复合结构的健康监测制造技术

本公开描述用于实施结构的健康监测，包含对移动平台的复合夹层式结构中的结构损坏和液体(例如，水、燃料、防冰冻流体、水分等)侵入的监测的装置、组合件、设备和方法。用于检测结构中的水侵入的示例性方法包括：将机械能引入至所述结构中；感测传输穿过所述结构的所述机械能；以及基于所述所感测的机械能来确定所述结构中的水侵入的存在。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合结构的健康监测相关申请的交叉引用本国际PCT专利申请依赖2013年11月8日提交的美国临时专利申请序列No.61/901,672的优先权，所述临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
本公开一般来说涉及结构的健康监测，包含夹层式复合结构中的健康状况(诸如结构损坏和液体侵入)的检测。技术背景移动平台(诸如飞机)通常包含多层结构(诸如夹层式复合结构)以形成其框架的各种结构部分。这些结构可包括形成内层的齿槽或蜂窝结构，其每一侧用蒙皮加衬。蜂窝结构可具有蜂巢状配置且蒙皮可由不可渗透的材料制成。在航空学中且尤其是在飞机的维护中，检测这些结构中水的存在可以是重要的。水的存在可指示蒙皮中的一者已被损坏且还可能影响结构的价值和重量。通常，通过在维护程序期间的常规检查或通过水存在的可见迹象来检测夹层式复合结构中水的存在。然而，这些结构的一部分可能不可见，且为了检查可能需要某种程度的拆卸。用于检测这些结构中的水侵入的一些当前的无损检查(NDI)方法限于水已在结构的检查侧上积聚的情况，就像使用常规超声波探头和/或可能需要显著地拆卸移动平台的一部分来准许射线照相检查的情况一样。这种拆卸可能是相对劳动密集的，而且可能增加检查的成本和时间要求。因此需要改进。概要本公开一般来说涉及结构的健康监测。举例来说，本公开描述用于实施复合结构的健康监测，包含夹层式复合结构中的健康状况，诸如结构损坏和/或液体(例如，水、燃料、防冰冻流体、水分等)侵入的检测的装置、设备、组合件和方法。本公开还描述用于实施复合结构的声-超声波(例如，导波)检查的装置、设备、组合件和方法。在一个方面，本公开描述一种组合件，其包括：结构，其包含：夹层部分，其包括由中间区域分隔的第一层和第二层；和第一部分，其邻近所述夹层部分并机械地耦合至所述夹层部分的所述第一层和所述第二层；致动器，其被配置用来将机械能引入至所述结构的所述第一部分中以用于传输至所述结构的所述夹层部分的所述第一层中和所述第二层中；以及传感器，其被配置用来感测从所述致动器传输穿过所述第一层和所述第二层中的至少一者的所述机械能。所述结构可包括第二部分，所述第二部分机械地耦合至所述夹层部分的所述第一层和所述第二层中的所述至少一者。所述第二部分可机械地耦合至所述夹层部分的所述第一层和所述第二层。所述夹层部分可限定引入至所述第一部分中的所述机械能可传输至所述第二部分所沿的路径。所述路径可包括：包括所述第一层的第一路径和包括所述第二层的第二路径。所述夹层部分可设置在所述第一部分与所述第二部分之间。所述第一部分和所述第二部分可分别设置在所述夹层部分的不同侧。所述传感器可被配置用来感测所述第二部分中的机械能。所述第二部分可包括整体结构。所述第一部分可包括整体结构。所述中间区域可包括蜂巢状结构。所述致动器和所述传感器中的至少一者可包括压电换能器。所述致动器可被配置用来将机械波引入至所述第一部分中。在另一方面，本公开描述包含飞机的移动平台，所述飞机包括如本文中公开的组合件。在另一方面，本公开描述一种用于检查结构的夹层部分的方法，所述夹层部分包括由中间区域分隔的第一层和第二层。所述方法包括：将机械能引入至第一部分中，所述第一部分邻近所述夹层部分并机械地耦合至所述夹层部分的所述第一层和所述第二层；感测传输穿过所述第一层和所述第二层中的至少一者的所述机械能；以及基于所述所感测的机械能确定所述夹层部分的健康状况。可感测第二部分中的所述机械能，所述第二部分邻近所述夹层部分并机械地耦合至所述第一层和所述第二层中的所述至少一者。所述健康状况可包括所述夹层部分中外来物质的存在。所述健康状况可包括所述夹层部分中的水侵入。引入的所述机械能可包括机械波。所述健康状况的所述确定可包括将表示所述所感测的机械能的数据与和处于健康状态的所述夹层部分相关联的基线数据进行比较。所述健康状况的所述确定可包括识别表示所述所感测的机械能的所述数据与所述基线数据之间的波形特性的差异。所述波形特性可包含振幅、频率、相移、时间延迟和波形失真中的至少一者。在另一方面，本公开描述一种用于检查结构的夹层部分的方法，所述夹层部分包括通过中间区域分隔的第一层和第二层。所述方法包括：将机械能引入至第一结构部分中；准许经由所述夹层部分的所述第一层和所述第二层将所述机械能从所述第一结构部分传递至第二结构部分；感测所述第二结构部分中的所述机械能；以及基于所述所感测的机械能确定所述夹层部分的健康状况。所述健康状况可包括所述夹层部分中外来物质的存在。所述健康状况可包括所述夹层部分中的水侵入。所述机械能可包括机械波。所述健康状况的所述确定可包括将表示所述所感测的机械能的数据与和处于健康状态的所述夹层部分相关联的基线数据进行比较。