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Title:
METHOD AND DEVICE FOR THE FUNCTIONAL TESTING OF A FIBRE-OPTIC SENSOR AND COMPUTER PROGRAM PRODUCT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/054707
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method (200) for the functional testing of a fibre-optic sensor (110). The method (200) comprises receiving (220) optical sensor signals of the fibre-optic sensor (110) in an evaluation unit (124), determining (230) a first variable from the optical sensor signals, determining (240) whether the first variable lies within a pre-determined range, determining (250) a malfunction of the fibre-optic sensor (110) if the first variable lies outside the pre-determined range, and determining (260) a second variable from the optical sensor signals, which is different from the first variable, if it is determined that the first variable lies within the pre-determined range, the second variable declaring a parameter that is to be determined by the fibre-optic sensor (110).

Inventors:
MÜLLER MATHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/072750
Publication Date:
March 29, 2018
Filing Date:
September 11, 2017
Export Citation:
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Assignee:
FOS4X GMBH (DE)
International Classes:
G01D18/00; G01H9/00; G01L1/24; G01D5/353; G01P15/093; G01P21/00
Foreign References:
DE102007035847A12009-02-05
US20120206718A12012-08-16
GB2440955A2008-02-20
DE102010049780A12012-05-03
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
ZIMMERMANN & PARTNER PATENTANWÄLTE MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors, umfassend:

Empfangen von optischen Sensorsignalen des faseroptischen Sensors in einer Auswerteeinheit;

Ermitteln einer ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen;

Bestimmen, ob die erste Größe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt;

Bestimmen einer Fehlfunktion des faseroptischen Sensors, wenn die erste Größe außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt; Ermitteln einer zweiten Größe aus den optischen Sensorsignalen, die von der ersten Größe verschieden ist, wenn bestimmt wird, dass die erste Größe innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wobei die zweite Größe einen Parameter angibt, der durch den faseroptischen Sensor ermittelt werden soll.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Größe einer optischen Eigenschaft der optischen Sensorsignale entspricht.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Größe aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Intensität der optischen Sensorsignale und einer Polarisation der optischen Sensorsignale besteht.

4. Das Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die erste Größe ein Mittelwert der optischen Eigenschaft über einen vorbestimmten Wellenlängenbereich ist, oder wobei die erste Größe ein Wert bei einer ausgewählten Wellenlänge ist.

5. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der faseroptische Sensor bei einer technischen Anlage verwendet wird, und wobei der Parameter ein Parameter der technischen Anlage ist, insbesondere wobei die technischen Anlage eine Windkraftanlage ist.

6. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die zweite Größe aus der ersten Größe unter Verwendung von anlagenspezifischen Parametern bestimmt wird.

7. Das Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die zweite Größe aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Eigenfrequenz eines Rotorblatts, einer

Temperatur, einem Anstellwinkel des Rotorblattes, einem Pitchwinkel, einer Windgeschwindigkeit, und einer Anströmgeschwindigkeit besteht.

8. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Ermitteln der ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen nicht bei jeder Messung erfolgt, die durch den faseroptischen Sensors durchgeführt wird.

9. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ermitteln der ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen bei jeder x-ten Messung erfolgt, die durch den faseroptischen Sensors durchgeführt wird, und wobei x größer als 2, 10, 100, oder 1000 ist.

10. Das Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Ermitteln der zweiten Größe aus den optischen Sensorsignalen bei jeder Messung erfolgt, die durch den faseroptischen Sensors durchgeführt wird.

11. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend:

Senden eines Prüfsignals an den faseroptischen Sensor, um die optischen Sensorsignale zum Ermitteln der ersten Größe zu erhalten.

12. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter mit:

Ausgeben einer Meldung oder eines Alarms, wenn die Fehlfunktion bestimmt wird.

13. Eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors, umfassend: eine Empfangseinheit zum Empfangen von optischen Sensorsignalen, die durch den faseroptischen Sensor ausgegeben werden; und eine Auswerteeinheit, die eingerichtet ist zum:

Ermitteln einer ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen; Bestimmen, ob die erste Größe innerhalb eines vorbestimmten

Bereichs liegt;

Bestimmen einer Fehlfunktion des faseroptischen Sensors, wenn die erste Größe außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt; Ermitteln einer zweiten Größe aus den optischen Sensorsignalen, die von der ersten Größe verschieden ist, wenn bestimmt wird, dass die erste Größe innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wobei die zweite Größe einen Parameter angibt, der durch den faseroptischen Sensor ermittelt werden soll.

14. Ein Computerprogrammprodukt, umfassend eine Software, die eingerichtet ist, um: eine ersten Größe aus optischen Sensorsignalen eines faseroptischen Sensors zu ermitteln; zu bestimmen, ob die erste Größe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt; zu bestimmen, dass eine Fehlfunktion des faseroptischen Sensors vorliegt, wenn die erste Größe außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt; und eine zweite Größe aus den optischen Sensorsignalen zu ermitteln, die von der ersten Größe verschieden ist, wenn bestimmt wird, dass die erste Größe innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wobei die zweite Größe einen Parameter angibt, der durch den faseroptischen Sensor ermittelt werden soll.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors und

Computerprogrammprodukt

Die Offenbarung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors, und betrifft ein Computerprogrammprodukt. Die vorliegende Offenbarung betrifft insbesondere das Bestimmen eines Defekts eines Messsystems, das den faseroptischen Sensor verwendet.

Stand der Technik

Faseroptische Sensoren können zur Überwachung von technischen Anlagen verwendet werden. Die faseroptischen Sensoren liefern Messsignale, die beispielsweise einen Zustand der technischen Anlage angeben können. Abweichungen der Messsignale beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion eines faseroptischen Sensors können zu fehlerhaften Zustandsbestimmungen der technischen Anlage führen.

Daher ist es eine Bedürfnis, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors bereitzustellen.

Offenbarung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors sowie ein Computerprogrammprodukt anzugeben, die eine Erkennung einer Fehlfunktion eines faseroptischen Sensors ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors angegeben. Das Verfahren umfasst ein Empfangen von optischen Sensorsignalen des faseroptischen Sensors in einer Auswerteeinheit, ein Ermitteln einer ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen, ein Bestimmen, ob die erste Größe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, ein Bestimmen einer Fehlfunktion des Sensors, wenn die erste Größe außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, und ein Ermitteln einer zweiten Größe aus den optischen Sensorsignalen, die von der ersten Größe verschieden ist, wenn bestimmt wird, dass die erste Größe innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wobei die zweite Größe einen Parameter angibt, der durch den faseroptischen Sensor ermittelt werden soll.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors angegeben. Die Vorrichtung umfasst eine Empfangseinheit zum Empfangen von optischen Sensorsignalen, die durch den faseroptischen Sensor ausgegeben werden und eine Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit ist eingerichtet zum Ermitteln einer ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen, Bestimmen, ob die erste Größe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, Bestimmen einer Fehlfunktion des faseroptischen Sensors, wenn die erste Größe außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, Ermitteln einer zweiten Größe aus den optischen Sensorsignalen, die von der ersten Größe verschieden ist, wenn bestimmt wird, dass die erste Größe innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wobei die zweite Größe einen Parameter angibt, der durch den faseroptischen Sensor ermittelt werden soll.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Computerprogrammprodukt mit einer Software angegeben. Die Software ist eingerichtet, um eine ersten Größe aus optischen Sensorsignalen eines faseroptischen Sensors zu ermitteln, zu bestimmen, ob die erste Größe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, zu bestimmen, dass eine Fehlfunktion des faseroptischen Sensors vorliegt, wenn die erste Größe außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, eine zweite Größe aus den optischen Sensorsignalen zu ermitteln, die von der ersten Größe verschieden ist, wenn bestimmt wird, dass die erste Größe innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wobei die zweite Größe einen Parameter angibt, der durch den faseroptischen Sensor ermittelt werden soll.

