具体实施方式

附图中的图示是示意性的。注意，在不同的图中，相似或相同的元件被提供有相同的参考标号或仅在第一位内不同的参考标号。

图1示出了利用根据本发明的用于检测风力涡轮机的转子叶片4特性的装置10的风力涡轮机1的局部剖视图。

更具体地，风力涡轮机1包括安装在未描绘的基础上的塔架2。机舱3布置在塔架2的顶部上。在塔架2和机舱3之间，提供有偏航角调节设备（未示出），其能够使机舱围绕垂直偏航轴线Z旋转。风力涡轮机1进一步包括具有一个或多个转子叶片4的风力转子5（在图1的视角中，仅两个叶片4可见）。风力转子5围绕旋转轴线Y可旋转。通常，当没有不同地指定时，以下的术语轴向、径向和周向是参照旋转轴线Y进行的。转子叶片4相对于旋转轴线Y径向延伸。风力涡轮机1包括具有定子11和转子12的发电机6。转子12相对于定子11围绕旋转轴线Y可旋转，以产生电力。发电机6和通过本发明的电力生成不是本发明的特定目的，因此将不进一步详细描述。

图1进一步示出了根据本发明的装置10。装置10包括安装在塔架2处的泄漏馈线布置20，以及耦合到泄漏馈线布置20的发射器30和接收器40。发射器30被配置为向泄漏馈线布置20提供第一雷达信号，而接收器40被配置为从泄漏馈线布置20接收第二雷达信号，例如当第一雷达信号击中转子叶片4时从转子叶片4反射的雷达信号。该装置进一步包括处理单元（未示出），该处理单元被配置为分析对应于第一雷达信号的第一信号和对应于第二雷达信号的第二信号，以便确定目标对象（例如，在这种情况下为转子叶片4）的一个或多个特性。

图2更详细地示出了泄漏馈线布置20的示例。如图所示，泄漏馈线布置包括平行的泄漏馈线21、22、23的组。第一泄漏馈线21包括泄漏区段211、212、213，第二泄漏馈线22包括泄漏区段221、222、223，第三泄漏馈线23包括泄漏区段231、232、233。泄漏区段211、221、231在附图中定位在彼此之上，即，以如下这样的方式，垂直于泄漏馈线21、22、23的纵向或轴向方向并延伸穿过泄漏区段211、221、231中的任一个的线也将延伸穿过其他两个泄漏区段。泄漏区段212、222、232以相同的方式位于彼此之上，泄漏区段213、223、233也是如此。每对相邻泄漏馈线之间的距离，即泄漏馈线21和22之间以及泄漏馈线22和23之间的距离等于D。所有三个泄漏馈线21、22、23都耦合到发射器30，发射器30被配置为向每个泄漏馈线21、22、23提供单独的第一雷达信号。泄漏馈线21、22、23可以特别地是泄漏同轴线缆、泄漏波导或泄漏带状线。

图3示出了如安装在图1的风力涡轮机塔架2上的图2所描绘的平行泄漏馈线21、22、23的组。每个泄漏馈线21、22、23在转子叶片4的尖端区段经过的高度处围绕塔架圆周的至少一部分形成弧形或环形，使得泄漏馈线21、22、23可以围绕塔架2的至少一部分，优选地围绕塔架2的整个圆周发射第一雷达信号，并且由此针对检测转子叶片4的许多或所有可能的偏航角（对应于风向）。尽管图3仅示出了在塔架2一侧处的泄漏馈线21、22、23，但是优选的是，泄漏馈线21、22、23围绕塔架的整个圆周，使得对于0°和360°之间的任何给定偏航角，第一雷达信号可以朝向转子叶片发射。换句话说，泄漏馈线21、22、23将围绕塔架2的整个圆周发射第一雷达信号，使得泄漏馈线布置20的方向特性具有以特定仰角聚焦的环面或圆环的形状。

