用芯片载光谱仪检测流体制造技术

一种用于在结构上的某位置处检测流体的流体检测装置包括：纳米级的芯片载光谱仪和用于在所述位置处吸收流体并将芯片固定至该结构的流体吸收元件。通过光谱仪分析由元件吸收的流体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用芯片载光谱仪检测流体
技术介绍
众所周知，燃料泄漏发生在飞机燃料分配系统和存储箱中。燃料泄漏能够降低燃 料经济性并导致其它问题，例如腐蚀。腐蚀还可由于湿气积聚而发生。在商用飞机上，湿气通常积聚在厨房和盥洗室下 面，并靠近门口和其它开口。湿气还能够被捕集在蜂窝状面板和具有较轻重量和较低强度 的其它“夹层”结构中。商用飞机上的湿气和由此导致的腐蚀经常发生在隐蔽位置，并且视觉检查腐蚀需 要移开厨房、盥洗室、面板和地板，这需要耗费高额的成本。这种检查导致在飞机运载期间 很长的停机时间和运载之后乘客机群的调度延误。此外，湿气和腐蚀的视觉检查可能花费很多工时。该检查还非常昂贵，特别是当检 查了飞机但没有发现湿气或腐蚀时。时间和金钱将已被浪费。对飞机上的燃料泄漏和湿气积聚的持续检测能够识别潜在的问题。对燃料泄漏和 湿气积聚的持续检测还能够减少人力劳动和所浪费的时间。因此，对飞机上的燃料泄漏和 湿气的持续检测是非常可取的。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，用于在结构上的位置处检测流体的流体检测装置包括纳米 级的芯片载光谱仪(spectrometer-on-a-chip)和流体吸收元件，该流体吸收元件用于在 上述位置处吸收流体并且还将芯片固定至结构。通过光谱仪分析由该元件吸收的流体。根据本专利技术的另一个实施例，航空航天平台包括易发生燃料泄漏或湿气积聚的结 构和通过流体吸收元件固定至结构的不同位置的多个芯片。每个芯片包括用于对被相应元 件吸收的流体进行光谱分析的光谱仪。根据本专利技术的另一个实施例，给飞机配备湿气和泄漏检测的方法包括将多个芯片 固定至易发生燃料泄漏或湿气积聚的结构。用吸收流体的材料固定芯片。每个芯片包括与 吸收固定材料流体连通的光谱仪。每个光谱仪包括用于从吸收材料吸取(draw in)流体并 对所吸取的流体进行光谱分析的装置。根据本专利技术的另一个实施例，流体检测芯片包括基底、形成于基底中的流体通道、 用于抽取流体使其通过通道的微流体泵、形成于基底上的半导体激光器、用于将来自半导 体激光器的光聚焦到通道的位置上的由MEMS控制的光学系统、形成于基底上的检测器以 及用于接收来自所述位置的光并将光谱线聚焦到检测器上的由MEMS控制的光栅。附图说明图1是固定至结构的流体检测器的图示说明；图2是用于流体检测的芯片的图示说明；图3是包括一个或更多个流体检测芯片的柔性带的图示说明；图如和图4b是柔性带的不同形状的图示说明；图5是包括泄漏和湿气检测系统的航空航天平台的图示说明；图6是使用来自一个或更多个流体检测芯片的数据的方法的图示说明；图7是用于飞机上被联网的流体检测芯片的不同位置的图示说明；图8是给飞机配备湿气和泄漏检测的方法的图示说明；图9是操作湿气和泄漏检测系统的方法的图示说明；以及图10是用于流体检测的芯片的图示说明。具体实施例方式参考图1，其显示了用于检测来自结构100的泄漏或结构100内的湿气的流体检测 器110。结构100不特别局限于任何结构。作为第一示例，结构100包括燃料箱，并且流体 检测器110被配置为检测来自燃料箱的泄漏。作为第二示例，结构100包括液压管路，并且 流体检测器110被配置为检测来自液压管路的泄漏。作为第三示例，结构100包括蜂窝状 面板，并且流体检测器110被配置为检测面板内的湿气积聚。其它示例包括但不限于被配 置为检测飞机压力舱(aircraftpressure domes)、存储箱、燃料泵总成、燃料管路、燃烧瓶、 货物区域和需要流体冷却的区域(例如，电子装置、环境控制系统部分)周围的泄漏。流体检测器110包括芯片载光谱仪(spectrometer-on-a chip) 120。