Bevorzugte, optionale Ausführungsformen und besondere Aspekte der Offenbarung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, den Zeichnungen und der vorliegenden Beschreibung.

Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden die optischen Sensorsignale verwendet, um zunächst eine Plausibilitätsprüfung unter Verwendung der daraus ermittelten ersten Größe durchzuführen. Erscheint die erste Größe nicht plausibel, so kann auf eine Fehlfunktion des Messsystems, wie beispielsweise des faseroptischen Sensors, einer Auswerteeinheit und/oder Einrichtungen zum Datenaustausch zwischen Sensoren und Auswerteeinheit geschlossen werden. Scheint die erste Größe jedoch plausibel, so wird aus den optischen Sensorsignalen eine zweite, andere Größe bestimmt, die einen zu bestimmenden Parameter beispielsweise einer technischen Anlage angibt. Somit kann zuverlässig erkannt werden, ob die Messsignale korrekt sind, oder aber auf eine Fehlfunktion beispielsweise des faseroptischen Sensors zurückzuführen sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1A eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, Figur 1B eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, Figur 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, und

Figur 3 eine Darstellung eines optischen Sensorsignals gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

Ausführungsformen der Offenbarung

Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Figur 1A zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors 110 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Der faseroptische Sensor 110 ist dabei lediglich beispielhaft dargestellt. Es können andere Arten von faseroptischen Sensoren für die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Empfangseinheit 122 zum Empfangen von optischen Sensorsignalen, die durch den faseroptischen Sensor 110 ausgegeben werden, und eine Auswerteeinheit 124. Die Auswerteeinheit 124 ist eingerichtet zum Ermitteln einer ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen, Bestimmen, ob die erste Größe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, Bestimmen einer Fehlfunktion des faseroptischen Sensors 110, wenn die erste Größe außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, Ermitteln einer zweiten Größe aus den optischen Sensorsignalen, die von der ersten Größe verschieden ist, wenn bestimmt wird, dass die erste Größe innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wobei die zweite Größe einen Parameter angibt, der durch den faseroptischen Sensor 110 ermittelt werden soll.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf eine Fehlfunktion des faseroptischen Sensors eines Messsystems geschlossen werden, wenn die erste Größe außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Somit kann zuverlässig erkannt werden, ob die Messsignale korrekt sind, oder aber auf eine Fehlfunktion beispielsweise des faseroptischen Sensors zurückzuführen sind. Gemäß Ausführungsformen kann auch auf Fehlfunktionen anderer Elemente des Messsystems, wie beispielsweise der Auswerteeinheit 124 selbst und/oder Einrichtungen zum Datenaustausch zwischen den faseroptischen Sensoren 110 und Auswerteeinheit 124 geschlossen werden.

Der faseroptische Sensor 110 kann gemäß Ausführungsformen bei einer energietechnischen Anlage, wie beispielsweise einer Windkraftanlage, verwendet werden. Beispielsweise kann der faseroptische Sensor 110 in ein Rotorblatt 10 der Windkraftanlage integriert oder auf einer Oberfläche des Rotorblatts 10 angeordnet sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und der faseroptische Sensor 110 kann in anderen Teilen der Windkraftanlage angeordnet sein, wie beispielsweise einer Nabe, an der des Rotorblatts drehbar gelagert ist. Gemäß Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ist der faseroptische Sensor aus der Gruppe ausgewählt, die aus Beschleunigungssensoren, Torsionssensoren, Temperatursensoren, und beliebigen Kombinationen davon besteht.

Der in Figur 1A beispielhaft dargestellte faseroptische Sensor 110 ist mit einer Lichtquelle 130 verbunden, die eingerichtet ist, um polarisiertes oder unpolarisiertes Licht zu emittieren. Die Lichtquelle 130 kann beispielsweise eine polarisierende Lichtquelle sein, die polarisiertes Licht emittiert, oder kann mit einem Polarisator optisch verbundenen sein. Die Lichtquelle 130 kann über eine erste Lichtleiter-Faser 133 mit dem faseroptischen Sensor 110 verbunden sein.

