用于层压结构的传感器系统技术方案

一种用于层压结构的传感器系统可以包括设置在层压结构的第一层和第二层之间的传感器组件。该传感器组件可以包括彼此间隔开预定距离的第一锚构件和第二锚构件。第一和第二锚构件之间形成传感器腔。该传感器组件也可以包括延伸穿过锚构件和传感器腔的感测线路。该感测线路可以包括在传感器腔内用于对层压结构内的应力、层压结构内的温度或温度变化中的一个进行感测的构型。第一传输管可以从第一锚构件逆着传感器腔延伸，第二传输管可以从第二锚构件逆着传感器腔延伸。该感测线路延伸穿过第一和第二传输管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于确定层压结构上的环境效应如力和温度的层压结构及系统，并且更具体地涉及用于层压结构的传感器系统。
技术介绍
层压结构越来越广泛地被应用于制造物品，例如飞机和其他交通工具或者受益于轻质量却高强度的材料的设备。这些应用中的层压结构可能经受各种环境条件，例如可以以各种方式施加的极大的力和负载以及可以在宽范围内改变的温度变化。用于确定或测量这些环境条件的传感器被安装在层压结构的外表面上。来自这些外部传感器的数据可以被分析以规划或估计上述环境条件在层压结构内的影响，但是外部传感器不能提供对层压结构内部的状况的直接监控。
技术实现思路
根据一个示例，一种用于层压结构的传感器系统可以包括设置在层压结构的第一层与层压结构的第二层之间的传感器组件(assembly)。该层压结构的第二层被设置在第一层和传感器组件上。该传感器组件可以包括第一锚构件以及与第一锚构件间隔开预定距离的第二锚构件。传感器腔被形成在第一锚构件与第二锚构件之间。该传感器组件也可以包括感测线路，该感测线路在第一锚构件与第二锚构件之间延伸穿过传感器腔并穿过第一锚构件和第二锚构件。该感测线路可以包括在传感器腔内的配置，用于感测层压结构内的应力、层压结构内的温度或温度变化。该传感器系统也可以包括第一传输管，该第一传输管从第一锚构件逆着传感器腔延伸并且在层压结构的第一层与层压结构的第二层之间延伸。该传感器系统可以额外包括第二传输管，该第二传输管从第二锚构件逆着传感器腔延伸并且在层压结构的第一层与层压结构的第二层之间延伸。该感测线路也延伸穿过第一传输管和第二传输管。根据另一个示例，一种用于层压结构的传感器可以包括第一锚构件和与第一锚构件分隔开预定距离的第二锚构件。该传感器也可以包括在第一锚构件与第二锚构件之间形成的传感器腔以及在第一锚构件与第二锚构件之间延伸穿过传感器腔并穿过锚构件的感测线路。该感测线路可以包括在传感器腔内的配置，用于感测层压结构内的应力、层压结构内的温度或温度变化。该传感器也可以包括第一传输管，该第一传输管从第一锚构件逆着传感器腔延伸并且在层压结构的第一层与层压结构的第二层之间延伸。该传感器也可以包括第二传输管，该第二传输管从第二锚构件逆着传感器腔延伸并且在层压结构的第一层与层压结构的第二层之间延伸。该感测线路也延伸穿过第一传输管和第二传输管。该感测线路在感测线路上没有任何张力的情况下延伸穿过第一传输管和第二传输管，以防止响应于在层压结构上施加力而在第一传输管和第二传输管中的感测线路上产生任何应力。根据又一个示例，一种感测层压结构内的应力和温度中的至少一个的方法可以包括在层压结构的第一层上提供一对或多对传感器锚构件。每对传感器锚构件可以间隔开预定的距离以便在每对传感器锚构件之间提供传感器腔。该方法也可以包括在层压结构的第一层上的每对传感器锚构件之间提供传输管。该方法可以额外包括使感测线路延伸穿过每个传输管并且穿过每个传感器腔。该感测线路在每个传输管内的感测线路上没有任何张力的情况下延伸穿过每个传输管，以防止响应于对层压结构施加力而在传输管中的感测线路上产生任何应力。该方法可以进一步包括配置每个传感器腔内的每个感测线路用于感测层压结构内的应力、层压结构内的温度或温度变化中的一个。该方法可以额外包括在第一层上沉积层压结构的第二层。根据另一示例或任一前述示例，该传感器或传感器组件可以包括应力传感器。可以通过第一锚构件和第二锚构件以预设张力将该感测线路保持在传感器腔内以形成该应力传感器，其中施加于层压结构的物理应力导致传感器腔内的感测线路的预设张力的相应变化。根据另一示例或任一前述示例，该传感器或传感器组件可以包括热传感器。该热传感器可以包括设置在传感器腔内的热敏板，并且该感测线路的选定部分被附连到热敏板以形成热传感器。该感测线路在没有任何张力或预定松弛量的情况下从热敏板分别延伸到第一锚构件和第二锚构件。传感器腔内的温度变化导致热敏板扭曲，这导致对应于温度或温度变化的感测线路内的应力。根据另一示例或任一前述示例，该感测线路可以包括光纤和导电线中的一种。光信号或者射频(RF)信号可以被发送通过感测线路以测量或检测层压结构内的应力或者层压结构内的温度或温度变化。附图说明示例的以下详细描述涉及附图，这些附图示出了本公开的具体示例。具有不同结构和操作的其他示例并未脱离本公开的范围。图1是根据一个示例的用于监控层压结构的内部状况的传感器系统示例的示意图。图2是根据另一个示例的用于监控层压结构的内部状况的传感器系统示例的示意图。图3是根据一个示例的层压结构的剖视图，该层压结构包括被配置为提供传感器系统的应力传感器的传感器组件的示例。图4是根据一个示例的层压结构的剖视图，该层压结构包含被配置为提供传感器系统的热传感器的传感器组件的示例。图5是根据一个示例的多层层压结构和被设置在多层层压结构的不同层中的多个传感器组件的示例的剖视图。图6是根据本公开的一个示例用于在层压结构中提供传感器系统的方法示例的流程图。具体实施方式示例的以下详细描述涉及附图，这些附图示出了本公开的具体示例。具有不同结构和操作的其他示例并未脱离本公开的范围。同样的参考数字可以在不同附图中指代相同的元件或部件。此处使用的某些术语只是为了方便，并不应解释为对所描述的示例的限制。例如，词语如“近端”、“远端”、“顶部”、“底部”，“上部”、“下部”、“左边”、“右边”、“水平”、“垂直/竖直”、“向上”、“向下”等等只是描述了如图中示出的配置或者参考正在描述的附图的取向而使用的相对位置。因为示例的部件可以以多种不同的取向来定位，所以方向性术语只是用作图示说明的目的而决不是为了限定。应当理解的是，可以利用其他示例并且可以做出结构变化或逻辑变化而不脱离本专利技术的范围。因此，以下具体描述并不应从限定的角度来理解，并且本专利技术的范围由随附的权利要求来限定。图1是根据一个示例用于监控层压结构102的内部状况的传感器系统100的示例的示意图。层压结构102可以是飞行器的部件的一部分，例如机翼、机身、舱壁或者飞机或其他交通工具的其他部件的一部分。层压结构102也可以是其他结构的部件的一部分，所述其他结构包括但不必局限于土建结构(例如，建筑物或桥梁)、电子变压器、发动机、复合结构、储油罐、船体或者轮船的其他部件或者其他结构。层压结构可以包括多层材料，其可以被键合在一起以形成一种结构，这种结构相比于单层材料通常强度更大且重量更轻，该单层材料将需要更厚才能达到相同的强度和耐用度。在图1所示的示例中，层压结构102包括第一层104和第二层106。在其他示例中，层压结构102可以包括多于两层。第二层106用断线或虚线表示以允许显示传感器部件或传感器组件108以及用于传感器系统100的感测线路112的传输管110。传输管110在每个传感器组件108之间延伸并且在每个终端传感器组件108a与层压结构102的边缘114之间延伸。每个传感器组件108可以被配置为提供用于感测应力或应变力的应力传感器，或者用于感测温度或温度变化的热传感器。下文将参考图3来描述被配置为提供应力传感器的传感器组件108的示例。将参考图4描述被配置为提供热传感器的传感器组件108的示例。传感器系统100可以包括分布在层压结构102中的预定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于层压结构(102，202，300，400)的传感器系统(100，200)，其包括：传感器组件(108，108a，208，402，502)，其被设置在所述层压结构的第一层(104，204)与所述层压结构的第二层(106，206)之间，所述层压结构的所述第二层被设置在所述层压结构的所述第一层上，所述传感器组件包括：第一锚构件(310，410)；第二锚构件(312，412)，其与所述第一锚构件间隔开预定距离D；传感器腔(314，414)，其形成在所述第一锚构件与所述第二锚构件之间；以及感测线路(112，212，316，416)，其在所述第一锚构件与所述第二锚构件之间延伸穿过所述传感器腔，并且所述感测线路延伸穿过所述第一锚构件和所述第二锚构件，所述感测线路包括在所述传感器腔内用于对所述层压结构内的应力、所述层压结构内的温度或温度变化中的一个进行感测的构型；第一传输管(110，210，318，422)，其从所述第一锚构件逆着所述传感器腔延伸并且在所述层压结构的所述第一层与所述层压结构的所述第二层之间延伸；以及第二传输管(110，210，320，424)，其从所述第二锚构件逆着所述传感器腔延伸并且在所述层压结构的所述第一层与所述层压结构的所述第二层之间延伸，所述感测线路延伸穿过所述第一传输管和所述第二传输管。...

