[发明专利]监测运载工具结构的设备

说明书

本发明的目的在于监测经受机械、振动和/或环境应力的金属结构的状态。其在自主机载电子系统中实施允许实时检测这些金属结构的裂缝的方法。更特别地，本发明应用于航运、海运和陆地运输领域。

运输工具，特别是飞机的结构在其使用时经受机械、环境和/或振动应力。这些结构尤其定期地被检查以评估新生的裂缝：一种是每次中途停靠时进行的快速检查，另一种是飞行2400小时后、在维护中进行的所谓C-check类型的深入检查。后一种检查耗时长并且成本高，这是因为需要拆下在常规时间不能进入的舱口盖以检查飞机的金属结构的状态。由于是定期进行的，所以这些检查不允许连续监测裂缝及其变化。在铁路领域，火车、尤其是高速火车的某些部分也存在类似情况。

开发了结构监测系统，来优化和减少这些维护并从而减少其成本和耗时。例如，例如傅科(Foucault)电流传感器被用来检测金属结构上的裂缝，如文献US-A-6 952 095、GB-A-2 400 445、GB-A-2 396 427所示。

为了解释来自这些传感器的信息，实现了多个电子界面。其中之一解释来自传感器的阻抗、更特别地是相位。该界面被用来形成待检查的表面的二维图像，如文献US-A-5 006 800所述。该方法的缺点在于其体积庞大及其耗电较多。因此，该方法不能机载并且不实时给出结果。

其它界面解释来自传感器的电导率，并且在维护期间也被使用。因此，不能连续监测裂缝。

还开发了使用声音传感器的其它系统来连续研究结构的状态，如专利WO 2006 111679所述。这些方法通常能耗很高。因此设备需要与飞机装载的电网接通。该设备体积还十分庞大。

最后，还存在记录飞机受到的应力的数量的机载系统，如文献EP-A-1018 641所述。这些应力(起飞、降落、涡流、受到的推力……)被逻辑门系统计数并随后存储在存储器中。随后，在维护时列出清单，且由此允许在操作者检查时引导操作者。然而，后几种方法并不直接给出结构的状态。

在本发明中，提出的解决方案包括使用由电池供电的无线传输自主系统，该系统尤其具有很小的尺寸以便在运输装置中可不受尺寸限制地放置在希望放置的地方，该系统实时进行对结构状态的诊断。由该自主系统实施的方法包括通过将模拟电路与数字电路相组合的机载电子构造来分析来自传感器的信号。由于处理算法得到简化，因此其可以被装载于微控制器中且诊断可以实时进行。算法尤其研究来自传感器的阻抗并且给出裂缝变化的状态。其它功能确定裂缝出现的原因及其变化。

相对于当前的系统，使用该系统的优点在于：

-模块化电子平台(其层可互换)，允许监测裂缝和/或环境的应力，

-借助无线通信自主机载电子设备来连续监测裂缝，从而允许更好地监测裂缝的变化，

-更深入了解裂缝的出现(在记录结构状态的同时记录环境数据)，

-更深入了解裂缝的变化(相关的环境数据)，

-根据幅度测量，实时(无需使用经PC(个人计算机)的后处理而立即)了解结构的状态(诊断)，

-根据相位测量，实时了解传感器的状态(脱离或未脱离)，

-根据无线电连接，轻松收集信息，

-减少维护成本和时间，由此在非计划的维护时避免拆除某些壁板，

-设备能耗较小，从而允许设备使用时间较长(目标寿命在1到2年)，

-设备体积较小(三维集成)，从而允许被放在难以进入的位置，

-自主运行，无需连接到电网，从而便于其使用。

本发明的目的因此在于一种监测运载工具的结构的监测设备，包括电测量传感器、处理电路以及传输装置，所述处理电路连接到传感器，用于把传感器的测量值转换为监测数据，所述传输装置用于把监测数据传输给收集装置，其特征在于，所述处理电路

-是小型化的，具有包含在40×40×40mm或更小尺寸的立方体内的较小尺寸，

-通过较短的有线电连接来与传感器连接，连接的长度小于200mm，

-包括内置的电池，

-以及包括用于把监测数据传输给临时放置在附近的移动收集装置的无线电装置。

本发明因此允许克服在现有系统中存在的局限性，即，

-能耗

-体积庞大，和由此的限制进入，

-存在庞大的有线连接(直到50m)，

-数据的查询和解释仅在维护期间进行，而非实时进行，

-不连续监测结构。

通过阅读随后的描述并查对其附图将更好地理解本发明。附图仅作为示例给出而绝非限制本发明。附图示出：