Gemäß Ausführungs formen können die Lichtquelle 130 und die Vorrichtung 100 miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung 100 von der Lichtquelle 130 Daten bezüglich einer Lichtemission erhalten und/oder kann eingerichtet sein, um die Lichtquelle 130 für eine Lichtemission zu steuern. Die Lichtquelle 130 kann in der Vorrichtung 100 integriert sein, oder kann getrennt von der Vorrichtung 100 bereitgestellt sein. Alternativ kann die Lichtquelle 130 im faseroptischen Sensor 110 integriert sein.

Der faseroptische Sensor 110 der Figur 1A umfasst eine zweite Lichtleiter-Faser 116, die mit dem Ausgang der Lichtquelle 130 beispielsweise über die erste Lichtleiter- Faser 133 optisch verbunden ist. Ein Bragg-Gitter 118 kann in der zweiten Lichtleiter-Faser 116 vorhanden sein. Eine dritte Lichtleiter-Faser 123 ist zum Zuführen des durch die zweite Lichtleiter-Faser 116 gelaufenen Lichts zur Empfangseinheit 122 der Vorrichtung 100 bereitgestellt. Das die Empfangseinheit 120 erreichende Licht kann dabei den optischen Sensorsignalen entsprechen, aus denen die erste Größe und die zweite Größe bestimmt werden.

Im Beispiel der Figur 1A läuft das von der Lichtquelle 130 emittierte Licht durch die erste Lichtleiter-Faser 133 zum faseroptischen Sensor 110, wird dann durch das Bragg-Gitter 118 in der zweiten Lichtleiter-Faser 116 verändert bzw. moduliert, und läuft dann über die dritte Lichtleiter-Faser 123 zur Auswerteeinheit 124. Das Licht läuft dabei in getrennten Lichtleiter-Fasern zum faseroptischen Sensor 110 bzw. vom faseroptischen Sensor 110 weg.

Figur 1B zeigt ein weiteres Beispiel eines Messsystems mit einem faseroptischen Sensor 110, der mit der Vorrichtung 140 gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen verbunden ist. Im Beispiel der Figur 1B wird das von der Lichtquelle emittierte Licht über eine Lichtleiter-Faser 142 zum faseroptischen Sensor geleitet. Durch das Bragg-Gitter 118 des faseroptischen Sensors 110 reflektiertes Licht läuft über dieselbe Lichtleiterfaser 142 zur Vorrichtung 140 zurück, und wird dort durch die Auswerteeinheit ausgewertet, um die erste Größe und/oder die zweite Größe zu bestimmen. Gemäß Ausführungsformen kann die Lichtquelle in der Vorrichtung 140 integriert sein, oder kann getrennt von der Vorrichtung 140 bereitgestellt sein, wie es in der Figur 1A beispielhaft dargestellt ist.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Computerprogrammprodukt mit einer Software angegeben. Die Software kann in der Vorrichtung gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen, und insbesondere in der Auswerteeinheit, implementiert sein. Die Software ist eingerichtet, um die hier beschriebene Funktionsprüfung des faseroptischen Sensors durchzuführen.

Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 200 zur Funktionsprüfung eines faseroptischen Sensors gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren 200 umfasst im Schritt 210 ein Empfangen von optischen Sensorsignalen des faseroptischen Sensors in einer Auswerteeinheit, im Schritt 220 ein Ermitteln einer ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen, im Schritt 230 ein Bestimmen, ob die erste Größe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, im Schritt 240 ein Bestimmen einer Fehlfunktion des faseroptischen Sensors, wenn die erste Größe außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, und im Schritt 250 ein Ermitteln einer zweiten Größe aus den optischen Sensorsignalen, die von der ersten Größe verschieden ist, wenn bestimmt wird, dass die erste Größe innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt. Die zweite Größe gibt einen Parameter an, der durch den faseroptischen Sensor ermittelt werden soll. Die optischen Sensorsignale können erzeugt werden, indem dem faseroptischen Sensor Licht zugeführt wird, das durch den faseroptischen Sensor, und insbesondere durch das Bragg-Gitter, verändert oder moduliert wird. Beispielsweise kann das Licht den faseroptischen Sensor durchlaufen, wie es in Figur 1A dargestellt ist. In anderen Beispielen kann das Licht durch den faseroptischen Sensor zumindest teilweise reflektiert werden, wie es in Figur 1B dargestellt ist.

