(57)【要約】      （修正有）【課題】精度の良好な風車翼の損傷検知方法を提供する。【解決手段】少なくとも１枚の風車翼を含む風車ロータにおける前記風車翼の損傷検知方法であって、前記風車翼の各々に取り付けられ、且つ、長手方向において屈折率が周期的に変化する回折格子部を有する光ファイバセンサに光を入射する光入射ステップと、前記回折格子部からの反射光を検出する光検出ステップと、前記光検出ステップで検出した前記反射光の波長の経時変化から前記波長の変動量を示す波長変動指標を取得する取得ステップと、前記取得ステップで算出された前記波長変動指標に基づいて、前記風車翼の損傷の有無を検知する検知ステップと、を備え、前記検知ステップでは、前記風車翼の前記波長変動指標と前記風車翼に作用する荷重に関する荷重指標との相関関係、又は、前記風車翼の前記波長変動指標と前記風車翼の温度に関する温度指標との相関関係の少なくとも一方を考慮する。【選択図】図６
2018131907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１枚の風車翼を含む風車ロータにおける前記風車翼の損傷検知方法であって、
前記風車翼の各々に取り付けられ、且つ、長手方向において屈折率が周期的に変化する回折格子部を有する光ファイバセンサに光を入射する光入射ステップと、
前記回折格子部からの反射光を検出する光検出ステップと、
前記光検出ステップで検出した前記反射光の波長の経時変化から前記波長の変動量を示す波長変動指標を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで算出された前記波長変動指標に基づいて、前記風車翼の損傷の有無を検知する検知ステップと、を備え、
前記検知ステップでは、前記風車翼の前記波長変動指標と前記風車翼に作用する荷重に関する荷重指標との相関関係、又は、前記風車翼の前記波長変動指標と前記風車翼の温度に関する温度指標との相関関係の少なくとも一方を考慮して、前記波長変動指標に基づいて前記風車翼の損傷の有無を検知する
ことを特徴とする風車翼の損傷検知方法。
【請求項２】
前記検知ステップでは、前記風車翼の前記波長変動指標から得られる評価値と、閾値との比較結果に基づいて前記風車翼の損傷の有無を検知し、
前記閾値は、前記相関関係に基づいて補正された補正閾値である
ことを特徴とする請求項１に記載の風車翼の損傷検知方法。
【請求項３】
前記検知ステップでは、前記風車翼の前記波長変動指標から得られる評価値と、閾値との比較結果に基づいて前記風車翼の損傷の有無を検知し、
前記閾値と比較される前記評価値は、前記相関関係に基づいて補正された補正評価値である
ことを特徴とする請求項１に記載の風車翼の損傷検知方法。
【請求項４】
前記風車ロータは複数の風車翼を備え、
前記検知ステップでは、
前記荷重指標として、前記複数の風車翼の前記波長変動指標の平均値を算出し、
前記複数の風車翼のうち１枚の検出対象風車翼の前記波長変動指標と、前記複数の風車翼の前記波長変動指標の前記平均値との相関関係に基づいて前記補正閾値又は前記補正評価値を取得し、
前記補正閾値または前記補正評価値を用いて前記風車翼の損傷を検知する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の風車翼の損傷検知方法。
【請求項５】
前記検知ステップでは、
前記温度指標に対する前記波長変動指標の変化率の絶対値が大きくなる温度範囲を特定し、
前記風車翼の温度が前記温度範囲に含まれるときに、前記風車翼の前記波長変動指標と前記温度指標との相関関係に基づいて取得される前記補正閾値又は前記補正評価値を用いて前記風車翼の損傷を検知する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の風車翼の損傷検知方法。
【請求項６】
前記取得ステップでは、前記経時変化における前記波長の極大値と前記波長の極小値との差を前記波長変動指標として算出する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の風車翼の損傷検知方法。
【請求項７】
前記取得ステップでは、前記風車ロータの回転周期に対応して繰り返して交互に現れる前記極大値と前記極小値との差を前記波長変動指標として算出する
ことを特徴とする請求項６に記載の風車翼の損傷検知方法。
【請求項８】
前記取得ステップでは、前記風車ロータの回転周期をＴとしたとき、前記極大値または前記極小値である第１極値が現れた時点から期間ｔ（但し、０．１Ｔ≦ｔ≦０．５Ｔ）が終了するまでは、前記第１極値の次の第２極値の認定を行わない
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の風車翼の損傷検知方法。
【請求項９】
前記風車ロータの回転周期以上の長さの期間における、前記取得ステップで算出した前記波長変動指標の平均値を算出する時間平均算出ステップをさらに備え、
前記検知ステップでは、前記時間平均算出ステップで算出された前記平均値に基づいて、前記風車翼の損傷を検知することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の風車翼の損傷検知方法。
【請求項１０】
前記風車ロータは複数の風車翼を備え、
前記複数の風車翼のうち１枚の検出対象風車翼の前記波長変動指標と、他の風車翼のうち１枚以上の比較対象風車翼の前記波長変動指標を反映した基準値との差分を前記評価値として算出する差分算出ステップをさらに備え、
前記検知ステップでは、前記差分算出ステップで算出される前記差分の経時変化に基づいて、前記検出対象風車翼の損傷を検知する
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の風車翼の損傷検知方法。
【請求項１１】
前記風車ロータは３枚以上の風車翼を備え、
前記風車翼の各々を前記検出対象風車翼として前記差分算出ステップを繰り返すことで、前記風車翼の各々について前記差分を算出し、
前記検知ステップでは、前記風車翼の各々についての前記差分に基づいて、損傷がある風車翼を特定する
ことを特徴とする請求項１０に記載の風車翼の損傷検知方法。
【請求項１２】
少なくとも１枚の風車翼を備える風車ロータと、
前記風車翼の各々に取り付けられ、且つ、長手方向において屈折率が周期的に変化する回折格子部を有する光ファイバセンサと、
前記光ファイバセンサに光を入射するための光入射部と、
前記回折格子部からの反射光を検出するための光検出部と、
前記風車翼の損傷を検知するための損傷検知部と、を備え、
前記損傷検知部は、
前記光検出部で検出された前記反射光の波長の経時変化から前記波長の変動量を示す波長変動指標を取得し、
前記風車翼の前記波長変動指標と前記風車翼に作用する荷重に関する荷重指標との相関関係、又は、前記風車翼の前記波長変動指標と前記風車翼の温度に関する温度指標との相関関係の少なくとも一方を考慮して、前記波長変動指標に基づいて前記風車翼の損傷の有無を検知する
ように構成されたことを特徴とする風車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、風車翼の損傷検知方法及び風車に関する。
【背景技術】
【０００２】
風車翼に生じる歪に基づいて風車翼の損傷を検知することが知られている。