所述健康状况的所述确定可包括识别表示所述所感测的机械能的所述数据与所述基线数据之间的振幅的差异。当所述所感测的机械能的所述振幅低于所述基线数据的所述振幅时，所述健康状况可表示水侵入。在另一方面，本公开描述一种用于检测结构中的液体侵入的方法。所述方法包括：将机械能引入至所述结构中；感测传输穿过所述结构的所述机械能；以及基于所述所感测的机械能确定所述结构中液体侵入的存在。所述机械能可包括机械波。确定液体侵入的所述存在可包括将表示所述所感测的机械能的数据与和处于健康状态的所述结构相关联的基线数据进行比较。确定液体侵入的所述存在可包括识别所述所感测的机械能与所述基线数据之间的振幅的差异。在另一方面，本公开描述一种用于检测结构中的液体侵入的设备。所述设备包括：至少一个致动器，其被配置用来将机械能引入至所述结构中；至少一个传感器，其被配置用来感测传输穿过所述结构的所述机械能；至少一个处理器；媒体，其包含可由所述至少一个处理器执行并被配置用来使所述至少一个处理器执行以下操作的机器可读指令：使用表示由所述传感器感测的所述机械能的数据，基于所述所感测的机械能产生表示所述结构中的液体侵入的一个或多个信号。所述机械能可包括机械波。所述机器可读指令可被配置用来使所述至少一个处理器产生用于控制所述至少一个致动器的一个或多个信号。所述机器可读指令可被配置用来使所述至少一个处理器将表示由所述传感器感测的所述机械能的所述数据与和没有液体侵入的夹层结构相关联的基线数据进行比较。所述至少一个致动器和所述至少一个传感器中的至少一者可包括压电换能器。在各种方面，本公开描述包含飞机的移动平台，所述飞机包括如本文中公开的设备。举例来说，本公开描述包括如本文中公开的设备的移动平台的健康监测系统。在另一方面，本公开描述一种用于监测移动平台的复合结构的装置。所述装置包括：至少一个处理器；媒体，其包含可由所述至少一个处理器执行并被配置用来使所述至少一个处理器执行以下操作的机器可读指令：使用表示在所述复合结构中感测的机械能的数据，确定液体侵入是否存在于所述复合结构中；以及如果液体侵入存在于所述复合结构中，产生表示所需的一个或多个预防性或校正性行动的一个或多个信号。所述数据可以表示传输穿过所述复合结构的一部分的机械能。所述数据可以表示传输穿过所述复合结构的第一层和第二层的机械波。所述机器可读指令可被配置用来使所述处理器监测所述所感测的数据的至少一个趋势。所述机器可读指令可被配置用来使所述处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合件，其包括：结构，其包含：夹层部分，其包括由中间区域分隔的第一层和第二层；和第一部分，其邻近所述夹层部分并机械地耦合至所述夹层部分的所述第一层和所述第二层；致动器，其被配置用来将机械能引入至所述结构的所述第一部分中以用于传输至所述结构的所述夹层部分的所述第一层中和所述第二层中；以及传感器，其被配置用来感测从所述致动器传输穿过所述第一层和所述第二层中的至少一者的所述机械能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.08 US 61/901,6721.一种组合件，其包括：结构，其包含：夹层部分，其包括由中间区域分隔的第一层和第二层；和第一部分，其邻近所述夹层部分，所述第一部分包括通过所述夹层部分的所述第一层和所述第二层汇合而限定的层压结构；致动器，其安装到所述第一部分，并被配置用来将机械能引入至所述结构的所述第一部分中以用于传输至所述结构的所述夹层部分的所述第一层中和所述第二层中；以及传感器，其被配置用来感测从所述第一部分沿所述夹层部分的所述第一层和所述第二层中的至少一者传输的所述机械能。2.如权利要求1所述的组合件，其中所述结构包括第二部分，所述第二部分机械地耦合至所述夹层部分的所述第一层和所述第二层中的所述至少一者。3.如权利要求2所述的组合件，其中所述第二部分机械地耦合至所述夹层部分的所述第一层和所述第二层。4.如权利要求2和3中任一项所述的组合件，其中所述夹层部分限定引入至所述第一部分中的所述机械能可传输至所述第二部分所沿的路径。5.如权利要求4所述的组合件，其中所述路径包括：包括所述第一层的第一路径和包括所述第二层的第二路径。6.如权利要求2至3中任一项所述的组合件，其中所述夹层部分设置在所述第一部分与所述第二部分之间。7.如权利要求2至3中任一项所述的组合件，其中所述第一部分和所述第二部分分别设置在所述夹层部分的不同侧。8.如权利要求2至3中任一项所述的组合件，其中所述传感器被配置用来感测所述第二部分中的机械能。9.如权利要求2至3中任一项所述的组合件，其中所述第二部分包括整体结构。10.如权利要求1至3中任一项所述的组合件，其中所述第一部分包括整体结构。11.如权利要求1至3中任一项所述的组合件，其中所述中间区域包括蜂巢状结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·列扎·莫法哈米，热罗姆·平松纳尔特，阿莱恩·奥尔森，
申请(专利权)人：庞巴迪公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA