具体实施方式

见图1、图2、图3、图4，一种风机叶片表面裂纹监测装置，其包括涂覆于叶片表面的若干感应涂层1、诊断模块2、电源3和通讯控制模块4，电源3与诊断模块2电连接，用于给诊断模块2供电，诊断模块2通过通讯控制模块3与外部终端5通信连接，外部终端5为中控系统或远程监控系统。将诊断模块2、电源3和通讯控制模块4焊接固定于柔性板或PCB板上，封装固定在叶片根部表面或叶片内部，或集成于控制盒内安装在叶片根部盖板等合适位置。

电源3包括外部电源、内部电源，外部电源包括太阳能电池、蓄电池，太阳能电池将太阳能转换为电能，蓄电池用于存储风机产生的电能，外部电源为从轮毂经过叶根接入的交流200V或直流24V或直流12V，优选直流电源，内部电源为通过太阳能电池将太阳能转换为电能，或通过叶片重力摆旋转产生电能储存于蓄电池，对于能持续长期稳定外部供电的场合，采用外部电源持续供电，当外部电源供电条件欠缺时，采用内部供电，对于内部电源供电，在监测叶片旋转时，外部终端5通过通讯控制模块4发送控制信号给内部电源，控制内部电源一天内定时或持续供电一段时间，持续供电时间至少大于叶片转转一周的时间，避免裂纹处于闭合状态时导电漆导通导致判断为未断裂，从而避免了误诊断、误报警的问题出现。本实施例中，通讯控制模块4为WIFI无线通讯、信号线、4G/5G/LoRa等网络通讯中的任意一种。

感应涂层1包括涂覆于叶片表面的第一绝缘层11、涂覆于第一绝缘层11表面的第二绝缘层12，第一绝缘层11与第二绝缘层12之间涂覆有导电层13，导电层13为导电漆，导电层13为条状，导电层13在叶片表面的分布结构包括至少以下两种形式：

导电层分布的实施例一：导电层13呈迂回结构分布在叶片6表面的待监测区域形成若干感应涂层区，迂回结构包括若干间隔平行分布的第一竖向涂层131、若干第一横向涂层132，第一横向涂层132间隔分布，通过第一横向涂层132将第一竖向涂层131首尾相接，形成迂回结构。各感应涂层区分别与诊断模块2电连接；导电层13的宽度与相邻两个导电层13之间间隙之和大于等于待检测裂纹的宽度，本实施例中，导电层13与待检测裂纹垂直。

导电层分布的实施例二：导电层13呈栅格结构分布在叶片6表面的待监测区域形成若干感应涂层区，栅格结构包括两组感应涂层：第一感应涂层、第二感应涂层，第一感应涂层与第二感应涂层呈一定角度交叉分布形成栅格结构，第一感应涂层与第二感应涂层绝缘，本实施例中，第一感应涂层与第二感应涂层垂直分布，第一感应涂层、第二感应涂层中的导电层均与待检测裂纹呈一定角度分布，角度范围为30度～90度，该角度根据实际需求进行合理选择，叶片表面裂纹可能为弯折形或弯曲形，当初始裂纹与第一感应涂层垂直，导致第一感应涂层中的导电层断裂，后续裂纹发生转向时，导致第二感应涂层中的导电层断裂，从而实现了弯折裂纹的准确检测，因此，相比于只采用迂回形第一感应涂层的检测方式，第一感应涂层与第二感应涂层叠加的检测方式可实现弯折裂纹的准确检测，检测更为准确。

见图4，诊断模块2包括接线端子21、第一层逻辑电路22、第二层逻辑电路23、复位电路、控制器24、报警装置25，接线端子与感应涂层的导电层电连接，接线端子21依次连接第一层逻辑电路22、第二层逻辑电路23、控制器24，第一逻辑电路22包括若干继电器，第二层逻辑电路23包括与门，报警装置25包括若干报警灯，报警灯的数量与继电器的数量一致，每个感应涂层区10的导电层通过一个继电器分别电连接与门的输入端、一个报警灯、复位电路，与门的输出端连接控制器；报警装置25还包括液晶显示屏、外接端子，外接端子可连接现有的其它报警装置(如蜂鸣器)，液晶显示屏与控制器24电连接。

一种风机叶片表面裂纹监测方法，该方法基于上述监测装置实现，监测方法具体包括：S1、对于叶片裂纹监测需求，根据监测对象将叶片6表面的待监测区划分为若干个子区域，对各个子区域进行清洁、表面涂料清除等；

S2、在每个子区域的表面涂覆至少一组感应涂层；本实施例中，在后缘区域61、前缘区域62、压力面63、吸力面64分别布置一组感应涂层；

S3、将各个感应涂层中的导电层信号线14与诊断模块2电连接；

S4、通过诊断模块2检测导电层是否断电，若断电，表明该子区域有裂纹，进入步骤S5，若否，则通过诊断模块2持续进行监测；

通过诊断模块2检测导电层13是否断电，诊断模块2的诊断方式包括：通过第一层逻辑电路22检测各子区域的导电层13是否断裂，具体地：若该子区域出现裂纹，则相应的感应涂层中的导电层13断裂，第一层逻辑电路22中的相应继电器的开关闭合，此时检测到继电器的信号输出端为高电平(高电平表示为“1”)，并处于保持状态，直到人工复位，同时报警装置中的相应报警灯亮，提示工作人员该子区域出现裂纹，若该子区域无裂纹，则相应的继电器的开关处于常开状态，报警灯不亮，不发出报警。人工复位按钮布置在合适位置，当裂纹修复或检查排除后人工按下复位电路的复位按钮，使继电器的开关断开，继续进行后续检测。

第二层逻辑电路23的初始状态为低电平(低电平表示为“0”)，当第一层逻辑电路22中的任意一个输入端口检测到导电层断裂，即输出高电平信号时，即第二层逻辑电路23检测到第一层逻辑电路22的任意一个继电器输出高电平信号时，第二层逻辑电路23由初始状态的低电平转换为高电平，并将高电平信号发送给控制器，表明叶片表面的某个子区域出现裂纹。

当叶片表面的某个子区域出现裂纹时，控制器控制液晶显示屏显示高电平信号“1”，提示工作人员叶片表面出现裂纹，工作人员接收到叶片表面出现裂纹的信号后，可通过报警灯判断具体是哪个子区域出现裂纹，便于工作人员快速锁定叶片裂纹区域。

S5、诊断模块2发出报警，同时诊断模块2通过通讯控制模块将断电信息发送给外部终端。

S6、通过外部终端获取裂纹的宽度，裂纹宽度大于等于导电层宽度与相邻两个导电层之间间隙之和。

上述步骤S2中，感应涂层涂覆于叶片表面，用于对上述叶片表面裂纹进行监测，感应涂层包括第一感应涂层和/或第二感应涂层，第一感应涂层的涂覆方法包括：A1、在叶片表面的待监测区涂覆第一绝缘层；第一绝缘层为环氧树脂或纤维增强树脂，第一绝缘层的色彩为A；

A2、待第一绝缘层固化后，在第一绝缘层的外表面涂覆导电层，导电层为导电漆，导电漆的色彩为C；导电漆垂直于裂纹扩展方向，例如，对于叶片表面，根据经验可知，结构性裂纹通常垂直于叶片展向(即叶片长度方向)，则导电漆的竖向涂层(包括第一竖向涂层)与裂纹垂直，横向涂层将各竖向涂层串联，根据运维指导，若裂纹维修的经济长度是D，则涂层宽度与涂层之间间隙宽度之和小于等于D，本实施例中导电漆的材料为铜。上述步骤A1、A2中，色彩A、色彩B、色彩C的颜色不同，并且与叶片表面待监测区的颜色也不相同，以便于与被测物颜色进行区分。

A3、待导电漆干透后，对导电层进行检测，确保导电层能够导电。导电层的检测方式为：采用万用表或电桥检测电路对导电层的电压、电流进行检测，根据电压、电流计算导电层的电阻，对电阻进行评估，判断该电阻是否符合标准，符合则进入步骤A4，反之则对导电层进行补漆；

A4、在导电层的两端电极区域引出信号线，即在铜带两端通过导电银浆等材料连接电极，外部用环氧树脂或玻纤增强树脂固定；

A5、在导电层及第一绝缘层的外表面涂覆第二绝缘层，第二绝缘层为环氧树脂或纤维增强树脂，第二绝缘层的色彩为B。待第二绝缘层固化后根据需要进行补漆。

作为本申请感应涂层涂覆的另一实施例，第一感应涂层与第二感应涂层叠加形成栅格结构的涂覆方式，即上述实施例二的感应涂层的涂覆方式包括，：采用上述步骤S1～A5涂覆第一感应涂层，该实施例中，涂覆方式还包括步骤A6，在第二绝缘层的表面涂覆第二感应涂层，使第一感应涂层中的导电层、第二感应涂层中的导电层交叉形成栅格结构。

在实际实施时，根据叶片的强度分析结果，确定结构薄弱位置，薄弱位置即可能产生裂纹的危险区域，将叶片潜在危险区域设定为待监测区域，见图5，待监测区域包括后缘区域61、前缘区域62、压力面63、吸力面64，实施例一、实施例二中，由叶片叶根沿叶片长度方向向两侧延伸6m的区域作为后缘区域，由叶片前缘沿叶片长度方向向两侧延伸6m的区域作为的前缘区域，并将前缘区域、后缘区域沿叶片长度方向分成若干子区域，每个子区域的长度2m，在每个子区域内涂覆一组感应涂层。根据实际需求，可选择同时在叶片内部涂覆感应涂层，内部的感应涂层一般涂覆于叶片的前缘粘接处、后缘粘接处，对于叶片内部的区域可清洁后直接施工进行感应涂层的涂覆，且内部前缘粘接处、后缘粘接处的子区域的导电漆(以实施例一种感应涂层为例)与叶片长度方向垂直。将压力面63、吸力面64也分为若干子区域，在每个子区域涂覆感应涂层，以实施例一感应涂层呈迂回状分布为例，每个子区域的第一竖向涂层方向与叶片长度方向垂直分布。

通过技术分析可知，该类型叶片裂纹长度未超过12cm时可以较好、快速修复，因此设置涂层宽度与涂层间距之和小于12cm，本实施例中设置涂层宽度与涂层间距的和为5cm，这样，任意5cm及以上的裂纹均能贯穿至少一个涂层，从而触发报警。本实施例中，将光伏板、微型蓄电池、诊断模块、通讯控制模块及其天线刻制或焊接在柔性电路板上，电路板密封胶接在叶片根部表面，并采用壳体对太阳能电池、蓄电池、诊断模块、通讯控制模块、天线及电路板进行封装。采用诊断模块诊断过程中，第二层逻辑电路采用多进1出(即多个输入端一个输出端)的与门，只要上层第一层逻辑电路中有高电平输出，则该与门输出为高电平信号，并且对应输出继电器保持高电平输出，只有通过复位电路的手动复位按钮才能使继电器复位到低电平状态。通讯控制模块中的天线封装于壳体中，降低了天线对叶片外形的影响，同时避免了叶片运输过程中突出的天线损坏。外部终端通过通讯控制模块发送信号给内部电源，内部电源每个1小时供电一次，每次保持一分钟，保证检测过程中叶片旋转多圈，避免监测时间过短裂纹闭合导致导电漆线路暂时连通而误报警。

当某一区域裂纹扩展贯穿涂层线路后，导致该子区域断路，从而触发该子区域报警灯亮和该叶片裂纹报警。当运维人员通过中控系统或远程监控系统得知具体机组具体的叶片报警后，需要先进行核实(无论何种监测，均需要人员确定裂纹具体情况)。由于已知具体机组和叶片，人员上机后可通过旋转风轮，让叶片处于方便检测的姿态。报警灯安装于叶片轮毂的根部，人员进入轮毂后可在根部查看报警灯，通过报警灯确定裂纹所在子区域，从而较快确定裂纹位置而开展检查。既避免大量测点监测确定具体位置而导致成本较高，也优于常规只报告叶片异常状态而需要大规模人工排查的监测系统。因为对于裂纹，运维人员只需要确定大致位置后可通过叶片内部目视、机舱顶部目视、望远镜、无人机等手段快速定位，并根据整个失效情况安排维修。

待运维人员修复裂纹后，对感应涂层剩余区域斜坡打磨出导电漆面后重新铺设感应涂层。由于第一绝缘层、导电漆和第二绝缘层采用不同颜色，可在修复过程中精确控制打磨层数。或借助原有电极接头重新铺设该区域导电漆，对导电漆检测后涂覆第二绝缘层，然后按下诊断模块的复位按钮，解除报警并继续监测。

采用本申请上述裂纹监测装置、裂纹监测方法具有如下技术优势：1、本申请采用多子区域独立监测，减少实施大范围整体感应涂层带来的施工难度(现有技术中一次做一个大范围连续施工，难度大、质量不易保证)，提高了定位精度(现有技术中一个大范围覆盖的感应涂层无法定位具体裂纹位置)。同时裂纹监测装置中各子区域监测结果通过报警灯提示，使得运维人员能快速定位具体位置。采用“第二层逻辑电路”可使整个叶片所有子区域的报警通过一个通道输出，节省了数据采集成本。

2、现有技术中通常在叶片布置传感器，需要传感器连接电路与监测系统连接，电路结构复杂，本申请通过设置感应涂层即可对裂纹进行检测，用于感应涂层导电性能监测的诊断模块与电源、通讯控制模块集成在同一壳体中，可以实现内部电源供电，不仅节约了能源，而且结构设计简单，安装方便快捷。

3、本申请中感应涂层较薄，可在叶片制造过程中对关键位置进行监测，例如叶尖粘接接头、预埋螺栓套粘接等不易观测的位置；感应涂层采用不同色彩，便于施工和保证施工质量。

4、本申请感应涂层的涂层基底采用环氧树脂或纤维增强树脂，可较好传递结构载荷，在被测物开裂的情况下，不因基底柔性而导致导电介质未断裂，从而漏报警。并且由于环氧树脂或纤维增强树脂的绝缘性，可应用在碳纤维、金属材料的被测物上。

5、本申请第一感应涂层、第二感应涂层互相叠加设置，从而避免了子区域之间间隙导致的盲区，及复杂裂纹萌生区域的裂纹平行涂层而漏报警。例如根部尾缘附近存在垂直叶片长度方向的裂纹和粘接区域脱离导致的平行叶片长度方向的裂纹，因此可先铺设叶片水平长度方向的第一感应涂层，再叠加铺设叶片垂直长度方向的第二感应涂层。由于整个感应涂层较薄，即使多个感应涂层叠加，当被测物出现裂纹后任然会跟随断裂，提高了监测准确性。以上给出了铺设第一感应涂层与第二感应涂层叠加的涂覆方式，在实际应用中，感应涂层的层数以及相邻两层感应涂层之间的角度均可根据实际需求灵活设定。

以上的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在发明的保护范围之内。