例えば、特許文献１には、風車翼に光ファイバセンサを取り付け、該光ファイバセンサの回折格子部からの反射光の波長を風車翼の歪に関するデータとして取得し、該波長に基づいて、風車翼の損傷の有無を検知することが記載されている。また、特許文献１には、外気温等の温度変化に伴う光ファイバセンサの計測誤差を排除するため、上述の波長の変動量を示す波長変動指標を用いて風車翼の損傷検知を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１５６６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者らの鋭意検討の結果、風車翼に取付けられる光ファイバセンサの出力特性は、風車翼に作用する荷重又は温度に対して個体差が存在し、各光ファイバセンサによって得られる波長変動指標は、これらの荷重又は温度によって影響を受け得ることが明らかとなった。したがって、風車翼に作用する荷重又は温度に対する光ファイバセンサの個体差を考慮せずに波長変動指標を用いて損傷判定を行った場合、風車翼の損傷を適切に検知できない可能性がある。
この点、特許文献１には、風車翼に作用する荷重又は温度に対する光ファイバセンサの個体差を考慮して損傷の検知を行うことについて、具体的に記載されていない。
【０００５】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、精度の良好な風車翼の損傷検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車翼の損傷検知方法は、
少なくとも１枚の風車翼を含む風車ロータにおける前記風車翼の損傷検知方法であって、
前記風車翼の各々に取り付けられ、且つ、長手方向において屈折率が周期的に変化する回折格子部を有する光ファイバセンサに光を入射する光入射ステップと、
前記回折格子部からの反射光を検出する光検出ステップと、
前記光検出ステップで検出した前記反射光の波長の経時変化から前記波長の変動量を示す波長変動指標を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで算出された前記波長変動指標に基づいて、前記風車翼の損傷の有無を検知する検知ステップと、を備え、
前記検知ステップでは、前記風車翼の前記波長変動指標と前記風車翼に作用する荷重に関する荷重指標との相関関係、又は、前記風車翼の前記波長変動指標と前記風車翼の温度に関する温度指標との相関関係の少なくとも一方を考慮して、前記波長変動指標に基づいて前記風車翼の損傷の有無を検知する。
【０００７】
風車翼に取付けられる光ファイバセンサの出力特性は、風車翼に作用する荷重又は温度に対して個体差が存在し、各光ファイバセンサによって得られる波長変動指標は、これらの荷重又は温度によって影響を受ける場合がある。
この点、上記（１）の方法によれば、波長変動指標に基づいて風車翼の損傷検知を行う際に、該波長変動指標と、風車翼に作用する荷重に関する荷重指標又は風車翼の温度に関する温度指標との相関関係を考慮するようにしたので、荷重又は温度に対する光ファイバセンサ特性の個体差の影響による誤検知等を抑制し、風車翼の損傷検知を精度良好に行うことができる。
【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記検知ステップでは、前記風車翼の前記波長変動指標から得られる評価値と、閾値との比較結果に基づいて前記風車翼の損傷の有無を検知し、
前記閾値は、前記相関関係に基づいて補正された補正閾値である。
【０００９】
上記（２）の方法では、風車翼の損傷の有無を判定する際に、風車翼の波長変動指標から得られる評価値と比較をする閾値として、波長変動指標と、上述した荷重指標又は温度指標との相関関係に基づいて補正された補正閾値を用いる。よって、上記（２）の方法によれば、荷重又は温度に対する光ファイバセンサ特性の個体差の影響による誤検知等を抑制し、風車翼の損傷検知を精度良好に行うことができる。
【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、
前記検知ステップでは、前記風車翼の前記波長変動指標から得られる評価値と、閾値との比較結果に基づいて前記風車翼の損傷の有無を検知し、
前記閾値と比較される前記評価値は、前記相関関係に基づいて補正された補正評価値である。
【００１１】
上記（３）の方法では、風車翼の損傷の有無を判定するために閾値と比較するための波長変動指標に基づく評価値として、波長変動指標と、上述した荷重指標又は温度指標との相関関係に基づいて補正された補正評価値を用いる。よって、上記（３）の方法によれば、荷重又は温度に対する光ファイバセンサ特性の個体差の影響による誤検知等を抑制し、風車翼の損傷検知を精度良好に行うことができる。
【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の方法において、
前記風車ロータは複数の風車翼を備え、
前記検知ステップでは、
前記荷重指標として、前記複数の風車翼の前記波長変動指標の平均値を算出し、
前記複数の風車翼のうち１枚の検出対象風車翼の前記波長変動指標と、前記複数の風車翼の前記波長変動指標の前記平均値との相関関係に基づいて前記補正閾値又は前記補正評価値を取得し、
前記補正閾値または前記補正評価値を用いて前記風車翼の損傷を検知する。
【００１３】
複数の風車翼を備える風車では、これら複数の風車翼の波長変動指標の平均値は、各風車翼に作用する荷重の指標となる。上記（４）の方法によれば、荷重指標として複数の風車翼の波長変動指標の平均値を用いて、風車翼の損傷の有無を判定するための評価値又は該評価値と比較する閾値を補正するので、風車翼の損傷検知を精度良好に行うことができる。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の方法において、
前記検知ステップでは、
前記温度指標に対する前記波長変動指標の変化率の絶対値が大きくなる温度範囲を特定し、
前記風車翼の温度が前記温度範囲に含まれるときに、前記風車翼の前記波長変動指標と前記温度指標との相関関係に基づいて取得される前記補正閾値又は前記補正評価値を用いて前記風車翼の損傷を検知する。
【００１５】
光ファイバセンサによっては、風車翼に作用する荷重が一定値であっても、風車翼の波長変動指標に変化が現れる場合がある。例えば、風車翼に作用する荷重が一定値であっても、風車翼の温度がある温度範囲内である場合の風車翼の波長変動指標の変化率は、風車翼の温度が他の温度範囲内である場合に比べて、大きい又は小さい場合がある。上記（５）の方法によれば、風車翼の温度が、温度指標に対する波長変動指標の変化率の絶対値が大きくなる温度範囲に含まれるときに、風車翼の損傷の有無を判定するための評価値又は該評価値と比較する閾値を、波長変動指標と温度指標との相関関係に基づいて補正する。これにより、風車翼の損傷検知を精度良好に行うことができる。
【００１６】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの方法において、
前記取得ステップでは、前記経時変化における前記波長の極大値と前記波長の極小値との差を前記波長変動指標として算出する。
【００１７】
光ファイバセンサでの反射光の波長の経時変化における極大値と極小値との差は、反射光の波長が該極大値となった時刻と該極小値となった時刻との間の期間における反射光の波長の変動の大きさを示す。よって、上記（６）の方法によれば、反射光の波長の極大値と極小値との差を波長変動指標として、風車翼の損傷を検知することができる。
【００１８】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の方法において、
前記取得ステップでは、前記風車ロータの回転周期に対応して繰り返して交互に現れる前記極大値と前記極小値との差を前記波長変動指標として算出する。
【００１９】
風車ロータの回転に伴って風車翼のアジマス角が変化すると、風車翼の高度も変化する。また、一般的に、高度が高いほうが風速は大きい。このため、風車の運転中、風車ロータの回転に伴い、風速に応じて風車翼に作用する風荷重が周期的に変化するため、風車翼の歪も周期的に変化するとともに、風車翼の歪を示す光ファイバセンサでの反射光の波長も同様に周期的に変化する。上記（７）の方法によれば、風車ロータの回転周期に対応して繰り返して交互に現れる極大値と極小値に基づいて、風車翼の損傷を検知に用いる波長変動指標をより的確に算出することができる。
