個(gè)或多個(gè)組件(150、160、170或180)中的每一個(gè)上。如本說(shuō)明書(shū)中使用，最佳距離定義為兩個(gè)避雷裝置之間所需的最小距離，以便通過(guò)避雷裝置中的至少一個(gè)檢測(cè)雷擊。最佳距離可以通過(guò)考慮其它因素，諸如雷電檢測(cè)器的靈敏度、雷擊的平均強(qiáng)度和其上設(shè)置避雷裝置的組件的尺寸來(lái)確定。例如，IC 130可安裝在彼此相隔約3-10米設(shè)置的相鄰的避雷裝置125上。當(dāng)雷擊120影響組件(150、160、170或180)時(shí)，位于影響點(diǎn)或最靠近影響點(diǎn)的避雷裝置125通過(guò)雷電接受器110接收雷電流，并接著在電耦連到避雷裝置125的電磁拾波線圈127中感應(yīng)雷電流。在拾波線圈127中感應(yīng)的雷電流根據(jù)線圈127的匝數(shù)來(lái)放大。耦連到拾波線圈127的IC 130接收雷電感應(yīng)電流，并將所接收電流通過(guò)輸入保護(hù)電路210的一系列電子組件傳導(dǎo)。在拾波線圈127的輸出端提供輸入保護(hù)電路210，以便保護(hù)IC 130中下游電子器件不受過(guò)流和過(guò)壓浪涌的影響。為了避免人工干預(yù)輸入保護(hù)電路210，可以使用可重設(shè)保護(hù)裝置以及浪涌抑制裝置。來(lái)自于輸入保護(hù)電路210的電壓輸出212通過(guò)處理單元240采樣，采樣的雷電感應(yīng)電流的波形242被數(shù)字化并存儲(chǔ)在IC 130中的非易失性存儲(chǔ)器250中。處理單元240以由處理單元240內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器的時(shí)鐘速度確定的采樣頻率對(duì)雷電波形進(jìn)行采樣。所采樣的波形被數(shù)字化并與時(shí)間和表示雷擊發(fā)生時(shí)間的數(shù)據(jù)戳一起存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器250中。在實(shí)施例中，IC 130包括能量收集單元220，能量收集單元220包括耦連到輸入保護(hù)電路210的電壓調(diào)節(jié)器。后面將參照?qǐng)D6更加詳細(xì)地討論能量收集單·元 220。非易失性存儲(chǔ)器250是能夠在不加電時(shí)也能保存存儲(chǔ)信息的可移動(dòng)固態(tài)存儲(chǔ)裝置。在示例性實(shí)施例中，非易失性存儲(chǔ)器250是閃速存儲(chǔ)器。通常，閃速存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)單元的陣列中存儲(chǔ)信息，并且有時(shí)每個(gè)單元可以存儲(chǔ)超過(guò)I位的信息。當(dāng)要更新閃速存儲(chǔ)器時(shí)，閃速文件系統(tǒng)將變化數(shù)據(jù)的新副本寫(xiě)到新的塊中，重新映射文件指針，然后擦除舊的塊。由于閃速存儲(chǔ)器擴(kuò)展會(huì)在單元陣列上進(jìn)行寫(xiě)操作，所以與諸如磁卡(其中新數(shù)據(jù)覆蓋/代替老數(shù)據(jù))的其它形式的非易失性存儲(chǔ)器相反，它能夠連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)序列。因此，可以檢測(cè)以短的時(shí)間序列或較長(zhǎng)的時(shí)間周期入射的多次雷擊并將其存儲(chǔ)在閃存類型的非易失性存儲(chǔ)器250中作為歷史。例如，可以接連(例如，每0. I-IOii s)重復(fù)記錄一連串雷擊的數(shù)字化波形幾次，直到檢測(cè)到雷電活動(dòng)結(jié)束。例如，當(dāng)檢測(cè)的雷電流值下降到低于預(yù)定水平時(shí)，可以確定雷電活動(dòng)結(jié)束。在一個(gè)實(shí)施例中，IC 130包括損壞估計(jì)單元260，以估計(jì)雷擊120入射到的組件(150，160，170或180)的狀況。如之前提到的，一個(gè)或多個(gè)IC 130可安裝在結(jié)構(gòu)體115的每一個(gè)組件(150，160，170或180)上，例如在風(fēng)力渦輪機(jī)115的每個(gè)葉片150上。此布置可以檢測(cè)哪個(gè)相應(yīng)葉片150已經(jīng)受到雷擊120的影響。耦連到雷電接受器110的最靠近沖擊點(diǎn)的IC 130接收雷電感應(yīng)電流，并將雷電感應(yīng)電流存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器250中，作為暫態(tài)波形。當(dāng)最靠近沖擊點(diǎn)的IC130接收最大量的雷電感應(yīng)電流時(shí)，其它IC 130，例如其它葉片或機(jī)艙上的IC 130也可以檢測(cè)到一部分雷電感應(yīng)電流。