[发明专利]用于检测和监控扩散经过结构的裂纹的传感器装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测并监控扩散经过基板的裂纹的传感器装置。

背景技术

美国专利申请公报2009/0262331公开了一种包括光导纤维束、光电检测器和光源的裂纹检测系统。光导纤维束可以位于诸如风力涡轮机转子叶片等工程结构的外表面上。光脉冲被提供给光导纤维束。如果裂纹形成在叶片中，一个或多个纤维束可被损坏，造成光被反射回一个或多个相应的光电检测器。如果纤维束未损坏，则脉冲光将穿越纤维束并离开另一端。在另一实施例中，检测器位于纤维束的与近光源端相对的端部处。如果纤维束因形成于叶片中的裂纹而被损坏，则相应的光电检测器将感测到通过纤维束的光量减少。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种传感器装置，用于检测并监控扩散经过一结构的裂纹。传感器装置包括：光源装置；检测器结构；以及具有近端和远端的多个光导纤维。纤维可以彼此间隔开，并与该结构相联，使得当裂纹扩散经过该结构时，一个或多个光导纤维被裂纹破坏。光导纤维可以在纤维近端处接收光，并且光导纤维可以在纤维远端上具有涂层，该涂层能够导致光朝向纤维近端返回。所述光导纤维中未破坏的光导纤维使光以高强度返回到检测器结构。

纤维可以结合至该结构。

纤维可以纳入到该结构中。

纤维可以定位在形成于该结构中的相应的凹槽中。

纤维可以以基本上垂直于预期裂纹方向的平行栅格模式定位。

在一个实施例中，末端或远端涂层包括荧光涂层和磷光涂层之一。检测器结构可以包括：第一聚焦光学器件，用于将光聚焦到纤维之一中，并将返回光从一根纤维提供至分束器；所述分束器，用于从第一聚焦光学器件沿检测路径引导返回光；过滤器，用于阻止沿检测路径传播的照射激光，同时允许返回光通过；以及第二聚焦光学器件，用于将返回光朝向传感器阵列聚焦。传感器阵列中的一个元件检测返回光，并产生对应于一根光导纤维的检测信号。检测器结构还包括联接到传感器阵列、用于接收并处理检测信号的处理系统。传感器阵列可以包括CCD阵列或光电检测器阵列，并且处理系统可以包括基于微处理器的数据系统或计算机化数据采集系统。

对应于结构温度的纤维远端处温度可以基于返回光的强度由处理器确定。

替代地，对应于结构温度的纤维远端处温度可以基于返回光的衰减由处理器确定。

处理器可以产生输出信号或视觉显示，所述输出信号或视觉显示将检测到的已损坏纤维的数量关联到裂纹的长度。

在另一实施例中，涂层可以包括反射涂层。光源可以包括脉冲激光。检测器结构可以包括：第一聚焦光学器件，用于将光聚焦到纤维之一中，并将返回光从一根纤维提供至分束器；所述分束器，用于从第一聚焦光学器件沿检测路径引导反射光；第二聚焦光学器件，用于将反射光朝向传感器阵列聚焦；以及联接到传感器阵列的处理系统。传感器阵列中的一个元件可以检测反射光，并产生对应于一根光导纤维的检测信号。处理系统接收并处理检测信号。

根据本发明的第二方面，提供了一种传感器装置，用于检测并监控扩散经过一结构的裂纹。传感器装置包括：光源装置；检测器结构；以及包括第一光导纤维和第二光导纤维的多个光导纤维对。纤维对可以彼此间隔开，并与该结构相联。第一光导纤维接收光，并且当一对第一纤维和第二纤维未损坏时，相应的第二光导纤维使光以高强度返回到检测器结构。

在一个实施例中，第一光导纤维和第二光导纤维包括由连续环形成的连续光导纤维。

传感器装置还可以包括镜体结构，所述镜体结构与每对第一纤维和第二纤维相联，用于将光从每根第一光导纤维反射到相应的一根第二光导纤维。

附图说明

图1示意性地示出了一结构以及联接到该结构、用于检测并监控扩散经过该结构的裂纹的传感器装置；

图2A是穿过该结构截取的横截面图，示出了多个结合到该结构外表面的光导纤维；

图2B是穿过该结构截取的横截面图，示出了多个位于凹槽内并结合到该结构的光导纤维；

图3是穿过该结构截取的横截面图，示出了多个纳入到该结构中的光导纤维；

图4是示出根据本发明第一实施例构造的传感器装置的框图，其中光导纤维的端部涂覆有磷光或荧光涂层；

图5是示出根据本发明第二实施例构造的传感器装置的框图，其中光导纤维的各端部涂覆有反射涂层；

图6是示出根据本发明第三实施例构造的传感器装置的框图，其中提供了纤维对；以及