【００２０】
（８）幾つかの実施形態では、上記（６）又は（７）の方法において、
前記取得ステップでは、前記風車ロータの回転周期をＴとしたとき、前記極大値または前記極小値である第１極値が現れた時点から期間ｔ（但し、０．１Ｔ≦ｔ≦０．５Ｔ）が終了するまでは、前記第１極値の次の第２極値の認定を行わない。
【００２１】
風により風車翼に作用する荷重は、典型的には、風車翼が最上部に位置するときに最も大きく、風車翼が最下部に位置するときに最も小さい。このため、風車ロータの回転周期をＴとしたとき、風車ロータの回転に伴う反射波の波長の極大値および極小値は、およそＴ／２毎に現れる。しかしながら、この風車ロータの回転に伴う極大値又は極小値以外にも、例えば風速の経時的な変動等により局所的な極大値又は極小値が現れることがある。光ファイバセンサの反射光の波長の経時変化から風車ロータの回転にともなう極大値及び極小値を的確にとらえるためには、このような局所的な極値を排除できることが望ましい。
上記（８）の方法によれば、風車ロータの回転に伴う極大値及び極小値が１回ずつ現れるＴ／２の期間において、第１極値（極大値又は極小値）が現れた時点から所定の期間ｔが終了するまでは、第１極値の次の第２極値（極小値又は極大値）の認定を行わないようにしたので、期間ｔにおいて発生する局所的な極大値又は極小値を排除して波長変動指標をより的確に算出することができる。
【００２２】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの方法において、
前記風車ロータの回転周期以上の長さの期間における、前記取得ステップで算出した前記波長変動指標の平均値を算出する時間平均算出ステップをさらに備え、
前記検知ステップでは、前記時間平均算出ステップで算出された前記平均値に基づいて、前記風車翼の損傷を検知する。
【００２３】
上記（９）の方法では、風車ロータの回転周期以上所定の期間における波長変動指標の平均値を用いる。このため、該期間よりも短い期間において、例えば突風などに起因して突発的に歪が増大する等して波長変動指標が急激に増大しても、平均化した波長変動指標を用いるため、より的確に風車翼の損傷を検知することができる。
【００２４】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の方法において、
前記風車ロータは複数の風車翼を備え、
前記複数の風車翼のうち１枚の検出対象風車翼の前記波長変動指標と、他の風車翼のうち１枚以上の比較対象風車翼の前記波長変動指標を反映した基準値との差分を前記評価値として算出する差分算出ステップをさらに備え、
前記検知ステップでは、前記差分算出ステップで算出される前記差分の経時変化に基づいて、前記検出対象風車翼の損傷を検知する。
【００２５】
上記（１０）の方法によれば、複数の風車翼のうち１枚の検出対象風車翼の波長変動指標と、他の風車翼のうち１枚以上の比較対象風車翼の波長変動指標を反映した基準値との差分を風車翼の損傷の検知に用いるので、風速の変化等の運転状態による損傷検知に対する影響を排除することができる。このため、風車翼の損傷による異常をより的確に検知することが可能となる。
【００２６】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の方法において、
前記風車ロータは３枚以上の風車翼を備え、
前記風車翼の各々を前記検出対象風車翼として前記差分算出ステップを繰り返すことで、前記風車翼の各々について前記差分を算出し、
前記検知ステップでは、前記風車翼の各々についての前記差分に基づいて、損傷がある風車翼を特定する。
【００２７】
複数の風車翼のうち何れかの風車翼に損傷が生じると、その風車翼が検出対象風車翼であるか否かによって、前記差分の大きさが影響を受ける。したがって、上記（１１）の方法のように、各風車翼を検出対象風車翼として繰り返し算出した各風車翼についての前記差分の大きさから、損傷がある風車翼を特定することができる。
【００２８】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る風車は、
少なくとも１枚の風車翼を備える風車ロータと、
前記風車翼の各々に取り付けられ、且つ、長手方向において屈折率が周期的に変化する回折格子部を有する光ファイバセンサと、
前記光ファイバセンサに光を入射するための光入射部と、
前記回折格子部からの反射光を検出するための光検出部と、
前記風車翼の損傷を検知するための損傷検知部と、を備え、
前記損傷検知部は、
前記光検出部で検出された前記反射光の波長の経時変化から前記波長の変動量を示す波長変動指標を取得し、
前記風車翼の前記波長変動指標と前記風車翼に作用する荷重に関する荷重指標との相関関係、又は、前記風車翼の前記波長変動指標と前記風車翼の温度に関する温度指標との相関関係の少なくとも一方を考慮して、前記波長変動指標に基づいて前記風車翼の損傷の有無を検知するように構成される。
【００２９】
上記（１２）の構成によれば、波長変動指標に基づいて風車翼の損傷検知を行う際に、該波長変動指標と、風車翼に作用する荷重に関する荷重指標又は風車翼の温度に関する温度指標との相関関係を考慮するようにしたので、荷重又は温度に対する光ファイバセンサ特性の個体差の影響による誤検知等を抑制し、風車翼の損傷検知を精度良好に行うことができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、精度の良好な風車翼の損傷検知方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】一実施形態に係る風車の全体構成を示す概略図である。
【図２】一実施形態に係る風車翼の翼根部における、風車翼の長手方向に直交する断面を示す模式図である。
【図３】一実施形態に係る風車翼の損傷検知方法を示すフローチャートである。
【図４】一実施形態に係る風車翼の損傷検知方法における回折格子部からの反射光の波長の経時変化の一例を示すグラフである。
【図５】一実施形態に係る風車翼の損傷検知方法における波長変動指標の経時変化を示すグラフである。
【図６】一実施形態に係る検知ステップ（Ｓ１０）のフローチャートである。
【図７】波長変動指標の翼間差分と荷重指標の相関関係の一例を示すグラフである。
【図８】図７に示す波長変動指標の翼間差分と荷重指標との相関関係とともに、該相関関係に基づいて得られる補正閾値を示すグラフである。
【図９】一実施形態に係る検知ステップ（Ｓ１０）のフローチャートである。
【図１０】波長変動指標と温度指標との相関関係の一例を示すグラフである。
【図１１】波長変動指標の翼間差分と温度指標との相関関係の一例を示すグラフである。
【図１２】風車翼のアジマス角を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３３】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３４】
まず、一実施形態において損傷検知の対象とする風車翼を備える風車の構成について説明する。図１は、一実施形態に係る風車の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、風車１は、少なくとも１枚の風車翼３と、風車翼３が取り付けられるハブ２とを備える風車ロータ５を備える。風車ロータ５は、タワー６の上部に設けられ、タワー６に支持されるナセル４に回転自在に支持されており、風車翼３が風を受けると風車翼３を含む風車ロータ５が回転するようになっている。
【００３５】