因此，在給定的時(shí)間段上，多個(gè)IC 130中的每個(gè)記錄此雷電事件的歷史，如表I所示。例如，在幾個(gè)月的周期中，入射到結(jié)構(gòu)體115上的雷擊可以在IC 130中每一個(gè)的非易失性/閃速存儲(chǔ)器250上存儲(chǔ)并作為“日志”保存。日志提供所有擊中結(jié)構(gòu)體115的每次雷擊的準(zhǔn)確表示，包括上一個(gè)最強(qiáng)的雷擊。如表I所示，雷擊表示為具有相關(guān)時(shí)間戳數(shù)據(jù)的采樣波形。該日志還保存記錄雷擊的次數(shù)和每次雷擊的持續(xù)時(shí)間，以幫助進(jìn)行損壞估計(jì)。入射的雷擊以發(fā)生次序一個(gè)一個(gè)地記錄在日志中。日志可包括諸如沖擊位置標(biāo)識(shí)符、組件或結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)符、集成電路標(biāo)識(shí)符等的其它字段?？梢韵氲皆撊罩究梢云渌袷奖４妫缋讚魪?qiáng)度的升序/降序，時(shí)間戳數(shù)據(jù)的升序/降序，事件的組成智能分類等。同樣，可對(duì)一個(gè)或多個(gè)日志表項(xiàng)應(yīng)用諸如高亮、文本效果、滾動(dòng)線等的視覺(jué)效果，以吸引讀者注意從而釆取補(bǔ)救措施。
權(quán)利要求
1.一種安裝在結(jié)構(gòu)體(115)上用于檢測(cè)雷擊(120)的集成電路(130)，該集成電路(130)包括 處理單元(240)，所述處理單元(240)用于從入射到所述結(jié)構(gòu)體(115)上的多次雷擊(120)中提取雷電感應(yīng)電流；和 非易失性存儲(chǔ)器(250)，所述非易失性存儲(chǔ)器(250)用于連續(xù)存儲(chǔ)所述多次雷擊(120)中每次雷擊的雷電感應(yīng)電流的一個(gè)或多個(gè)樣本。
能量收集單元(220)，所述能量收集單元被配置成從所述雷電感應(yīng)電流中收集能量，以給所述集成電路(130)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路(130)，其特征在于，所述集成電路(130)安裝在所述結(jié)構(gòu)體(115)的多個(gè)組件(150，160，170，180)中的一個(gè)或多個(gè)組件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路(130)，其特征在于，所述處理單元(240)包括時(shí)間戳發(fā)生器(310)，以生成表示雷擊(120)在相應(yīng)組件(150，160，170或180)上的入射時(shí)間的時(shí)間戳，并將所述時(shí)間戳存儲(chǔ)在所述非易失性存儲(chǔ)器(250)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路(130)，其特征在于，所述集成電路進(jìn)一步包括損壞估計(jì)單元(260)，所述損壞估計(jì)單元被配置成基于對(duì)來(lái)自于所述非易失性存儲(chǔ)器(250)的多次雷擊(120)的雷電流的存儲(chǔ)樣本歷史進(jìn)行分析來(lái)估計(jì)組件(150，160，170，180)狀況。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成電路(130)，其特征在于，所述損壞估計(jì)單元(260)被配置成在組件(150，160，170，180)的估計(jì)狀況表示需要維修時(shí)實(shí)時(shí)地發(fā)送警告信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路，其特征在于，所述集成電路(130)進(jìn)一步包括無(wú)線接口(270)，用以無(wú)線方式將所述非易失性存儲(chǔ)器(250)中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)站(140)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路(130)，其特征在于，所述雷電感應(yīng)電流的樣本系列用來(lái)提取所述多次雷擊(120)中每次雷擊的雷電感應(yīng)電流的暫態(tài)波形。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路(130)，其特征在于，所述非易失性存儲(chǔ)器(250)是閃速存儲(chǔ)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的集成電路(130)，其特征在于，所述集成電路進(jìn)一步包括輸入保護(hù)電路(210)，用以保護(hù)所述集成電路(130)不受過(guò)流和過(guò)壓浪涌的影響。