Gemäß Ausführungsformen kann der faseroptische Sensor bei einer technischen Anlage verwendet werden, beispielsweise bei einer Windkraftanlage. Insbesondere kann der faseroptische Sensor in oder an der Anlage montiert sein, beispielsweise an einem Rotorblatt der Windkraftanlage, wie es unter Bezugnahme auf die Figur 1 beschrieben ist.

Der Parameter, der durch die zweite Größe angegeben wird, kann beispielsweise ein Betriebsparameter, Umweltparameter, oder Anlagenparameter mit Bezug auf die technische Anlage und/oder deren Umgebung sein. Die zweite Größe gibt den Parameter selbst oder einen Wert des Parameters an. Beispielweise kann die zweite Größe aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einer Eigenfrequenz eines Rotorblatts, einer Temperatur, einem Anstellwinkel des Rotorblattes, einem Pitchwinkel, einer Windgeschwindigkeit, und einer Anströmgeschwindigkeit besteht. Die Betriebsparameter können beispielsweise eine Eigenfrequenz eines Rotorblatts, einen Anstellwinkel, einen Pitchwinkel, einen Anströmwinkel, eine Anströmgeschwindigkeit, und eine Drehzahl des Rotorblatts umfassen. Die Umweltparameter können beispielsweise eine Windgeschwindigkeit und eine Umgebungstemperatur oder Außentemperatur umfassen. Die Anlagenparameter können anlagenspezifische Parameter sein, wie beispielsweise ein Standort, eine Höhe einer Gondel der Windkraftanlage, und eine Länge der Rotorblätter.

Typischerweise wird der Anstellwinkel bezüglich einer Referenzebene definiert. Der Pitchwinkel kann eine Winkeleinstellung des Rotorblatts bezüglich einer Nabe, an dem das Rotorblatts drehbar gelagert ist, angegeben. Die Anströmgeschwindigkeit kann eine relative Geschwindigkeit oder relative mittlere Geschwindigkeit angeben, mit der die Luft auf das Rotorblatt trifft. Die Windgeschwindigkeit kann eine absolute Windgeschwindigkeit angeben. Die Temperatur kann eine Umgebungstemperatur oder Außentemperatur sein.

Gemäß Ausführungsformen können eine oder mehrere (beispielsweise bekannte) Zusatzparameter für die Ermittlung der zweiten Größe und/oder des Parameters verwendet werden. Der eine oder die mehreren Zusatzparameter können aus der oben genannten Gruppe ausgewählt sein, die aus den Betriebsparametern, den Umweltparametern, und den Anlagenparametern davon besteht.

Sowohl die erste Größe als auch die zweite Größe werden aus den optischen Sensorsignalen des faseroptischen Sensors bestimmt. Die erste Größe und die zweite Größe sind dabei verschieden. Die erste Größe kann durch eine erste Auswertung bestimmt werden. Die zweite Größe kann durch eine zweite Auswertung bestimmt werden, die anders als die erste Auswertung erfolgt. Gemäß Ausführungsformen kann die erste Auswertung unabhängig von Eigenschaften oder Merkmalen der technischen Anlage, wie beispielsweise einer Geometrie und/oder Masse eines Rotorblatts, erfolgen. Zum Beispiel kann die erste Auswertung ohne bzw. unabhängig von den Betriebsparametern, Umweltparametern und Anlagenparametern erfolgen. Anders gesagt kann die erste Auswertung beispielsweise keine Eigenschaften oder Merkmale der technischen Anlage für die Bestimmung der ersten Größe verwenden. Die zweite Auswertung hingegen kann solche Eigenschaften oder Merkmale der technischen Anlage verwenden, und kann insbesondere die Betriebsparameter, Umweltparameter und/oder Anlagenparameter verwenden. Beispielsweise kann die Bestimmung der Eigenfrequenz des Rotorblatts, die die zweite Größe darstellt, unter Verwendung einer Geometrie und/oder Masse des Rotorblatts erfolgen.