芯片120能 够对流体进行光谱分析以识别流体的成分，这能够区分流体的类型。区分流体的能力对于 泄漏检测是有利的。例如，在燃料箱上，将泄漏燃料与湿气区分开的能力能够最小化错误警 报的发生。光谱仪可以基于MEMS (MEMS指微电机系统)。可以用半导体技术将纳米级基于 MEMS的光谱仪制造在芯片120上。得到能够提供持续监测和分析泄漏和湿气的低成本、低 功率光谱仪。流体检测器110进一步包括用于将芯片120固定至结构100的元件130(例如， 带、粘合剂)。元件130还具有流体吸收能力。这样，元件130吸收在它附近的结构100上 的流体。之后由元件130吸收的流体被传送到光谱仪120并由光谱仪120进行分析。这 样，流体吸收元件130使芯片载光谱仪120适于流体检测。流体吸收元件130还可以符合 (conform)结构100的表面，以使其更易于固定至结构100。用直线示意性地表示流体吸收元件130。实际上，元件130能够用不同的方式实 现。下面将描述几个不同的实施例。作为一个示例，流体吸收元件130可以是吸湿性聚合 物层。柔性聚合物层能够符合结构的表面。在一些实施例中，流体吸收元件130可以是涂在或喷在结构表面上的粘性吸湿性 材料。芯片120能够安装在所喷的材料上。喷吸湿性粘性材料对于在难以接近的区域中安 装芯片特别有利。在一些实施例中，芯片120可以与结构100是一体的。作为第一示例，在制造结构 100期间，芯片120被嵌入结构100中。作为第二示例，结构100本身为芯片120提供基底， 芯片120的元件(例如光谱仪)由此形成于结构100上。所述结构不特别局限于任何结构。例如，通过将芯片置于壁之间并将它固定至核 心，芯片可以与蜂窝状面板是一体的。芯片被置于流体可能积聚的位置。流体吸收元件130 吸收聚积在面板内的流体。现在参考图2，其显示了芯片210的示例，其包括纳米级基于MEMS的光栅光谱仪 220。光谱仪220分析在检测区域250处的流体。例如，激光器产生光束，并且光束被聚焦 到检测区域250处的流体上。光束可以通过由MEMS装置控制的聚焦光学器件来聚焦。检 测区域250处的流体反射、分散并吸收光束。被传递的和分散的光被光栅反射，并被MEMS 装置聚焦到光谱线中。光谱线被检测器例如线性CCD检测器检测。芯片210进一步包括从流体入口 235延伸并输送流体至检测区域250的流体通道 230。流体入口 235与流体吸收元件流体连通。芯片210进一步包括用于输送流体通过通道230的泵M0。泵240可以是医药工 业中所使用的微流体泵类型。该泵能够从流体入口 235抽取数纳升流体，使其通过流体通 道230并经过检测区域250。芯片210可以进一步包括电源沈0，其用于供应芯片上的电力。在一些实施例中， 电源260可以包括存储装置，例如电池。在一些实施例中，电源260能够从它所运行的环境中获取能量。考虑用于经受机 械振动的结构的芯片210。电源260可以包括用于将振动转换为电能的压电装置。由压电 装置释放的电能能够被存储在芯片210上并被芯片210使用。或者考虑经常暴露于太阳辐 射的芯片210。电源260可以包括用于将阳光转化为电能的太阳能电池。能够获取的其它 形式能量包括但不限于流体运动和温度梯度。能量获取能够与存储装置(例如电池)结合 使用。芯片210可以进一步包括通讯装置270。在一些实施例中，通讯装置270可以从 芯片210传递原始数据到另一个装置(例如计算机)，所述另一个装置处理原始数据以确 定泄漏是否已发本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于在结构上的位置处检测流体的流体检测装置，所述装置包括：纳米级的芯片载光谱仪；以及流体吸收元件，其用于在所述位置处吸收流体并还将所述芯片固定至所述结构；其中，通过所述光谱仪分析由所述元件吸收的流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·D·梅雷迪斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US