[發明專利]對于比如建筑結構、飛行器、船舶等固定或者移動剛性結構進行實時監測的系統和方法

無效

• 申請號: 200880129334.1
• 申請日: 2008-04-01
• 公開（公告）號: CN102037341A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 路易斯·米格爾·馬丁·卡夫拉爾
• 申請（專利權）人: 結構數據有限公司
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

技術領域

本發明對應于力學領域和材料阻力領域；所述發明涉及一種用于確定對于動態結構分析及其實時監測重要的參數的系統和方法。

背景技術

如說明書的題目中提到的，本發明的目的涉及一種允許測量對于動態結構的實時分析重要的參數的裝置和方法，所述實時分析主要使用結構的彎曲角度(flection?angle)和/或橫向和縱向扭轉角作為基本變量，這些角度也稱為扭曲角和扭轉角；即，橫向或水平的扭曲角，所述結構被固定或者可移動；使用所述系統和方法，希望實時確定結構的狀態的基本參數，比如阻力、疲勞、產生的扭曲、動能和勢能、力矢量方向、速度、加速度等，以在動態監測所述結構之外，當特定參數接近最大扭曲值時作出決定并進行糾正，從而防止待監測的結構出現斷裂。

本發明的一個目的是以高精度發現結構的扭曲隨時間推移而出現的進展和結果，這將使我們能夠知道結構的有效壽命的時間段，另外還使我們能夠知道結構的最敏感區域。

本發明的另一個目的是提供可由結構的制造商和設計者使用的系統和方法，以在進行各種阻力測量時為各種應用開發出更為安全和更為可靠的構成元件或部件。

提交日期為12/02/2002的西班牙專利第ES?2242474號公開了用于具有大的長度的部件的疲勞的測試系統，其特性在于具有c隨時間而變化的力的激勵器，該測試系統包括：兩個壓板(clamps)，所述兩個壓板適用于沿待測試的樣品的任意位置；減速馬達，所述減速馬達能夠提供必要的扭矩；和擺錘(pendulum)，用于通過添加或重置其中的重量而改變激勵；用于通過將壓板放置于不同的部分而改變待測試的樣品的質量分布的裝置，可以調整這些裝置的重量是由于可以在其上放置配重；測試控制器，所述測試控制器包括減速馬達、頻率選擇器和加速度計，所述減速馬達、頻率選擇器和加速度計形成閉環系統，所述測試控制器還配備有用于實時比較數據讀取的軟件程序和數據記錄系統。

如可以看到的，為測量扭矩，該系統使用相當的力來模擬可隨時間變化的力，并且使用擺錘使得通過讀取布置于不同監測部分處的卡規來測量施加于葉片(blade)的整個長度上的彎曲力矩。該示例對于待設計的元件的校準具有很大的作用；在本發明的示例中，所述系統是組合了不同測量元件的系統，這些測量元件比如是陀螺儀、加速度計、傾角儀，所有這些測量元件連接到待監測的結構以進行“原位”測量并處理所述測量，從而通過使用扭曲角和扭轉角，能夠以高精度確定用于結構分析的必須的參數。

專利WO?2008/003546公開了用于監測結構的組件的狀態的方法，其中結構的圖像通過光學傳感器來產生；所述圖像被傳輸到處理器并且將所述圖像與參考圖像進行比較；所獲得的所述圖像與參考圖像之間的幾何偏差使得可以確定結構所呈現出的扭曲。如能夠看到的，該方法不允許進行直接的定量測量，而是對所獲得的圖像進行的比較。但是，該方法不如獲得特征參數足夠精確，所述特征參數比如在短的時間段內對扭曲角和扭轉角的測量結果進行的高精度比較。

英國國際優先權申請WO?2007/104915描述了用于通過延長部分監測結構的系統，與瑞利散射或拉曼效應相關地，在該申請中，所述系統包括：沿著所述結構收納的光纖電纜；連接到所述光纖電纜并且用反向散射厚度計(backscattering?thickness?gauge)校準的系統。正如能夠看到的，該申請呈現了不同的技術：使用光學裝置來實現比較以允許它確定由于扭曲而產生的結構變化。

美國國際優先權申請WO?2007/059026號提出了一種系統，該系統包括：一種結構，即從1到10的動態張力傳感器，適用于監測沿著所述結構的長度的至少一點處的動態張力水平；和控制器，適用于隨時間計算沿著所述結構的長度的多個點處的動態彎曲應力水平或應變水平。所述系統還包括連接到所述結構的若干容器，其中所述容器在水中漂浮。

如在現有技術中能夠看到的，通過圖像比較或者通過電子和磁性部件，用于結構監測的大多數技術是基于光學部件的使用。不管所述結構被認為是固定的比如構造元件、橋、建筑，或者被認為是移動結構比如是船舶、飛行器、火車，在這些示例中，沒有一種示例是對扭曲角和扭轉角進行的實時測量；為此，本發明提出的系統和方法提供了一種技術，該技術的評定基于使用適當的部件所獲得的準確和具體的計算來進行，而不管待監測的結構是靜止的或是移動的。

附圖說明

圖1是實施方式的示例，其中示出了應用于飛行器的各種分離結構的系統的分解視圖；

圖2是一個示例，其中示出了應用于整個飛行器的完整的系統的視圖；