Gemäß Ausführungsformen kann der vorbestimmte Bereich um einen sensorspezifischen Referenzwert oder Normalwert definiert sein. Insbesondere kann der vorbestimmte Bereich ein Bereich sein, in dem davon ausgegangen werden kann, dass der Sensor unter normalen Umständen korrekt funktioniert, also keine Fehlfunktion aufweist. Wenn beispielsweise die erste Größe dem Referenzwert entspricht oder innerhalb des vorbestimmten Bereichs um den Referenzwert liegt, weist der faseroptische Sensor keine Fehlfunktion auf. Liegt die erste Größe jedoch außerhalb des vorbestimmten Bereichs, wird das Vorliegen einer Fehlfunktion erkannt.

Der vorbestimmte Bereich kann beispielsweise durch eine vorbestimmte prozentuale Abweichung vom Referenzwert definiert sein. So kann die Referenzabweichung zum Beispiel einer Abweichung von 5%, 10%, 15%, oder 20% vom Referenzwert entsprechen.

Gemäß Ausführungsformern, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, kann die erste Größe einer optischen Eigenschaft der optischen Sensorsignale entsprechen. Beispielsweise kann die erste Größe aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus einer Intensität der optischen Sensorsignale und einer Polarisation der optischen Sensorsignale besteht. Insbesondere kann die Bestimmung der Intensität oder Polarisation ohne Kenntnis oder Verwendung der Eigenschaften oder Merkmale der technischen Anlage erfolgen. Unter Bezugnahme auf die Figur 3 ist ein Beispiel für eine Bestimmung der ersten Größe aus einer Intensität der optischen Sensorsignale erläutert.

Wenn beispielsweise die Intensität (also die erste Größe) einer Referenzintensität entspricht oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs um die Referenzintensität liegt, weist der faseroptische Sensor keine Fehlfunktion auf. Liegt die gemessene Intensität jedoch außerhalb des vorbestimmten Bereichs, wird das Vorliegen einer Fehlfunktion erkannt.

Gemäß Ausführungsformen kann der faseroptische Sensor die optischen Sensorsignale kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen bereitstellen. Anders gesagt kann eine Messung durch den faseroptischen Sensor kontinuierlich oder in zeitlichen Abständen erfolgen. Das Ermitteln der ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen kann dabei vor, während und/oder nach einer solchen Messung erfolgen. Beispielsweise können relevante Teile des Zustandsüberwachungssystems direkt vor, während oder direkt nach einer Messung auf Funktion überprüft werden. Die relevanten Teile können beispielsweise die Sensoren, die Auswerteeinheit, und/oder Einrichtungen zum Messdatenaustausch zwischen Sensoren und Auswerteeinheit umfassen.

Gemäß den Ausführungsformen findet eine Überwachung statt, ob der Signalpegel des vom faseroptischen Sensor ausgehenden Signals innerhalb eines sensorspezifischen, definierten Bereichs liegt. Eine Plausibilitätsprüfung des Pegels kann auf Softwareebene erfolgen. Dabei kann der Pegel eines Messsignals oder der eines speziell für die Überprüfung erfassten Prüfsignals herangezogen werden.

