[发明专利]恒电位仪数据链路

说明书

技术领域

提供一种可以远程监控金属结构中的裂纹的形成和增大的恒电位仪数据链路（PDL）单元。

背景技术

已知本领域内的电化学疲劳传感器（EFS）系统能够检测到由于受到循环应力的金属结构（比如公路桥）中的金属疲劳而出现正在增大的裂纹。用于检测金属结构的疲劳状况的EFS系统包括至少两个电化学传感器以及用于在所述结构（基底）与传感器之间施加极化电压（从而产生电解池（cell））的恒电位仪。在WO 2007/040651中公开了可用于这种方法的EFS传感器。

EFS系统根据电化学原理工作。对所述结构进行极化以便在将要测试的表面上产生一层保护性钝化膜。所述结构与电极之间的极化电压在所述电解池中产生DC基电流。如果EFS所探查的结构受到循环应力，则流进所述电解池中的电流会与机械应力状态的变化成复杂关系地波动。因此，在循环应力期间会有AC电流叠加在DC基电流上。取决于结构的材料和加载条件以及结构中的疲劳损伤的状况，所述电解池的瞬态电流提供关于疲劳损伤的状况的信息。

由于受到循环加载和疲劳的金属结构构件常常处在难以接近的位置，因此远程感测是一种用以监控这种位置的有吸引力的措施。具有到中央计算机的无线链路和传感器的用于远程使用的感测设备是已知的。例如参见由Global Security Solutions推销的无线气体监控器：http://www.global-security-solutions.com/WirelessMultiChannelHazMatMonitor.htm。

EFS系统作为用于老化的基础设施（特别是公路桥）的监控工具正取得越来越多的重要性。当前处于使用中的许多桥梁已经超过其计划的使用期限并且承载比预期更多的交通量，而且金属疲劳是极大关注的对象。因此，存在对改进用于检查桥梁和其他更老旧基础设施的检查方法的需要。

发明内容

在一方面中，本发明提供一种恒电位仪数据链路（PDL）单元，其包括：包含两个或更多个经过修改的恒电位仪的密封箱盒、电源、CPU、存储器设备和计算机联网能力。所述PDL可以被安装在难以接近的远程位置，并且在几天到几个月的一段时间内无需照管。所述箱盒可以是不受天气影响的。在所述箱盒内的是电子电路板和电源。所述电子电路板包括至少两个计算机控制的恒电位仪、微处理器、数据存储装置以及数据传输功能。传感器引线、电连接器以及指示灯通过密封箱壁伸出。

在另一方面中，所述箱盒包括基于无线通信标准（比如802.11b/g）的无线数据链路，以便与位置远离所述PDL的中央计算机进行通信。

在一个实施例中，所述电源是电池。所述电池可以是可再充电的。或者，所述PDL可以连接到公共电网。在另一个实施例中，所述PDL可以由太阳能电池供电，所述太阳能电池还可以进一步被配置成为所述电池再充电。

在另一方面中，所述PDL可以具有将所述PDL箱盒稳固地固定到铁磁性结构（比如钢梁）上的磁足。

在另一方面中，本发明提供一种用于测量金属结构的疲劳状况的方法，包括恒电位仪数据链路，所述恒电位仪数据链路包括微处理器控制的恒电位仪、电源以及至少两条传感器引线，其中把EFS传感器安置在每一条引线的末端处，并且每一个传感器被固定到要对其分析疲劳状况的金属结构上并且与之电接触。所述恒电位仪在循环加载期间施加通过所述传感器的电压，并测量经过所述传感器的电流，将所述测量数字化，并且将数字化的数据传送到计算机以用于分析所述金属结构的疲劳状况。

在某些实施例中，所述PDL实时地向中央计算机传送数据，从而允许评估数据的质量，或者允许工程师实时地评估受分析的结构的疲劳状况。从PDL到中央计算机的通信可以是经由以太网线缆或无线数据链路的。在一个替换实施例中，所有数据都被存储在闪存中，比如可移动存储卡。随后可以通过移动所述卡或者通过将数据无线传送到计算机来取回所述数据，以供在后来的某一时间进行分析从而评估所讨论的结构的疲劳状况。

本发明的PDL单元可用于分析金属结构的金属疲劳状况，比如公路或铁路桥、公路标志结构、离岸钻井平台、船舶或者飞行器机体。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的示意图。

图2是示出PDL单元的顶部和底部如何装配在一起的透视图。

图3是PDL电子电路的框图。

图4是本发明的经过修改的恒电位仪的各组件的框图。

具体实施方式