[发明专利]沿测量路径测量纤维复合材料的过程参数和结构参数的测量组件

说明书

一种用于沿着测量路径测量纤维复合材料的过程参数和结构参数的测量组件（1），其包括：纤维材料（2）；基质材料，所述纤维材料（2）由所述基质材料至少局部地包围；以及电传感器元件（5），所述电传感器元件具有至少两条相互绞绕的信号传输导线（6），所述信号传输导线沿着所述测量路径在所述纤维材料（2）中和/或在其处被定向成使得所述信号传输导线（6）至少区段式地被所述基质材料包围，其中所述电传感器元件（5）被设计成用于借助于馈送到所述信号传输导线（6）中的电磁信号的行为来测量所述过程参数和结构参数。

技术领域

本发明涉及一种用于沿着测量路径测量纤维复合材料的过程参数和结构参数的测量组件。

背景技术

虽然可在各式各样的应用中使用，但是本发明及本发明所基于的问题将针对用于飞行器的纤维复合构件进行进一步解释。但是所描述的方法和装置同样可以针对通用的纤维复合构件用于各种各样的应用。

在现代飞行器制造中越来越多地使用纤维复合材料、例如碳纤维加强的塑料（CFRP）。为了在由这种材料制造构件时保证品质要求，有利的是，尽可能准确地监测该制造方法的过程参数和结构参数，而这不降低构件的品质和/或不推高制造成本。重要的过程参数和结构参数例如包括：基质材料的硬化程度或者交联、液化的基质材料的流动前沿（Fließfront）的当前位置、在半成品和/或预成型件处的潜在损伤等。用于以分辨位置的方式（例如尤其沿着线状的传感器）来确定此类特性的方法是电时域反射测量法（英语：“Time-Domain Reflectometry”，TDR），例如参照文献Buchmann等人的“Investigation ofElectrical Time Domain Reflectometry for infusion and cure monitoring incombination with electrically conductive fibers and tooling materials（对用于在与导电纤维和工具材料组合的情况下进行注入和固化监测的电时域反射测量法的调查研究）”，复合材料B部分：工程，2016年第94期第389-398页（下文称为：Buchmann）。

TDR通常是用于分析电磁信号在传输导线上的行进长度和反射特性的方法。TDR基于如下物理原理：根据该物理原理，当电磁信号在介质的具有不同物理特性（例如沿着传输导线的阻抗变化）的区域中出现时，电磁信号、例如电压脉冲部分地或完全地被反射。具体地对于上文的TDR方法而言，一条或多条传输导线用作在纤维复合半成品处和/或在其中的线状的传感器，以便监测基质材料的注入或喷射过程。在此，所导入的基质材料改变沿着传输导线的介电特性，这进而可以作为导线的波阻中的变化而被察觉到。如果现在将电压脉冲馈送到导线中，则可以确定和分析反射行为且以此为基础以分辨位置和/或时间的方式来推断注入过程。

但是可导电的纤维材料和/或工具材料可能导致相关的损失效果，其进而可能影响测量。为了补偿有时建议使用屏蔽式传感器，例如可以在传输导线周围使用编织的屏蔽件，例如参见文献EP 3 035 041 A1、EP 3 035 042 A1和EP 3 035 043 A1。但是由此传感器的横截面变大，这导致在潜在的应用方面的限制，因为传感器尤其需要更大的安装体积。

发明内容

在此背景下，本发明的基本目的在于，找到用于监测纤维复合材料的过程参数和结构参数的改进的解决方案，这些解决方案是尽可能节约空间、简单且成本有效的。

根据本发明，该目的通过带有权利要求1的特征的测量组件来实现。