Insbesondere kann in einigen Ausführungsformen ein optisches Eingangssignal für eine Messung verwendet werden, um die optischen Sensorsignale, die Ausgangssignale sind, zu erhalten. Die so erhaltenen optischen Sensorsignale können für das Ermitteln der ersten Größe und das Ermitteln der zweiten Größe verwendet werden. Gemäß Ausführungsformen können dieselben optischen Sensorsignale einer Messung für die Bestimmung der ersten Größe und der zweiten Größe verwendet werden.

So kann wenigstens ein erstes optisches Sensorsignal für die Bestimmung der ersten Größe verwendet werden, und dann kann das erste optische Signal nach einer positiven Plausibilitätsprüfung auch für die Bestimmung der zweiten Größe verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können verschiedene optische Sensorsignale einer einzelnen Messung für die Bestimmung der ersten Größe und der zweiten Größe verwendet werden. Beispielsweise kann wenigstens ein erstes optisches Sensorsignal der Messung für die Bestimmung der ersten Größe verwendet werden, und dann kann wenigstens ein zweites optisches Sensorsignal der Messung für die Bestimmung der zweiten Größe verwendet werden.

Gemäß weiteren Ausführungsformen können ein oder mehrere Prüfsignale für die Erzeugung oder Bereitstellung der optischen Sensorsignale zum Ermitteln der ersten Größe verwendet werden. Beispielsweise kann der faseroptische Sensor dazu in regelmäßigen Abständen ein definiertes Prüfsignal an die Auswerteeinheit senden. Insbesondere kann der faseroptische Sensor das Prüfsignal automatisch an die Auswerteeinheit senden, oder kann es auf einen Befehlssignal der Auswerteeinheit hin an die Auswerteeinheit senden.

In weiteren Beispielen kann zum Erzeugen der optischen Sensorsignale durch den Sensor zum Ermitteln der ersten Größe ein definiertes Prüfsignal beispielsweise von der Lichtquelle an den faseroptischen Sensor geschickt werden. Die oben beschriebenen optischen Eingangssignale können für die Erzeugung der optischen Sensorsignale zum Ermitteln der zweiten Größe verwendet werden. Die Prüfsignale und die optischen Eingangssignale für die Messung können verschieden sein. Beispielweise kann eine Wellenlänge und/oder ein Zeitabstand der Prüfsignale verändert werden, um die optischen Sensorsignale zum Ermitteln der ersten Größe zu erhalten. Während der Funktionsprüfung unter Verwendung der Prüfsignale kann eine Messung zum Bestimmen der zweiten Größe ausgesetzt sein bzw. nicht erfolgen. Die optischen Eingangssignale und die Prüfsignale können von derselben Lichtquelle bereitgestellt werden, oder können von verschiedenen Lichtquellen bereitgestellt werden.

Gemäß Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, erfolgt das Ermitteln der ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen nicht bei jeder Messung, die durch den faseroptischen Sensors durchgeführt wird. Beispielsweise kann das Ermitteln der ersten Größe aus den optischen Sensorsignalen bei oder nach jeder x-ten Messung erfolgt, die durch den faseroptischen Sensor durchgeführt wird, x kann größer als 2, 10, 100, oder 1000 sein. Typischerweise erfolgt das Ermitteln der zweiten Größe aus den optischen Sensorsignalen bei jeder Messung, die durch den faseroptischen Sensors durchgeführt wird.

Gemäß Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, umfasst das Verfahren 200 weiter ein Ausgeben einer Meldung oder eines Alarms, wenn die Fehlfunktion des faseroptischen Sensors bestimmt wird. Beispielweise kann die Vorrichtung gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen eine Meldung oder einen Alarm ausgeben, um einen Benutzer über das Vorliegen der Fehlfunktion beispielsweise des faseroptischen Sensors zu informieren. Die Vorrichtung kann hierzu eine Anzeigevorrichtung wie beispielsweise einen Bildschirm umfassen. Gemäß Ausführungsformen kann die Meldung oder der Alarm optisch und/oder akustisch ausgegeben werden.

