[發(fā)明專利]恒電位儀數(shù)據(jù)鏈路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980140085.0
• 申請(qǐng)日: 2009-08-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102292632A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: W.I.伯克斯;M.莫希爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 帕利塞茲資本有限責(zé)任公司;團(tuán)體法律服務(wù)有限公司;克羅茲費(fèi)爾德有限公司
• 主分類號(hào): G01N27/26
• 分類號(hào): G01N27/26;G01F1/56;G01L1/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;蔣駿

技術(shù)領(lǐng)域

提供一種可以遠(yuǎn)程監(jiān)控金屬結(jié)構(gòu)中的裂紋的形成和增大的恒電位儀數(shù)據(jù)鏈路（PDL）單元。

背景技術(shù)

已知本領(lǐng)域內(nèi)的電化學(xué)疲勞傳感器（EFS）系統(tǒng)能夠檢測(cè)到由于受到循環(huán)應(yīng)力的金屬結(jié)構(gòu)（比如公路橋）中的金屬疲勞而出現(xiàn)正在增大的裂紋。用于檢測(cè)金屬結(jié)構(gòu)的疲勞狀況的EFS系統(tǒng)包括至少兩個(gè)電化學(xué)傳感器以及用于在所述結(jié)構(gòu)（基底）與傳感器之間施加極化電壓（從而產(chǎn)生電解池（cell））的恒電位儀。在WO?2007/040651中公開(kāi)了可用于這種方法的EFS傳感器。

EFS系統(tǒng)根據(jù)電化學(xué)原理工作。對(duì)所述結(jié)構(gòu)進(jìn)行極化以便在將要測(cè)試的表面上產(chǎn)生一層保護(hù)性鈍化膜。所述結(jié)構(gòu)與電極之間的極化電壓在所述電解池中產(chǎn)生DC基電流。如果EFS所探查的結(jié)構(gòu)受到循環(huán)應(yīng)力，則流進(jìn)所述電解池中的電流會(huì)與機(jī)械應(yīng)力狀態(tài)的變化成復(fù)雜關(guān)系地波動(dòng)。因此，在循環(huán)應(yīng)力期間會(huì)有AC電流疊加在DC基電流上。取決于結(jié)構(gòu)的材料和加載條件以及結(jié)構(gòu)中的疲勞損傷的狀況，所述電解池的瞬態(tài)電流提供關(guān)于疲勞損傷的狀況的信息。

由于受到循環(huán)加載和疲勞的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件常常處在難以接近的位置，因此遠(yuǎn)程感測(cè)是一種用以監(jiān)控這種位置的有吸引力的措施。具有到中央計(jì)算機(jī)的無(wú)線鏈路和傳感器的用于遠(yuǎn)程使用的感測(cè)設(shè)備是已知的。例如參見(jiàn)由Global?Security?Solutions推銷的無(wú)線氣體監(jiān)控器：http://www.global-security-solutions.com/WirelessMultiChannelHazMatMonitor.htm。

EFS系統(tǒng)作為用于老化的基礎(chǔ)設(shè)施（特別是公路橋）的監(jiān)控工具正取得越來(lái)越多的重要性。當(dāng)前處于使用中的許多橋梁已經(jīng)超過(guò)其計(jì)劃的使用期限并且承載比預(yù)期更多的交通量，而且金屬疲勞是極大關(guān)注的對(duì)象。因此，存在對(duì)改進(jìn)用于檢查橋梁和其他更老舊基礎(chǔ)設(shè)施的檢查方法的需要。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面中，本發(fā)明提供一種恒電位儀數(shù)據(jù)鏈路（PDL）單元，其包括：包含兩個(gè)或更多個(gè)經(jīng)過(guò)修改的恒電位儀的密封箱盒、電源、CPU、存儲(chǔ)器設(shè)備和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)能力。所述PDL可以被安裝在難以接近的遠(yuǎn)程位置，并且在幾天到幾個(gè)月的一段時(shí)間內(nèi)無(wú)需照管。所述箱盒可以是不受天氣影響的。在所述箱盒內(nèi)的是電子電路板和電源。所述電子電路板包括至少兩個(gè)計(jì)算機(jī)控制的恒電位儀、微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置以及數(shù)據(jù)傳輸功能。傳感器引線、電連接器以及指示燈通過(guò)密封箱壁伸出。

在另一方面中，所述箱盒包括基于無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)（比如802.11b/g）的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路，以便與位置遠(yuǎn)離所述PDL的中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述電源是電池。所述電池可以是可再充電的。或者，所述PDL可以連接到公共電網(wǎng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述PDL可以由太陽(yáng)能電池供電，所述太陽(yáng)能電池還可以進(jìn)一步被配置成為所述電池再充電。

在另一方面中，所述PDL可以具有將所述PDL箱盒穩(wěn)固地固定到鐵磁性結(jié)構(gòu)（比如鋼梁）上的磁足。

在另一方面中，本發(fā)明提供一種用于測(cè)量金屬結(jié)構(gòu)的疲勞狀況的方法，包括恒電位儀數(shù)據(jù)鏈路，所述恒電位儀數(shù)據(jù)鏈路包括微處理器控制的恒電位儀、電源以及至少兩條傳感器引線，其中把EFS傳感器安置在每一條引線的末端處，并且每一個(gè)傳感器被固定到要對(duì)其分析疲勞狀況的金屬結(jié)構(gòu)上并且與之電接觸。所述恒電位儀在循環(huán)加載期間施加通過(guò)所述傳感器的電壓，并測(cè)量經(jīng)過(guò)所述傳感器的電流，將所述測(cè)量數(shù)字化，并且將數(shù)字化的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)以用于分析所述金屬結(jié)構(gòu)的疲勞狀況。

在某些實(shí)施例中，所述PDL實(shí)時(shí)地向中央計(jì)算機(jī)傳送數(shù)據(jù)，從而允許評(píng)估數(shù)據(jù)的質(zhì)量，或者允許工程師實(shí)時(shí)地評(píng)估受分析的結(jié)構(gòu)的疲勞狀況。從PDL到中央計(jì)算機(jī)的通信可以是經(jīng)由以太網(wǎng)線纜或無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路的。在一個(gè)替換實(shí)施例中，所有數(shù)據(jù)都被存儲(chǔ)在閃存中，比如可移動(dòng)存儲(chǔ)卡。隨后可以通過(guò)移動(dòng)所述卡或者通過(guò)將數(shù)據(jù)無(wú)線傳送到計(jì)算機(jī)來(lái)取回所述數(shù)據(jù)，以供在后來(lái)的某一時(shí)間進(jìn)行分析從而評(píng)估所討論的結(jié)構(gòu)的疲勞狀況。

本發(fā)明的PDL單元可用于分析金屬結(jié)構(gòu)的金屬疲勞狀況，比如公路或鐵路橋、公路標(biāo)志結(jié)構(gòu)、離岸鉆井平臺(tái)、船舶或者飛行器機(jī)體。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。

圖2是示出PDL單元的頂部和底部如何裝配在一起的透視圖。

圖3是PDL電子電路的框圖。

圖4是本發(fā)明的經(jīng)過(guò)修改的恒電位儀的各組件的框圖。

具體實(shí)施方式