连而锦

（明阳智慧能源集团股份公司，广东中山 528400）

0 引言

在工程应用中，对于低频的大型结构系统，位移的测量通常较为困难和复杂，无法保证可靠性和准确性。相对于位移测量来说，加速度测量的应用却相当广泛，技术比较成熟。理论上，通过测量得到的加速度信号进行两次数字积分可得到相对位移信号。目前常用的数字积分方法有时域积分和频域积分。

时域积分[1-2]常采用梯形公式或辛普森（Simpson）求和公式，大都采用多项式拟合方法去除积分后的一次二次和高次趋势项。但在高噪声的工况下，多项式拟合去趋势无法消除积分过程中因噪声而产生的低频摆动趋势。

频域积分[3-4]利用傅里叶正、逆变换，积分在频域内对傅里叶系数进行简单的除法运算，可避开时域积分微小误差累积导致的趋势项偏差问题。对于低频段噪声增益放大而引起的积分误差，可通过设置截断频率的方式进行滤除[5-8]。然而，基于傅里叶变换及频率计算的频域积分方法不适用于非稳态信号[4]。

大型风电机组上一般都安装有低频振动传感器，用于测量机组塔架频率；由于机组内旋转设备多，噪声水平高，特别是偏航及收桨时，将引入瞬态激励，导致计算塔架的相对位移时，出现较大偏差。通过分析上述数字积分方法的实现原理并结合工程实际，提出基于Hodrick-Prescott算法的时域积分方法，对风电机组工程实际信号进行分析及实例验证。

研究结果表明，采用新算法的时域积分方法由于去除了低频摆动趋势，在非平稳、高噪声的工况下能提供准确的积分位移信号，通过误差评价指标表明其综合性能最优。……