Gemäß Ausführungsformen kann der faseroptische Sensor bei einer Windkraftanlage, und insbesondere bei einem Messsystem für die Windkraftanlage, verwendet werden. Dass Messsystem kann zur Bestimmung eines Zustands des Rotorblatts ausgelegt sein. Beispielsweise kann durch Ermittlung der Eigenfrequenz des Rotorblatts bestimmt werden, ob eine Beauftragung des Rotorblatts mit Fremdmaterial, wie beispielsweise Eis, vorliegt.

Hierzu kann mit einem oder mehreren faseroptischen Sensoren in den Rotorblättern oder in anderen Teilen der Windkraftanlage eine Messgröße erfasst werden, welche mit dem Zustand der Rotorblätter korreliert. Beispielsweise kann mittels Beschleunigungssensoren die Eigenfrequenzen des Blatts überwacht werden. Bei einer Änderung des Zustandes des Blattes, z.B. durch eine Beschädigung, kann dann eine Änderung der Blatteigenfrequenzen beobachtet werden. Wird vom Messsystem eine Beschädigung erkannt, so ist ohne weiteres nicht auszuschließen, dass die Ursache ein Defekt innerhalb des Messsystems ist. Durch die erfindungsgemäße Funktionsprüfung kann die Zuverlässigkeit des Messsystems verbessert werden.

Figur 3 zeigt eine Darstellung eines optischen Sensorsignals 300 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die erste Größe kann einer Eigenschaft der optischen Sensorsignale entsprechen. Beispielsweise kann die erste Größe eine Intensität des optischen Sensorsignals 300 sein. Die vertikale Achse in Figur 3 gibt dabei die Intensität an, und die horizontale Achse gibt eine Wellenlänge des optischen Sensorsignals 300 an. Beispielsweise kann ein optisches Sensorsignal eine Intensität über einen vorbestimmten Wellenlängenbereich 310 angeben, wie es im Beispiel der Figur 3 dargestellt ist. Anders gesagt kann eine Messung über den vorbestimmten Wellenlängenbereich 310 durchgeführt werden, um eine Intensität oder Intensitätsverteilung zu erhalten. Der vorbestimmten Wellenlängenbereich 310 kann sensorspezifisch ausgewählt sein. Zum Beispiel kann der vorbestimmte Wellenlängenbereich 310 einen Bereich umfassen oder ein Bereich sein, in dem typische oder bekannte Fehlfunktionen des faseroptischen Sensor zu deutlichen Abweichungen in den optischen Sensorsignalen führen und damit deutlich zu erkennen sind.

Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht hierauf begrenzt, und in weiteren Beispielen kann das optische Sensorsignal eine Intensität bei einer spezifischen Wellenlänge angeben. Anders gesagt kann eine Messung bei einer spezifischen Wellenlänge durchgeführt werden, um eine Intensität zu erhalten.

Gemäß Ausführungsformen kann die erste Größe ein Mittelwert der optischen Eigenschaft, beispielsweise der Intensität, über den vorbestimmten Wellenlängenbereich 310 sein. In weiteren Ausführungsformen kann die erste Größe ein Wert bei einer ausgewählten Wellenlänge 320 sein, die beispielsweise aus der Intensitätsverteilung ermittelt wird.

Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden die optischen Sensorsignale verwendet, um zunächst eine Plausibilitätsprüfung unter Verwendung der daraus ermittelten ersten Größe durchzuführen. Erscheint die erste Größe nicht plausibel, so kann auf eine Fehlfunktion des Messsystems, wie beispielsweise des faseroptischen Sensors, einer Auswerteeinheit und/oder Einrichtungen zum Datenaustausch zwischen Sensoren und Auswerteeinheit geschlossen werden. Scheint die erste Größe jedoch plausibel, so wird anschließend aus den optischen Sensorsignalen eine zweite, andere Größe bestimmt, die einen zu bestimmenden Parameter beispielsweise einer technischen Anlage angibt. Somit kann zuverlässig erkannt werden, ob die Messsignale korrekt sind, oder aber auf eine Fehlfunktion beispielsweise des faseroptischen Sensors zurückzuführen sind.