幾つかの実施形態では、風車１は風力発電装置の一部であってもよい。この場合、ナセル４には、発電機（不図示）と、風車ロータ５の回転を発電機に伝達するための動力伝達機構（不図示）とが収容されていてもよい。風力発電装置は、風車ロータ５から動力伝達機構を介して発電機に伝達された回転エネルギーが、発電機によって電気エネルギーに変換されるように構成される。
【００３６】
図２は、一実施形態に係る風車翼の翼根部における、風車翼の長手方向に直交する断面を示す模式図である。
図１及び図２に示すように、風車１は、風車翼３の各々の翼根部３ａに取り付けられた光ファイバセンサ１２（１２Ａ〜１２Ｄ）と、光入射部１７及び光検出部１８を含む光源・信号処理ユニット１０と、損傷検知部１００と、を備える。
【００３７】
光ファイバセンサ１２は、長手方向において屈折率が周期的に変化する回折格子部を有する。
広帯域のスペクトルをもった光が光ファイバセンサ１２に入射すると、屈折率が周期的に変化する回折格子部での反射は、格子間隔（グレーティング周期）に依存した特定の波長に対してのみ、互いに強めあう方向に干渉する。これによって光ファイバセンサ１２は、構成の特定の波長成分のみを反射し、それ以外の波長を透過させる。
光ファイバセンサ１２に加わる歪や周囲の温度が変化すると、回折格子部の屈折率や格子間隔が変化し、この変化に応じて反射光の波長が変化する。反射光の波長λｏは、近似的に次の式（Ａ’）で表される。
λｏ−λｉ＝（εｚ＋α・ΔＴ）／ｐ    ・・・（Ａ’）
ただし、式（Ａ’）において、εｚは光ファイバの歪、λｏは反射波の波長、λｉは初期波長、αは温度係数、ΔＴは光ファイバ温度と基準温度の差分（温度変化）、ｐは波長−歪換算係数、をそれぞれ表す。なお、温度係数αは、熱膨張係数αΛと熱−光係数αｎとの和である（α＝αΛ＋αｎ）。αΛは温度による格子間隔の変化を示し、αｎは温度による屈折率の変化を示す。
このように、光ファイバセンサ１２における反射光の波長λｏと初期波長λｉとの差分は、光ファイバセンサ１２の歪εｚや温度ΔＴの影響を受ける。よって、初期波長λｉが既定値であれば、反射光の波長λｏを計測することで、光ファイバセンサ１２に生じる歪や光ファイバの温度を検出することができる。
一実施形態では、光ファイバセンサ１２は、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ）センサである。
【００３８】
各風車翼３の翼根部３ａには、４つの光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄが取り付けられる。図２に示すように、風車翼３の翼根部３ａは断面が略円形状になっており、光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄは、翼根部３ａの壁面に９０°ずつ離れて張り付けられる。なお、本実施形態では、４つの光ファイバセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、この順に、それぞれ風車翼３の腹側（ＨＰ側）２１、後縁側２４、背側（ＬＰ側）２２、及び前縁側２３において翼根部３ａの壁面に貼付けられている。翼根部３ａに歪が生じると、各光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄには、各取り付けられた箇所の歪に応じた歪が生じるようになっている。
また、これら４つの光ファイバセンサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、光ファイバケーブル１６によってこの順に直列に接続されている。光ファイバケーブル１６の両端部にはコネクタ（１３，１５）が設けられ、光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄと光源・信号処理ユニット１０とを接続するための光ファイバケーブル１４と、光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄを直列に接続する光ファイバケーブル１６とが、コネクタ１３又はコネクタ１５を介して接続される。
なお、図２に示す実施形態では、１本の風車翼３に対して４つの光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄが取り付けられているが、他の実施形態では、各風車翼３に対して、少なくとも１つの光ファイバセンサ１２が取り付けられていればよい。一実施形態では、少なくとも風車翼３の腹側２１（図２において光ファイバセンサ１２Ａが取り付けられている箇所）に光ファイバセンサ１２が取り付けられる。また、一実施形態では、少なくとも風車翼３の腹側２１及び背側２２（図２において光ファイバセンサ１２Ｃが取り付けられている箇所）のそれぞれに光ファイバセンサ１２が取り付けられる。
また、上述においては、風車翼３の翼根部３ａに光ファイバセンサ１２が取り付けられた例について説明したが、風車翼３において光ファイバセンサ１２が取り付けられる位置は翼根部３ａに限定されない。例えば、光ファイバセンサ１２は、風車翼３の先端部３ｂ（図１参照）に取り付けられてもよい。また、複数の光ファイバセンサ１２が、風車翼３の腹側（ＨＰ側）、後縁側、背側（ＬＰ側）、及び前縁側のそれぞれにおいて先端部３ｂの壁面に貼付けられてもよい。
また、風車翼３の翼根部３ａと先端部３ｂの各々に、光ファイバセンサ１２が取り付けられてもよい。
【００３９】
光入射部１７及び光検出部１８を含む光源・信号処理ユニット１０は、一実施形態ではハブ２の内部に設置される。
光入射部１７は、光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄに光を入射するように構成される。光入射部１７は、例えば、広帯域のスペクトルをもつ光を発光可能な光源を有する。
また、光検出部１８は、光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄの各々の回折格子部からの反射光を検出するように構成される。
【００４０】
光入射部１７から発光された広帯域の光は、光ファイバケーブル（１４，１６）を伝播し、各光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄへ入射される。各光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄにおいては、入射された光のうち、各回折格子部の歪及び温度に応じた特定の波長を有する光のみが該回折格子部にて反射される。回折格子部で反射された反射光は、光ファイバケーブル（１６，１４）を伝播し、光検出部１８で検出されるようになっている。
なお、光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄは直列に接続されており、光入射部１７から各光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄまでの距離、及び、光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄから光検出部１８までの距離が互いに異なる。このため、光検出部１８では、光入射部１７により光が発されてから、各光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄからの反射光が光検出部１８により検出されるまでに経過した時間により、検出された各反射光が何れの光ファイバセンサ１２によるものであるかを判断することができる。
【００４１】
損傷検知部１００は、光検出部１８で検出された反射光の波長の経時変化から該波長の変動量を示す波長変動指標を取得し、該波長変動指標に基づいて、風車翼の損傷の有無を検知するように構成される。損傷検知部１００は、詳しくは以下に説明する損傷検知方法に従って、風車翼３の損傷を検知するように構成される。
なお、風車翼３の損傷とは、例えば、風車翼３に生じるクラック等のことをいう。風車翼３においてクラック等を含む損傷が発生及び進行すると、風車翼３の折損などの事故が起きる可能性がある。そこで、風車翼３の損傷検知を適切に行うことにより、例えば風車翼３のメンテナンスを行う時期を適切に判断することができ、風車１の運転を安全に行うことができる。
【００４２】
次に、上述において説明した構成を有する風車１の備える風車翼３の損傷検知方法について説明する。
図３は、一実施形態に係る風車翼の損傷検知方法を示すフローチャートである。図３のフローチャートに示す風車翼３の損傷検知方法では、まず、風車翼３の各々に取り付けられた光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄに光を入射し（Ｓ２：光入射ステップ）、光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄの回折格子部にて反射された反射光を検出する（Ｓ４：光検出ステップ）。次に、光検出ステップ（Ｓ４）で検出した反射光の波長の経時変化から、反射光の波長の変動量を示す波長変動指標を取得する（Ｓ６：取得ステップ）。そして、取得ステップ（Ｓ６）で算出された波長変動指標に基づいて、風車翼３の損傷の有無を検知する（Ｓ１０：検知ステップ）。
幾つかの実施形態では、取得ステップ（Ｓ６）で算出された波長変動指標の時間平均を算出し（Ｓ１０：時間平均算出ステップ）、検知ステップ（Ｓ１２）では、時間平均ステップ（Ｓ１０）で算出された平均値に基づいて風車翼３の損傷の有無を検知してもよい。
【００４３】
ここで、光ファイバセンサ１２を用いて取得される波長変動指標を用いることにより、光ファイバセンサによる反射波の波長の計測値（即ち歪の計測値）に対する温度による影響を実質的に排除することができることについて、簡単に説明する。
【００４４】
回折格子部を有する光ファイバセンサ１２では、回折格子部からの反射光の波長λｏは、回折格子部における歪と温度の両方の影響を受ける。すなわち、光ファイバセンサ１２への入射光の波長λｉと、回折格子部からの反射光の波長λｏとの差（λｏ−λｉ）は、回折格子部に生じる歪に依存するとともに、光ファイバの温度に依存する。回折格子部に生じる歪（即ち風車翼に生じる歪）εｚは、次の式（Ａ）で表される。
εｚ＝ｐ・（λｏ−λｉ）−α・ΔＴ  ・・・（Ａ）
ただし、式（Ａ）において、ｐは波長−歪換算係数、λｏは反射波の波長、λｉは入射波の波長、αは温度係数、ΔＴは光ファイバ温度と基準温度の差分（温度変化）をそれぞれ表す。すなわち、歪εｚは、検出された波長λｏの項を、温度ΔＴの項で補正することで算出される。
上記式（Ａ）より、異なる２つの時点ｔ１及びｔ２のそれぞれにおける歪εｚ１及びεｚ２の変化量εｚ１−εｚ２は、下記式（Ｂ）のようになる。
εｚ１−εｚ２＝ｐ・（λｏ１−λｏ２）＋α・（ΔＴ１−ΔＴ２）  ・・・（Ｂ）
ただし、入射波の波長λｉは固定値であり、温度変化ΔＴはｔ１とｔ２との間の期間において実質的に不変であれば上記式（Ｂ）の右辺第２項はゼロである。例えば風車ロータ５の回転周期（通常はおよそ４〜７秒）のような短い期間においては、光ファイバ温度は変化しない（ΔＴ１≒ΔＴ２）と考えてよい。よって、この場合には下記式（Ｃ）が成立する。
εｚ１−εｚ２＝ｐ・（λｏ１−λｏ２）  ・・・（Ｃ）
式（Ｃ）により示されるように、歪の変化量は反射波の変動量（λｏ１−λｏ２）に依存し、光ファイバ温度又は温度変化には依存しない。例えば、季節の違い等により光ファイバセンサの周囲の外気温に差がある場合、光ファイバセンサ１２により計測される歪の大きさεｚ自体は温度の変化の影響を受け得る。例えば、外気温の差のため光ファイバ温度に差がある場合において、実際には歪量が同一であっても、温度係数αの精度や光ファイバセンサの個体差に起因して、上記式（Ａ）によるεｚの計算結果に差が出る可能性がある。一方、光ファイバセンサ１２の周囲の外気温に差があったとしても、歪の変化量εｚ１−εｚ２は、式（Ｃ）からわかるように温度の影響を受けない。
したがって、波長の変動量（λｏ１−λｏ２）を示す波長変動指標に基づいて風車翼の損傷の有無を検知することにより、光ファイバセンサ１２での反射波の波長λｏの計測値（即ち歪の計測値）に対する温度による影響を実質的に排除することができる。このため、温度が変化する環境下においても精度良好な損傷検知が可能である。
【００４５】
以下、上述したステップＳ２〜Ｓ１０についてより具体的に説明する。
図４は、一実施形態に係る風車翼の損傷検知方法における回折格子部からの反射光の波長の経時変化の一例を示すグラフである。光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄの回折格子部にて反射された反射光（本明細書において単に「反射光」とも称する）を検出する光検出ステップ（Ｓ４）では、例えば図４に示す反射光の波長の経時変化が得られる。なお、図４において、λＴｎは反射光の波長の極大値を示し、λＢｎは反射光の波長の極小値を示す。また、Ａｎは、隣合う極大値と極小値の差分を示す。
図４のグラフに見られるように、反射光の波長は、極大値λＴｎと極小値λＢｎを繰り返しながら時間の変化とともに変化する。典型的には、極大値λＴｎと極小値λＢｎは、風車ロータ５の回転周期に対応して繰り返して交互に現れる。これは、主に以下の理由による。
風車ロータ５の回転に伴って風車翼３のアジマス角が変化すると、風車翼３の高度も変化する。また、一般的に、高度が高いほうが風速は大きい。このため、風車１の運転中、風車ロータ５の回転に伴い、風速に応じて風車翼３に作用する風荷重が周期的に変化するため、風車翼３の歪も周期的に変化するとともに、風車翼３の歪を示す光ファイバセンサでの反射光の波長も同様に周期的に変化する。よって、上述のように、極大値λＴｎと極小値λＢｎは、風車ロータ５の回転周期に対応して繰り返して交互に現れる。また、風車ロータ５の回転周期をＴとしたとき、風車ロータ５の回転に伴う反射波の波長の極大値λＴｎおよび極小値λＢｎは、およそＴ／２毎に現れる。
すなわち、通常は、風車翼３が最上部に位置するときに風車翼３に作用する風荷重が最も大きくなるため、このときに反射光の波長が極大値λＴｎとなる。また、通常は、風車翼３が最下部に位置するときに風車翼３に作用する風荷重が最も小さくなるため、このときに反射光の波長が極小値λＢｎとなる。
【００４６】
なお、アジマス角とは、図１２に示すように、風車翼３の回転面において、所定の基準と風車翼３の軸線とのなす角をいい、本明細書においては、風車翼３が最上部に位置したときを基準とする。この場合、風車翼３が風車１の最上部に位置したときのアジマス角は０度、最下部に位置したときのアジマス角は１８０度である。なお、図１２は風車翼のアジマス角を説明するための図である。
【００４７】
一実施形態では取得ステップ（Ｓ６）において、反射波の経時変化において隣り合う極大値と極小値の差を波長変動指標として算出する。
図４において、Ａｎは極大値と極小値の差を示す。例えば、Ａ１は、極大値λＴ１と極小値λＢ１との差分｜λＴ１−λＢ１｜であり、Ａ２は、極大値λＴ２と極小値λＢ１との差分｜λＴ２−λＢ１｜である。Ａ３以降についても同様に算出できる。
このようにして得られる極大値と極小値との差Ａｎは、反射光の波長が極大値となった時刻と極小値となった時刻との間の期間における反射光の波長の変動の大きさを示す。上述したように、波長の変動量を示す波長変動指標Ａｎに基づいて風車翼の損傷の有無を検知することで、光ファイバセンサでの反射波の波長の計測値（即ち歪の計測値）に対する温度による影響を実質的に排除することができる。このため、温度が変化する環境下においても精度良好な損傷検知が可能である。
【００４８】