10.一種用于結(jié)構(gòu)體(115)的雷電檢測(cè)和損壞估計(jì)系統(tǒng)(100)，該系統(tǒng)(100)包括 避雷裝置(125)，用于接收多次雷擊(120)，并產(chǎn)生所述多次雷擊(120)中每次雷擊的雷電感應(yīng)電流； 集成電路(130)，所述集成電路耦連到所述避雷裝置(125)，并安裝在所述結(jié)構(gòu)體(115)上，所述集成電路(130)包括 非易失性存儲(chǔ)器(250)，用于連續(xù)存儲(chǔ)所述多次雷擊(120)中每次雷擊的雷電感應(yīng)電流的一個(gè)或多個(gè)樣本；和 損壞估計(jì)單元(260)，用于基于對(duì)來(lái)自于所述非易失性存儲(chǔ)器(250)的所述多次雷擊(120)的雷電感應(yīng)電流的存儲(chǔ)樣本歷史進(jìn)行分析來(lái)估計(jì)所述結(jié)構(gòu)體(115)的狀況。
能量收集單元(220)，所述能量收集單元被配置成從所述雷電感應(yīng)電流中收集能量，以給所述集成電路(130)供電。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述避雷裝置(125)包括電磁線圈(127),所述電磁線圈響應(yīng)于由所述多次雷擊(120)產(chǎn)生的雷電流感應(yīng)的電磁場(chǎng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)(100)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)體(115)為風(fēng)力渦輪機(jī)、航空器結(jié)構(gòu)體、船舶結(jié)構(gòu)體和塔架中的至少一個(gè)。
13.—種在集成電路中用于檢測(cè)結(jié)構(gòu)體上的雷擊的方法，該方法包括 接收從與所述集成電路耦連的避雷裝置上由多次雷擊中每次雷擊感應(yīng)的電流(810)； 取樣由多次雷擊中每次雷擊感應(yīng)的電流； 非易失性存儲(chǔ)器上(820)連續(xù)存儲(chǔ)多次雷擊中每次雷擊的雷電感應(yīng)電流的一個(gè)或多個(gè)樣本； 測(cè)量結(jié)構(gòu)體上多次雷擊的總?cè)肷淠芰浚? 基于對(duì)來(lái)自于所述非易失性存儲(chǔ)器的多次雷擊的雷電感應(yīng)電流的存儲(chǔ)樣本歷史進(jìn)行分析來(lái)估計(jì)所述結(jié)構(gòu)體的狀況(830)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，估計(jì)所述結(jié)構(gòu)體的狀況包括 確定入射到所述結(jié)構(gòu)體上的雷擊次數(shù)；和 將雷擊次數(shù)的值與閾值進(jìn)行比較。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，估計(jì)所述結(jié)構(gòu)體的狀況包括 累加多次雷擊中每次雷擊的雷電感應(yīng)電流的存儲(chǔ)樣本值；和 將累加值與閾值進(jìn)行比較。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在結(jié)構(gòu)體工作時(shí)，將非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送到遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)點(diǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括從雷電感應(yīng)電流中收集能量以為雷電檢測(cè)系統(tǒng)供電。
全文摘要
本發(fā)明為“用于結(jié)構(gòu)體上的雷擊檢測(cè)系統(tǒng)、裝置和方法”。本發(fā)明涉及并公開(kāi)了一種用于結(jié)構(gòu)體(115)的雷電檢測(cè)和損壞估計(jì)系統(tǒng)(100)。該系統(tǒng)(100)包括耦連到避雷裝置(125)的雷電接受器(110)，其被配置成接收多次雷擊(120)，并在耦連到避雷裝置(125)的拾波線圈(127)中感應(yīng)雷電流。通過(guò)拾波線圈(127)耦連到避雷裝置(125)的集成電路(130)包括非易失性存儲(chǔ)器(250)，用于連續(xù)存儲(chǔ)多次雷擊(120)的雷電感應(yīng)電流的一個(gè)或多個(gè)樣本。損壞估計(jì)單元(260)被配置成基于對(duì)來(lái)自于非易失性存儲(chǔ)器(250)的多次雷擊(120)的雷電感應(yīng)電流的存儲(chǔ)樣本歷史進(jìn)行分析來(lái)估計(jì)結(jié)構(gòu)體(115)狀況。
文檔編號(hào)G01R19/00GK102788893SQ20121016525
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者M·K·鮑勒, T·F·鮑姆海因里希, Y·N·M·埃爾南德斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司