[发明专利]对于比如建筑结构、飞行器、船舶等固定或者移动刚性结构进行实时监测的系统和方法

说明书

技术领域

本发明对应于力学领域和材料阻力领域；所述发明涉及一种用于确定对于动态结构分析及其实时监测重要的参数的系统和方法。

背景技术

如说明书的题目中提到的，本发明的目的涉及一种允许测量对于动态结构的实时分析重要的参数的装置和方法，所述实时分析主要使用结构的弯曲角度(flection angle)和/或横向和纵向扭转角作为基本变量，这些角度也称为扭曲角和扭转角；即，横向或水平的扭曲角，所述结构被固定或者可移动；使用所述系统和方法，希望实时确定结构的状态的基本参数，比如阻力、疲劳、产生的扭曲、动能和势能、力矢量方向、速度、加速度等，以在动态监测所述结构之外，当特定参数接近最大扭曲值时作出决定并进行纠正，从而防止待监测的结构出现断裂。

本发明的一个目的是以高精度发现结构的扭曲随时间推移而出现的进展和结果，这将使我们能够知道结构的有效寿命的时间段，另外还使我们能够知道结构的最敏感区域。

本发明的另一个目的是提供可由结构的制造商和设计者使用的系统和方法，以在进行各种阻力测量时为各种应用开发出更为安全和更为可靠的构成元件或部件。

提交日期为12/02/2002的西班牙专利第ES 2242474号公开了用于具有大的长度的部件的疲劳的测试系统，其特性在于具有c随时间而变化的力的激励器，该测试系统包括：两个压板(clamps)，所述两个压板适用于沿待测试的样品的任意位置；减速马达，所述减速马达能够提供必要的扭矩；和摆锤(pendulum)，用于通过添加或重置其中的重量而改变激励；用于通过将压板放置于不同的部分而改变待测试的样品的质量分布的装置，可以调整这些装置的重量是由于可以在其上放置配重；测试控制器，所述测试控制器包括减速马达、频率选择器和加速度计，所述减速马达、频率选择器和加速度计形成闭环系统，所述测试控制器还配备有用于实时比较数据读取的软件程序和数据记录系统。

如可以看到的，为测量扭矩，该系统使用相当的力来模拟可随时间变化的力，并且使用摆锤使得通过读取布置于不同监测部分处的卡规来测量施加于叶片(blade)的整个长度上的弯曲力矩。该示例对于待设计的元件的校准具有很大的作用；在本发明的示例中，所述系统是组合了不同测量元件的系统，这些测量元件比如是陀螺仪、加速度计、倾角仪，所有这些测量元件连接到待监测的结构以进行“原位”测量并处理所述测量，从而通过使用扭曲角和扭转角，能够以高精度确定用于结构分析的必须的参数。

专利WO 2008/003546公开了用于监测结构的组件的状态的方法，其中结构的图像通过光学传感器来产生；所述图像被传输到处理器并且将所述图像与参考图像进行比较；所获得的所述图像与参考图像之间的几何偏差使得可以确定结构所呈现出的扭曲。如能够看到的，该方法不允许进行直接的定量测量，而是对所获得的图像进行的比较。但是，该方法不如获得特征参数足够精确，所述特征参数比如在短的时间段内对扭曲角和扭转角的测量结果进行的高精度比较。

英国国际优先权申请WO 2007/104915描述了用于通过延长部分监测结构的系统，与瑞利散射或拉曼效应相关地，在该申请中，所述系统包括：沿着所述结构收纳的光纤电缆；连接到所述光纤电缆并且用反向散射厚度计(backscattering thickness gauge)校准的系统。正如能够看到的，该申请呈现了不同的技术：使用光学装置来实现比较以允许它确定由于扭曲而产生的结构变化。

美国国际优先权申请WO 2007/059026号提出了一种系统，该系统包括：一种结构，即从1到10的动态张力传感器，适用于监测沿着所述结构的长度的至少一点处的动态张力水平；和控制器，适用于随时间计算沿着所述结构的长度的多个点处的动态弯曲应力水平或应变水平。所述系统还包括连接到所述结构的若干容器，其中所述容器在水中漂浮。

如在现有技术中能够看到的，通过图像比较或者通过电子和磁性部件，用于结构监测的大多数技术是基于光学部件的使用。不管所述结构被认为是固定的比如构造元件、桥、建筑，或者被认为是移动结构比如是船舶、飞行器、火车，在这些示例中，没有一种示例是对扭曲角和扭转角进行的实时测量；为此，本发明提出的系统和方法提供了一种技术，该技术的评定基于使用适当的部件所获得的准确和具体的计算来进行，而不管待监测的结构是静止的或是移动的。

附图说明

图1是实施方式的示例，其中示出了应用于飞行器的各种分离结构的系统的分解视图；

图2是一个示例，其中示出了应用于整个飞行器的完整的系统的视图；