[发明专利]无线腐蚀传感器

说明书

技术领域

本发明涉及传感器，更特别地，涉及腐蚀的无线检测和监控。

背景技术

腐蚀对于象航空航天结构件这样的表面来说是个严重的问题。尽管倾向于复合材料交通工具，但是在传统和下一代的空运交通工具中，仍然有许多金属—金属和金属—复合材料界面。大量的空运顾客表示需要简单、轻便、便宜的能检测这些界面的腐蚀的腐蚀传感器。他们的目标是在损坏扩大之前以可以检测腐蚀损坏的低成本检验协议来检测腐蚀。往往是，当修复(mitigation)成本很高时他们才发现损坏。如果损坏被尽早检测，这种开支是本可以被避免的。

不幸的是，腐蚀可能发生在难以触及的地方，这使得传统的人工非破坏性检验耗时且困难。一种可选方法是设计可以在交通工具制造期间或之后安装的传感器，该传感器可以用于在结构层的界面区和其它腐蚀起始点之间的紧固件位置监控界面情况。对于用在难以触及的位置来说，无电池、无线的操作会使得任何有潜质的传感器非常有吸引力。

发明内容

在一个仅仅作为例子的实施例中，无线腐蚀检测器包括表面声波(SAW)传感器标签(sensor tag)，该传感器标签主要包括SAW滤波器、连接到输入端口的天线和至少一个耦合于输出端口的电阻性(ER)传感器组成。

在另一个也仅仅作为例子的实施例中，无线腐蚀系统包括处理器。收发机装置耦合于处理器。腐蚀检测器包括至少一个耦合于表面声波(SAW)传感器标签的输出端口的电阻性(ER)传感器。由收发机产生的射频(RF)信号询问SAW传感器标签。SAW传感器标签转播引入了幅度变化和延迟的响应RF信号。该响应RF信号由收发机接收，并由处理器解释为腐蚀行为。

在另外的也仅仅作为例子的实施例中，检测腐蚀的方法包括将腐蚀检测器固定到遭受腐蚀的表面。腐蚀检测器包括至少一个耦合于表面声波(SAW)传感器标签的输出端口的电阻性(ER)传感器。通过射频信号(RF)询问腐蚀检测器。接收引入了幅度变化和延迟的响应RF信号。将引入在响应RF信号中的幅度变化和延迟解释为对腐蚀行为的测量，该腐蚀行为在传感器附近发生，并且由该传感器见证。

附图说明

图1示出示例性无线腐蚀检测器；

图2示出示例性腐蚀检测系统的方框图；以及

图3示出集成在遭受腐蚀的材料层之间的无线腐蚀检测器。

具体实施方式

以下的详细描述实质上仅仅是示例性的，并且不是为了限定本发明或本申请以及本发明的使用。此外，不受任何前述背景技术或以下详细描述中提出的原理所束缚。

要求保护的主题利用了两种新兴技术，当它们被结合时提供一种便宜、无电池以及无线的传感器，用于检测在难以触及的地方中存在的腐蚀。在具有动力和接有电线的配置中，可以将电阻性(ER)传感器用于腐蚀的监控。这种ER传感器可以包括用于直升飞机变速器紧固件的智能洗涤器，和见证交通工具经历的环境负载的、暴露于大气的ER传感器。基于表面声波(SAW)的传感器标签包括在输入端口带有天线并在其输出端口的阻抗变化传感器的SAW滤波器。滤波器声阻抗的变化引起接收到的询问RF波的反射比的变化。

在一种实现方式中，其中ER传感器与这种SAW传感器标签相结合，SAW滤波器的声波和重新发射的RF信号的反射比与相应的连接于SAW滤波器输出端口的ER传感器的阻抗成比例。通过将这种ER传感器与SAW标签相结合，可以在没有电池功率或有线连接的情况下测量腐蚀监控传感器的阻抗。适当的封装可以允许这种传感器解决方案监控分层界面处、紧固件处的腐蚀或者作为环境见证。

这种实现方式可以通过在基于SAW的传感器标签的输出端口结合一个或几个电阻性传感器来实现。对于电阻性(ER)传感器来说，可以预见多种形状因子。为了监控多重金属层之间的界面处或金属—复合材料界面处的腐蚀，电阻性传感器可以由使用多层挠曲电路设计的SAW“收发机”标签制造，或者连接于该SAW“收发机”标签。这种薄的“智能洗涤器”可以在装配期间安装，并且埋在遭受腐蚀的结构的各层之间，其中SAW传感器标签显现在互搭接头的或类似连接结构的紧密接合边缘。

可以以各种并联和串联的拓扑结构的组合将单个SAW传感器标签有线连接于一组ER传感器。连接于多个ER传感器的每个SAW传感器标签都能够监控结构区的腐蚀。通过改变由SAW标签服务的ER传感器的数量，或者通过使用更复杂的SAW标签设计，该设计能够基于附加的通信复杂性在输出端口传感器之间进行区分，可以调节腐蚀检测的位置特性的程度。