图4图示了根据本发明的示例性实施例，利用图2和图3所示的泄漏馈线21、22、23的组的波束形成原理。这里，提供给泄漏馈线组21、22、23中的相邻泄漏馈线的各个第一雷达信号被相移一定量。换句话说，提供给泄漏馈线21的第一雷达信号的相位比提供给泄漏馈线22的第一雷达信号的相位滞后量。类似地，提供给泄漏馈线22的第一雷达信号的相位也比提供给泄漏馈线23的第一雷达信号的相位滞后了量。如果使用多于三个的泄漏馈线，这将继续进行，使得任何一对相邻泄漏馈线信号之间的相位相差相同的量。如图4所示，这导致平面波前W在箭头P指示的方向上传播。传播方向P和方向A（垂直于泄漏馈线布置）之间的角度指示为。知道泄漏馈线21、22、23之间的距离D，可以通过将相移的值选取为如下来获得角度的期望值：

其中是信号的波长。

通过快速改变相移，可以扫描表面（例如转子叶片或其他目标对象的表面）。

泄漏馈线布置20还包括至少一个泄漏馈线，用于接收由处理单元（未示出）与第一信号一起处理的反射信号，以便获得目标对象的期望特性。接收泄漏馈线可以是单独的泄漏馈线或用于传输相移信号的泄漏馈线21、22、23中的一个（或多个）。可替代地，可以提供另一泄漏馈线组来接收反射信号。在这种情况下，接收器40可以进一步被配置为将单独的相移施加于接收信号，以便也形成接收波束。

如图3所示，每个泄漏馈线21、22、23包括多个槽，所述槽允许对应的第一雷达信号沿着其整个长度泄漏出泄漏馈线并朝向目标对象，例如转子叶片4。根据可能的实施例，槽可以沿着泄漏馈线21、22、23的长度规则地分布。根据本发明的其他可能实施例，泄漏馈线21、22、23是普通同轴线缆，其外部导体（网或槽/孔口）具有低的光学覆盖率，其也泄漏电磁波。

在可能出现严重结冰的情况下，泄漏馈线20可以被提供有加热系统（未示出）。加热可以通过在内部和外部导体之间流动的空气或者通过在泄漏馈线20的内部或外部导体中流动的电流来提供。

根据可能的实施例，第一雷达信号可以是电磁雷达信号或超声雷达信号。在电磁雷达信号的情况下，泄漏馈线20优选地被配置为泄漏同轴线缆。根据其他实施例，特别是在第一雷达信号100是更高频率的电磁信号的情况下，泄漏馈线20优选地被配置为泄漏波导。

一般来说，根据本发明的不同实施例，第一雷达信号可以是任何频率，只要它能够被发射到目标对象并被目标对象反射。

当第一雷达信号波束W撞击或击中转子叶片4时，反射的第二雷达信号被朝向泄漏馈线布置20传输。布置20中的一个或多个泄漏馈线的多个槽允许第二雷达信号泄漏到对应的（一个或多个）泄漏馈线中并朝向接收器40传播。

处理单元（未示出）可以例如通过分析对应于第一雷达信号（即发射的雷达信号波束W）的第一信号和对应于第二雷达信号（即反射的雷达信号）的第二信号来确定转子叶片4的定位和/或速度。处理单元生成第一信号并将其传输到发射器30（例如，经由光链路）。处理单元从接收器40接收第二信号（例如，经由光链路）。由此，形成闭环，该闭环允许精确确定转子叶片4的定位和/或速度。

处理单元分析第一信号（对应于第一雷达信号波束）和第二信号（对应于第二雷达信号）以用于确定目标对象的定位、速度、方向和大小。根据关于幅度、相位、多普勒效应和ToF（飞行时间）的已知（雷达）原理，处理单元能够比较第一信号和由移动对象引起的第二信号，并因此确定该对象的速度和/或定位和/或方向和/或大小。这样的对象的定位可以是相对于旋转轴的角度，或者是相对于笛卡尔坐标系的三维定位。

根据本发明的其他实施例，目标对象是机舱2，用于检测机舱关于垂直偏航轴线Z的定位

根据本发明的其他实施例，可以在包括风力涡轮机1的区域中检测其他目标对象，例如动物或入侵者或改变的波浪（在海上应用中）。在这样的实施例中，泄漏馈线布置20和相关联的电子设备（发射器30、接收器40和处理单元）可以不位于风力涡轮机塔架2上，而是位于可能在风力涡轮机1外部的另一结构元件上，诸如支撑结构或过渡元件。

应当注意，术语“包括”不排除其他元件或步骤，“一”或“一个”不排除多个。还可以组合结合不同实施例描述的元件。还应当注意，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。