ところで、反射波の経時変化においては、風車ロータ５の回転に伴う極大値λＴｎ又は極小値λＢｎ以外にも、例えば風速の経時的な変動等により局所的な極大値又は極小値が現れることがある。よって、光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄによる反射光の波長の経時変化から風車ロータ５の回転にともなう極大値λＴｎ及び極小値λＢｎを的確にとらえるためには、このような局所的な極値を排除できることが望ましい。
そこで、取得ステップ（Ｓ６）では、風車ロータ５の回転周期をＴとしたとき、反射波の経時変化における極大値または極小値である第１極値（例えばλＴ１）が現れた時点ｔ０から期間ｔ（但し、０．１Ｔ≦ｔ≦０．５Ｔ）が終了するまでは、第１極値（λＴ１）の次の第２極値の認定を行わないようにしてもよい。
このように、風車ロータ５の回転に伴う極大値λＴｎ及び極小値λＢｎが１回ずつ現れるＴ／２の期間において、第１極値（極大値又は極小値）が現れた時点ｔ０から所定の期間ｔ（但し、０．１Ｔ≦ｔ≦０．５Ｔ）が終了するまでは、第１極値の次の第２極値（極小値又は極大値）の認定を行わないようにすることで、期間ｔにおいて発生する局所的な極大値又は極小値を排除して波長変動指標をより的確に算出することができる。
【００４９】
時間平均算出ステップ（Ｓ８）では、風車ロータ５の回転周期Ｔ以上の長さの期間ＴＡＶＥにおける、取得ステップ（Ｓ６）で算出した波長変動指標の平均値を算出する。
風車翼３の損傷を評価するためには、通常、週単位〜月単位等の長期にわたる風車翼３の監視が必要となる。そこで、目的に応じた適切な長さの期間ＴＡＶＥにおける波長変動指標の平均値を算出することで、風車翼３の損傷検知を的確に行うことができる。
波長変動指標の平均値を算出するための期間ＴＡＶＥは特に限定されないが、例えば１０分としてもよい。
【００５０】
なお、時間平均算出ステップ（Ｓ８）では、取得ステップ（Ｓ６）で算出された波長変動指標が、波長変動指標として適した有効データであるか、又は、波長変動指標として適さない無効データであるかの判定を行い、該判定において有効データであると判定された波長変動指標のみを用いて平均値を算出してもよい。この判定において有効データであると判定された波長変動指標のみを用いて、時間平均算出ステップ（Ｓ８）で波長変動指標の平均値を算出することで、より的確に風車翼３の損傷を検知することができる。
【００５１】
波長変動指標が有効データであるか否かの判定は、例えば、光ファイバセンサ１２の異常を示す反射光の波長値を用いて算出された波長変動指標を無効データとして判定してもよい。あるいは、反射光の波長の極大値と、該極大値よりも大きい極小値との差から得られた波長変動指標（即ち、正常に算出されなかった波長変動指標）を無効データとして判定してもよい。
また、無効データと判定されなかった波長変動指標を有効データとして判定してもよい。
【００５２】
なお、光ファイバセンサ１２の異常を示す反射光の波長値を用いて算出された波長変動指標とは、例えば、光検出部１８にて検出された反射光の波長データが、光ファイバケーブル１４の障害等によって所定時間以上更新されない場合（波長固着が生じた場合）に算出された波長変動指標が挙げられる。また、他の例としては、光検出部１８によって検出された反射光の波長値が、光検出部１８によって本来計測可能な波長範囲を逸脱している場合等に算出された波長変動指標が挙げられる。
【００５３】
検知ステップ（Ｓ１０）では、風車翼３の波長変動指標と風車翼３に作用する荷重に関する荷重指標との相関関係、又は、風車翼３の波長変動指標と風車翼３の温度に関する温度指標との相関関係の少なくとも一方を考慮して、取得ステップ（Ｓ６）で算出された波長変動指標に基づいて風車翼３の損傷の有無を検知する。
【００５４】
上述したように、取得ステップ（Ｓ６）で取得された波長変動指標を用いることにより、光ファイバセンサ１２Ａ〜１２Ｄでの反射波の波長の計測値（即ち歪の計測値）に対する温度による影響を実質的に排除することができる。しかしながら、実際には、風車翼３に取付けられる光ファイバセンサ１２の出力特性は、風車翼３に作用する荷重又は温度に対して個体差が存在し、各光ファイバセンサ１２によって得られる波長変動指標は、これらの荷重又は温度によって影響を受ける場合がある。
【００５５】
したがって、風車翼３の損傷検知に用いる光ファイバセンサ１２に対して、画一的な基準（例えば閾値等）を適用して損傷の有無を判断するようにしたのでは、センサによっては、ある荷重領域又はある温度領域において、閾値の範囲が狭すぎて誤警報が出されたり、あるいは、閾値の範囲が広すぎて異常検知すべき時に検知できない等、適切な損傷検知が行えなくなる場合がある。
【００５６】
そこで、上述のように、波長変動指標に基づいて風車翼３の損傷検知を行う際に、波長変動指標と、風車翼３に作用する荷重に関する荷重指標又は風車翼３の温度に関する温度指標との相関関係を考慮することにより、荷重又は温度に対する光ファイバセンサ特性の個体差の影響による誤検知等を抑制し、風車翼の損傷検知を精度良好に行うことができる。
【００５７】
検知ステップ（Ｓ１０）では、例えば、風車翼３の波長変動指標から得られる評価値と、閾値との比較結果に基づいて風車翼３の損傷の有無を検知してもよい。
風車翼３の波長変動指標から得られる評価値は、例えば、風車翼３の波長変動指標そのものであってもよい。あるいは、風車ロータ５が複数の風車翼３を備える場合、上述の評価値は、例えば、複数の風車翼３のうち１枚の検出対象風車翼の波長変動指標と、他の風車翼のうち１枚以上の比較対象風車翼の波長変動指標を反映した基準値との差分であってもよい（より具体的には後述する）。
なお、他の風車翼のうち１枚以上の比較対象風車翼の波長変動指標を反映した基準値とは、例えば、他の風車翼のうち１枚の比較対象風車翼の波長変動指標であってもよく、あるいは、他の風車翼のうち複数の比較対象風車翼の波長変動指標の平均値であってもよい。
【００５８】
このように、風車翼３の波長変動指標から得られる評価値と、閾値との比較結果に基づいて風車翼３の損傷の有無を検知する場合、波長変動指標と上述した荷重指標との相関関係、又は、波長変動指標と上述した温度指標との相関関係に基づいて、上述の閾値又は評価値の何れかを補正してもよい。そして、この補正によって得られる補正閾値又は補正評価値の何れかを用いて、風車翼３の損傷の有無を検知するようにしてもよい。
【００５９】
ここで、風車ロータ５が複数の風車翼３を備える場合の幾つかの実施形態にかかる風車翼３の損傷検知方法について説明する。
幾つかの実施形態に係る風車翼３の損傷検知方法では、上述において説明した取得ステップ（Ｓ６）で波長変動指標を取得し、必要に応じて時間平均算出ステップ（Ｓ８）で波長変動指標を算出した後、差分算出ステップ（Ｓ９；図３のフローチャートでは図示を省略）にて波長変動指標の翼間における差分を算出し、検知ステップ（Ｓ１０）では、差分算出ステップ（Ｓ９）で算出した差分の経時変化に基づいて、風車翼３の損傷を検知する。
【００６０】
一実施形態に係る差分算出ステップ（Ｓ９）では、３枚の風車翼３のうち１枚の検出対象風車翼の波長変動指標（又はその時間平均値）と、他の風車翼のうち１枚の比較対象風車翼の波長変動指標（又はその時間平均値）を反映した基準値との差分を算出する。
上記基準値としては、例えば、他の風車翼３のうち１枚の比較対象風車翼の波長変動指標（又はその時間平均値）を用いることができる。また、上記基準値として、他の風車翼３のうち２枚以上の比較対象風車翼の波長変動指標（又はその時間平均値）の平均値や、他の風車翼３のうち２枚以上の比較対象風車翼と、一枚の検出対象風車翼の波長変動指標（又はその時間平均値）の平均値を用いることもできる。
【００６１】
