[发明专利]用于对金属材料、纤维增强塑料或混合材料制成的结构和/或空心体进行无损结构监测系统

说明书

本发明涉及用于对金属材料、纤维增强塑料或混合材料制成的结构和/或空心体进行无损结构监测系统，智能传感器和无线单元允许连续监测，提供通过无损检测获得的数据。相应地，本发明还提供了一种使用智能传感器和无线单元的组合对样本进行无损检测的方法，智能传感器和无线单元能够实现连续监测，提供通过无损检测获得的数据。一个特殊方面是，本系统或程序还具备自我认证的设计。

技术领域

本发明涉及一种使用传感器和无线单元的组合对样品进行无损检测的系统，该系统可以实现连续监测，并提供通过无损检测获得的数据。相应地，本发明还提供了一种使用传感器和无线单元的组合对样本进行无损检测的方法，该方法能够实现连续监测，并提供通过无损检测获得的数据。

背景技术

金属空心体(诸如管道或反应器)广泛用于化学工业中。通常，由于金属空心体中有待运输的材料或即将产生的化学反应，因此需要对其进行连续的结构监测，以确保例如内部的沉积物不会影响材料的运输或热传导等。这还与及时检测壁厚的可能减小量有关，例如利用钢管来运输高腐蚀性或高磨蚀性材料。人工监测过程费力、费时并且成本高，因为对于足够精确的检查，通常必须关闭待监测的系统并清空系统的一部分，或者必须安装测量设备(例如，复杂的传统监测方法有外部视觉监测，内窥相机检查，X射线监测)。只有这样才能进行测试，测试通常不能无损地进行，因为样品需要从系统中去除然后才能对其进行分析以达到检测目的。此外，这种监测和测试方法使得在运行期间难以可靠地估计何时需要更换工厂的部件或者例如，何时需要去除内部沉积物。这种不确定性导致成本很高，因为一方面，零件在其必需更换之前就对其进行了更换(以确保工厂安全)，另一方面，进行人工检查的间隔较短。对于可能的自动监测的另一个特殊要求是，可能需要所使用的传感器具有自我认证和故障监测功能。即使没有人工干预，这样的系统也可以检查传感器的测量精度和传感器免受干扰，以确保测量结果的可靠性达到如下程度，例如，即使没有人工检查，也可能进行认证。出于职业安全的原因，使工作/出勤的员工尽可能地远离危险区域也很重要。

在结构健康监测(SHM)领域，例如飞机建造领域，已经开发了无损技术。无损检测使得检测各种类型和尺寸的缺陷并确定材料特性成为可能。传统的对例如纤维增强塑料样品样本进行无损检测的技术包括超声波检测和热成像检测。例如，在脉冲回波超声波无损检测中，脉冲穿过样品并从样品的另一个表面反射回来。脉冲会被样品内的缺陷反射，吸收或分散，因此从另一个表面反射回来的脉冲会减少。这种存在问题的结构是损伤反应和损伤监测。在本文中，SHM方法是一种利用单独使用的元件来采集测量信号的方法。这种信号采集既发生在非使用中的结构上，也发生在使用中的结构上。

GB 2 544 108 A1、DE 196 06 083 A1和DE 2 035 777揭示了用于确定壁厚的方法。

发明目的

由于这种结构监测系统的相关性，例如，对于由钢制成的管道和反应器或者化学工业中广泛使用的由纤维增强塑料制成的管道、反应器和其它结构而言，需要更加先进的SHM系统。通常，在这种管道和反应器中运输和转化高腐蚀性和/或有毒的组合物，使得密切监测结构完整性对于避免损坏是很重要的。一个特别的挑战在于金属元素以及纤维复合材料不能从外部进行光学监测。

因此，本发明的目的在于提供一种用于结构监测的系统和程序，其无损地监测这种工厂或部件的结构完整性，并将获得的数据传输到中央数据处理单元，以便可以进行自动连续的采集和评估。

发明内容

因此，本发明中用于无损状态监测的的系统包括权利要求1中所限定的部件。在从属权利要求中示出了优选的配置。尽管参照下列实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

具体实施方式