[发明专利]用于储罐监测和校准的智能涂层装置

说明书

一种能够校准结构的装置和系统包括至少一个细长带，其具有比该结构低的温度系数，以及足以包围该结构的外表面的圆周的长度，以及至少一个衍射光栅，其具有至少与该结构一样高的温度系数，其中所述衍射光栅联接到所述带并且与所述结构的外表面直接接触。结构的外表面中的变形在衍射光栅中引起相应的变形。

技术领域

本发明涉及监测结构的结构变化，包括变形，并且尤其涉及能够定位在结构的表面上、可用于监测这种结构变化的装置。

背景技术

石油和天然气工业中使用的管道和容器结构随着时间的推移会受到应力的影响，这些应力会累积而在结构中产生缺陷。遗憾的是，通常难以确定这种结构是否受到破坏性应力，直到容易观察到的缺陷发生。

结构材料例如管道中使用的非金属管的非破坏性检查技术的可用性是有限的。在大多数情况下，到目前为止可用的技术要么对材料具有破坏性，要么是实验性的和不可靠的。即使考虑当前用于非破坏性检查的实验技术，也没有现有技术能够可靠地预测缺陷的形成，并且因此通常仅用于检测现有缺陷。

更具体地说，现有的建筑材料以及用于检查材料的相应系统和技术不足以以足够的准确度和精度检测材料上或材料中的应力的存在，例如拉伸应力或压缩应力，从而可以在之前预测缺陷。目前用于感测材料缺陷的可用技术通常基于单维光纤布拉格光栅。这些纤维提供单维信息：即，它们仅能检测沿纤维长度发生的应力，并且仅检测对应于已经损坏的材料的显著应力，其中结构材料中具有显著的裂缝和破裂。

需要一种用于在一个以上的维度上精确地检测大型结构中的扰动的方法。还需要一种可以快速且无损地执行的方法。

关于这些和其它考虑因素，提出了本文所公开的内容。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于使结构校准的装置的实施例。该装置的实施例包括至少一个细长带，其具有比该结构低的温度系数，以及足以包围该结构的外表面的圆周的长度，以及至少一个衍射光栅，其具有至少与该结构一样高的温度系数，其中所述衍射光栅联接到所述带并且与所述结构的外表面直接接触。结构的外表面的变形在衍射光栅中引起相应的变形。

在一些实施例中，至少一个细长带包括以第一高度定位在所述结构的外表面上的第一带和以第二高度定位在所述结构的外表面上的第二带。在一些实施方式中，至少一个细长带中的一个或多个包括多个段，多个段中的每个段均包括衍射光栅。至少一个衍射光栅可以是二维的，并且可以包括在垂直方向上对准的周期性特征。至少一个细长带也可以由玻璃纤维材料构成。

在其他实施例中，还提供了一种用于进行结构校准的系统。该系统包括与该结构的外表面接触的指示器装置。该指示器装置包括：至少一个细长带，其具有比该结构低的温度系数，以及足以包围该结构的外表面的圆周的长度，以及至少一个衍射光栅，其具有至少与该结构一样高的温度系数，其中所述衍射光栅联接到所述带并且与所述结构的外表面直接接触，其中在该结构的外表面中的变形引起衍射光栅中的相应变形。该系统还包括检查装置，用于通过询问指示器装置的至少一个衍射光栅来确定结构的尺寸变化。

该检查装置的实施例包括用于照射结构的一部分的辐射源，用于接收从所述结构的所述部分中的光子材料衍射的辐射的辐射传感器，和耦合到传感器的处理器，其被配置为根据接收的辐射的以下至少一种确定所述至少一个衍射光栅的变形：i)强度，ii)位置和iii)波长。在一些实施例中，辐射源发射单色辐射，并且至少一个衍射光栅的变形根据在辐射传感器处接收的辐射强度确定。在其他实施例中，辐射源发射多色辐射，并且至少一个衍射光栅的变形根据接收的辐射的波长确定。在还其他实施例中，可以使用两个或更多个辐射源，包括单色和多色辐射源。在使用多色辐射源的一些实施方式中，多色辐射在可见光谱中，并且辐射传感器包括具有多个具有不同位置的像素元件的相机。