例えば、差分算出ステップ（Ｓ９）では、第１翼〜第３翼からなる３枚の風車翼３を備える風車１において、第１翼を検出対象風車翼として、その波長変動指標Ｉ１を算出するとともに、他の風車翼である第２翼を比較対象風車翼として、その波長変動指標Ｉ２を算出する。そして、これらの波長変動指標の差分としてＩ１−Ｉ２を算出する。同様に、第２翼を検出対象風車翼とし、第３翼を比較対象風車翼として波長変動指標の差分Ｉ２−Ｉ３を算出し、また、第３翼を検出対象風車翼とし、第１翼を比較対象風車翼として波長変動指標の差分Ｉ３−Ｉ１を算出する。そして、検知ステップ（Ｓ１０）では、上述のようにして差分算出ステップ（Ｓ９）で算出した波長変動指標の差分Ｉ１−Ｉ２、Ｉ２−Ｉ３、及びＩ３−Ｉ１に基づいて、風車翼３の損傷を検出するとともに、損傷がある風車翼３を特定する。
【００６２】
上述した差分算出ステップ（Ｓ９）にて得られた複数の風車翼３同士での波長変動指標の差分の経時変化の一例を表すグラフを図５に示す。図５は、一実施形態に係る風車翼の損傷検知方法における波長変動指標の経時変化を示すグラフである。図５は、第１翼〜第３翼からなる３枚の風車翼３を備える風車１において、各風車翼３の背側（ＬＰ側）２１に取り付けた光ファイバセンサ１２Ａにより得られた反射光の波長から算出された波長変動指標の時間平均値について、各翼間での差分の経時変化を示したものである。
図５中のＬＰｎ（但しｎは１〜３の整数）は、それぞれ、第ｎ翼の背側（ＬＰ側）２２に取り付けられた光ファイバセンサによる反射光の波長についての波長変動指標の時間平均値であることを示す。また、例えばＬＰ１−ＬＰ２は、第１翼の背側（ＬＰ側）２２と、第２翼の背側（ＬＰ側）２２との間における、波長変動指標の時間平均値であることを示す。
【００６３】
なお、図５のグラフの横軸は時間を示す軸であり、日、月、または年等の特定の単位を示すものではないが、本明細書においては、グラフの説明において用いるための時間の単位を、便宜的に「単位時間」として表記する。
【００６４】
背側（ＬＰ側）２２での反射光の波長データに基づいて算出された波長変動指標の差分を示す図５において、第２翼−第３翼間での差分（ＬＰ２−ＬＰ３）については横軸の第０単位時間〜第１５単位時間及びそれ以降にわたり、一定の範囲（例えば−０．４以上０．４以下）に収まっている。その一方で、第１翼−第２翼間での差分（ＬＰ１−ＬＰ２）、及び第３翼−第１翼間での差分（ＬＰ３−ＬＰ１）については、横軸が第１３単位時間を超えたあたりから急激にその絶対値が増加していることがわかる。このことから、第１翼−第２翼間での差分（ＬＰ１−ＬＰ２）、及び第３翼−第１翼間での差分（ＬＰ３−ＬＰ１）の２つの差分の両方に関与している第１翼において、損傷が発生及び進行しているものと特定することができる。
【００６５】
また、波長変動指標（又はその平均値）の差分について予め閾値を設定しておくことで、該差分の経時変化から損傷を検知し、損傷が発生した風車翼３を特定することができる。例えば、図５に示す例において、波長変動指標の平均値の差分の絶対値が０．４を超えたときに風車翼３のいずれかに損傷が発生しているものと判定するようにしてもよい。
即ち、この場合、波長変動指標の平均値の閾値を、上限閾値Ｉｔｈ＿Ｈ＝０．４、及び、下限閾値Ｉｔｈ＿Ｌ＝−０．４に設定できる。そして、波長変動指標の平均値の差分が下限閾値Ｉｔｈ＿Ｌ以上かつ上限閾値Ｉｔｈ＿Ｈ以下の範囲外であるときに、風車翼３の何れかに損傷が発生しているものと判定することができる。
【００６６】
なお、以上の説明では、風車翼３の背側（ＬＰ側）２２に関する波長変動指標を用いた風車翼３の損傷検知方法の一例について示したが、風車翼３の腹側（ＨＰ側）２１に関する波長変動指標を用いた場合にも、同様の損傷検知方法を適用することができる。
【００６７】
次に、図６〜図１１を参照して、幾つかの実施形態に係る検知ステップ（Ｓ１０）の具体例について説明する。
【００６８】
図６は、一実施形態に係る検知ステップ（Ｓ１０）のフローチャートであり、複数の風車翼３を備える風車ロータ５についての風車翼３の損傷検知方法における検知ステップ（Ｓ１０）の一例のフローチャートである。
図６のフローチャートに示す検知ステップ（Ｓ１０）では、まず、風車翼３に関する荷重指標ＬＩを算出する（Ｓ１０２）。次に、複数の風車翼３の波長変動指標と、荷重指標ＬＩとしての複数の風車翼３の波長変動指標の平均値との相関関係を取得する（Ｓ１０４）。また、この相関関係に基づいて、複数の風車翼３の波長変動指標の評価値と比較する閾値を補正して、補正閾値を取得する（Ｓ１０６）。
そして、風車翼３の波長変動指標から得られる評価値と、ステップＳ１０６で得られた補正閾値と、を比較することにより、風車翼３の損傷の有無を判定する（Ｓ１０８）。
【００６９】
ここで、図７は、３枚の風車翼３を有する風車ロータ５における波長変動指標の翼間差分（縦軸）と荷重指標ＬＩ（横軸）の相関関係の一例を示すグラフである。ここでは、荷重指標ＬＩとして、複数の風車翼３の波長変動指標の平均値を用いている。なお、グラフ中の（＃１−＃２）等は、それぞれ、第１翼の波長変動指標と第２翼の波長変動指標との差分等を示す。
また、第１翼と第２翼の波長変動指標の差分（＃１−＃２）に対する閾値（上限：Ｉｔｈ１２＿Ｈ，下限：Ｉｔｈ１２＿Ｌ）等は、従来の風車翼損傷検知方法で用いられる、荷重指標ＬＩによらない閾値の一例を示す。
【００７０】
図７に示す複数の風車翼３の波長変動指標の翼間差分と荷重指標（複数の風車翼３の波長変動指標の平均値）のプロットは、風車の通常運転時等において、各風車翼３に取付けられた光ファイバセンサ１２の検出結果を蓄積することにより取得できる。風車翼３の荷重指標ＬＩとしての複数の風車翼３の波長変動指標の平均値は、例えば、同一期間（例えば同一時刻ｔ１から同一時刻ｔ２までの１０分間）における各風車翼の波長変動指標の時間平均値の平均である。
【００７１】
図７に示すグラフにおいて、例えば、第１翼と第２翼の波長変動指標の翼間差分（＃１−＃２）に着目すると、荷重指標ＬＩが大きくなるに従って、波長変動指標の翼間差分（＃１−＃２）は大きくなる傾向（右肩上がりの傾向）がある。また、第２翼と第３翼の波長変動指標の翼間差分（＃２−＃３）に着目すると、荷重指標ＬＩが大きくなるに従って、波長変動指標の翼間差分（＃２−＃３）は小さくなる傾向（右肩下がりの傾向）がある。
【００７２】
仮に、荷重指標ＬＩに対する波長変動指標の翼間差分の変化がほとんどない場合（例えば、図７中の第３翼と第１翼の波長変動指標の翼間差分（＃３−＃１））、荷重指標ＬＩによらない一定の閾値（上限：Ｉｔｈ３１＿Ｈ，下限：Ｉｔｈ３１＿Ｌ）を用いて、該閾値と、各風車翼３に関する波長変動指標の評価値とを比較することにより、風車翼３の損傷検知を適切に行うことができる。
【００７３】
これに対し、図７中の（＃１−＃２）又は（＃２−＃３）のように、荷重指標ＬＩに対して波長変動指標の翼間差分が変化する場合、図６のフローチャートに示す検知ステップ（Ｓ１０）を適用して、補正閾値を用いることで、風車翼３の損傷検知を適切に行うことができる。
【００７４】
図８は、図７に示す第１翼と第２翼の波長変動指標の翼間差分（＃１−＃２）（縦軸、ｙ軸）と荷重指標ＬＩ（横軸、ｘ軸）の相関関係とともに、該相関関係に基づいて得られる上述の補正閾値を示すグラフである。
【００７５】
ここで、図８に示す波長変動指標の翼間差分（＃１−＃２）と荷重指標ＬＩとのプロットから、補正閾値を取得する手順について説明する。
まず、波長変動指標の翼間差分（＃１−＃２）と荷重指標ＬＩの相関関係として、図８のプロットに基づいて、波長変動指標の翼間差分（＃１−＃２）と荷重指標ＬＩの相関関係を示す近似直線Ｌ０の傾きａ及び切片ｂを算出する（上述のステップＳ１０４）。なお、近似直線は、最小二乗法等により取得することができる。
そして、上述の近似直線Ｌｏを、ｙ軸方向に所定値ｃ及び−ｃだけ平行移動した直線を、それぞれ、補正閾値（上限：Ｉｔｈ１２＿ｃｏｒ＿Ｈ，下限：Ｉｔｈ１２＿ｃｏｒ＿Ｌ）として得る（上述のステップＳ１０６）。
【００７６】
ステップＳ１０８では、評価値である波長変動指標の翼間差分（＃１−＃２）と、この評価値の取得時における荷重指標ＬＩ（３翼の波長変動指標の平均値）に対応する上述のステップＳ１０６で得られた補正閾値とを比較することにより、風車翼３の損傷の有無を評価することができる。すなわち、評価値が、上限閾値Ｉｔｈ１２＿ｃｏｒ＿Ｈ以下及び下限閾値Ｉｔｈ１２＿ｃｏｒ＿Ｌ以上であれば、該当の風車翼（第１翼又は第２翼）に損傷は生じていないと判断することができる。また、評価値が、上限閾値Ｉｔｈ１２＿ｃｏｒ＿Ｈより大きい、または、下限閾値Ｉｔｈ１２＿ｃｏｒ＿Ｌ未満であれば、該当の風車翼（第１翼又は第２翼）に損傷が生じている可能性があると判断することができる。
【００７７】
図９は、一実施形態に係る検知ステップ（Ｓ１０）のフローチャートである。
図９のフローチャートに示す検知ステップ（Ｓ１０）では、まず、風車翼３の波長変動指標と、該波長変動指標が取得されたときの風車翼３の温度を示す温度指標ＴＩとの相関関係を取得する（Ｓ１２２）。次に、温度指標ＴＩに対する波長変動指標の変化率の絶対値が大きくなる温度範囲を特定する（Ｓ１２４）。
そして、風車翼３の温度がステップＳ１２２で特定された温度範囲に含まれるときに、風車翼３の波長変動指標と温度指標ＴＩとの相関関係に基づいて補正評価値を取得し（Ｓ１２６）、該補正評価値と、閾値とを比較することにより、風車翼３の損傷の有無を判定する（Ｓ１２８）。
【００７８】
ここで、図１０は、複数（３枚）の風車翼３の各々において取得される波長変動指標と、温度指標ＴＩとの相関関係の一例を示すグラフである。この例において、風車翼３の温度指標ＴＩとして、ナセル４に設けた温度センサで取得した外気温を用いている。
各グラフにおける実線（Ａ１、Ａ２、Ａ３）は、それぞれ、各翼の光ファイバセンサ１２において実際に取得された波長変動指標（縦軸、ｙ軸）と、ナセル外気温（温度指標ＴＩ）（横軸、ｘ軸）との相関関係を示すグラフである。
【００７９】
なお、図１０に示す複数の風車翼３の波長変動指標のと温度指標のプロットは、風車の通常運転時等において、各風車翼３に取付けられた光ファイバセンサ１２の検出結果を蓄積することにより取得できる。
【００８０】
図１０を見てわかるように、各風車翼３とナセル外気温との相関関係は、第２翼（＃２）と第３翼（＃３）では、ナセル外気温によらず傾きがほぼ一定である。
これに対し、第１翼（＃１）では、ナセル外気温Ｔｃ未満の温度範囲に比べ、ナセル外気温Ｔｃ以上の温度範囲では、ナセル外気温に対する波長変動指標の変化率（傾き）の絶対値が大きくなっている（右肩下がりになっている）。このように、温度指標ＴＩに対する波長変動指標の変化率の絶対値が大きくなる温度範囲が存在する光ファイバセンサ１２については、例えば、図９に示したフローチャートに示す検知ステップ（Ｓ１０）を適用した補正評価値を用いることで、風車翼３の損傷検知を適切に行うことができる。
【００８１】
なお、図１０に示すグラフでは、第１翼に関しては、特定の温度以上（ナセル外気温Ｔｃ以上）の温度範囲において、ナセル外気温に対する波長変動指標のグラフが右肩下がりになっているが、他の例において、光ファイバセンサによっては、特定の温度以上（ナセル外気温Ｔｃ以上）の温度範囲において、ナセル外気温に対する波長変動指標のグラフが右肩上がりとなる場合もある。このような場合であっても、図９に示したフローチャートに示す検知ステップ（Ｓ１０）を適用した補正評価値を用いることで、風車翼３の損傷検知を適切に行うことができる。
【００８２】
図９に示すフローチャートの検知ステップ（Ｓ１０）手順を図１０において適用すると、第１翼（＃１）について、風車翼３の波長変動指標と、該波長変動指標が取得されたときの風車翼３の温度を示す温度指標ＴＩ（ナセル外気温）との相関関係を取得した結果、図１０の第１翼に関するグラフが得られる（上述のＳ１２２）。また、このグラフより、ナセル外気温Ｔｃ以上の温度範囲において、温度指標ＴＩ（ナセル外気温）に対する波長変動指標の変化率の絶対値が大きくことが特定される（上述のＳ１２４）。ここで、ステップＳ１２４において特定された温度範囲において、波長変動指標Ａ１は、ｙ＝ｄｘ＋ｅの直線で近似することができる。
【００８３】
風車翼３の損傷の有無の判定（上述のＳ１２８）を行う場合には、第１翼の光ファイバセンサ１２で取得された波長変動指標について、上述のｙ＝ｄｘ＋ｅの式を用いて、補正を行う（Ｓ１２６）。例えば、ナセル外気温がＴｃであるときの波長変動指標がＩＴｃである場合、ナセル外気温がＴ１（但しＴ１＞Ｔｃ）である時の波長変動指標Ｉ１としては、上述の直線（Ａ１）の傾きｄを用いて、Ｉ１＝ＩＴｃ＋（Ｔ１−Ｔｃ）×ｄで表されるＩ１を用いることができる。
このように補正された波長変動指標Ｉ１と、閾値とを比較することにより、風車翼３の損傷の有無を適切に判定することができる。このように補正された第１翼に関する波長変動指標Ｉ１と、他の翼（第２翼又は第３翼）に関して、同様に補正された波長変動指標の差分を、補正評価値として、該補正評価値と閾値とを比較することにより、風車翼３の損傷の有無を適切に判定することができる（上述のＳ１２８）。
【００８４】
図１１は、波長変動指標の翼間差分（＃１−＃２等）（縦軸）と、ナセル外気温（温度指標ＴＩ）との相関関係の一例を示すグラフである。各グラフにおいて、実線（Ｉ１２，Ｉ２３，Ｉ３１）は、図１０のグラフに示す波長変動指標から取得される評価値としての波長変動指標の翼間差分の値を示す。また、各グラフにおいて、破線（Ｉ１２＿ｃｏｒ，Ｉ２３＿ｃｏｒ，Ｉ３１＿ｃｏｒ）は、それぞれ、上述のようにして補正された補正評価値を示す。
【００８５】
評価値としての波長変動指標の翼間差分を、上述のように補正していない場合（実線（Ｉ１２，Ｉ２３，Ｉ３１）参照）、評価値に対して設定される閾値（上限：Ｉｔｈ１２＿Ｈ，下限：Ｉｔｈ１２＿Ｌ等）を、グラフ１１に示すように温度指標ＴＩ（ここではナセル外気温）によらず一定とすれば、ナセル外気温がＴｃ以上の温度範囲においては、実際の歪よりも大きく算出されてしまい、誤検知される可能性がある。
【００８６】
この点、上述した補正評価値（Ｉ１２＿ｃｏｒ，Ｉ２３＿ｃｏｒ，Ｉ３１＿ｃｏｒ）は、光ファイバセンサ１２の温度特性を考慮した補正値であるので、上記と同じ閾値を用いた場合であっても、該補正評価値と閾値とを比較することにより、風車翼３の損傷検知を適切に行うことができる。
【００８７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００８８】
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００８９】
１            風車
２            ハブ
３            風車翼
３ａ          翼根部
３ｂ          先端部
４            ナセル
５            風車ロータ
６            タワー
１０          信号処理ユニット
１１          グラフ
１２（１２Ａ〜１２Ｄ）  光ファイバセンサ
１３          コネクタ
１４          光ファイバケーブル
１５          コネクタ
１６          光ファイバケーブル
１７          光入射部
１８          光検出部
２１          腹側
２２          背側
２３          前縁側
２４          後縁側
１００        損傷検知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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