【技术特征摘要】
2015.06.16 US 14/740,9841.一种用于层压结构(102，202，300，400)的传感器系统(100，200)，其包括：传感器组件(108，108a，208，402，502)，其被设置在所述层压结构的第一层(104，204)与所述层压结构的第二层(106，206)之间，所述层压结构的所述第二层被设置在所述层压结构的所述第一层上，所述传感器组件包括：第一锚构件(310，410)；第二锚构件(312，412)，其与所述第一锚构件间隔开预定距离D；传感器腔(314，414)，其形成在所述第一锚构件与所述第二锚构件之间；以及感测线路(112，212，316，416)，其在所述第一锚构件与所述第二锚构件之间延伸穿过所述传感器腔，并且所述感测线路延伸穿过所述第一锚构件和所述第二锚构件，所述感测线路包括在所述传感器腔内用于对所述层压结构内的应力、所述层压结构内的温度或温度变化中的一个进行感测的构型；第一传输管(110，210，318，422)，其从所述第一锚构件逆着所述传感器腔延伸并且在所述层压结构的所述第一层与所述层压结构的所述第二层之间延伸；以及第二传输管(110，210，320，424)，其从所述第二锚构件逆着所述传感器腔延伸并且在所述层压结构的所述第一层与所述层压结构的所述第二层之间延伸，所述感测线路延伸穿过所述第一传输管和所述第二传输管。2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中在所述感测线路上没有任何张力的情况下，所述感测线路延伸穿过所述第一传输管和所述第二传输管，以防止响应于对所述层压结构施加力而在所述第一传输管和所述第二传输管内的所述感测线路上产生任何应力。3.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述感测线路被所述第一锚构件和所述第二锚构件以预设张力保持在所述传感器腔内以便形成应力传感器(304)，其中施加于所述层压结构的物理应力导致所述传感器腔内的所述感测线路的所述预设张力的相应变化。4.根据权利要求3所述的传感器系统，其进一步包括与所述感测线路连接的检测设备(116)，所述检测设备被配置为检测所述传感器腔内的所述感测线路的所述预设张力的所述相应变化，所述相应变化是响应于对所述层压结构施加又一个力而由所述第一锚构件和所述第二锚构件的位移导致的。5.根据权利要求4所述的传感器系统，其中所述感测线路包括光纤，并且所述检测设备包括：光信号发生器(118，214)，其通过所述光纤光学器件来传输光信号；光信号检测器(120，218)，其在所述光纤的输出端(130)处测量传输的光信号的一个或多个属性；信号处理模块(124，224)，其基于所述传输的光信号的所测量的一个或多个属性来确定在所述应力传感器的位置处的所述层压结构上的应力；以及显示器(126，226)，其呈现所述层压结构上的确定的应力。6.根据权利要求4所述的传感器系统，其中所述感测线路包含导电线，并且所述检测设备包括：射频信号发生器(118，214)，其通过所述导电线来传输射频信号；射频接收器(120，218)，其在所述导电线的输出端(130)处测量传输的射频信号的一个或多个属性；信号处理模块(124，224)，其基于所述传输的射频信号的所测量的一个或多个属性来确定在所述应力传感器的位置处的所述层压结构上的应力；以及显示器(126，226)，其呈现所述层压结构上的所述应力。7.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述传感器组件进一步包括设置在所述传感器腔内的热敏板(418)，并且所述感测线路的选定部分(420)被附连到所述热敏板以形成热传感器(404)，并且所述感测线路在没有任何张力或预定松弛量的情况下从所述热敏板分别延伸至所述第一锚构件和所述第二锚构件，其中所述传感器腔内的温度导致所述热敏板扭曲，这导致所述感测线路中对应于所述温度或温度变化的应力。8.根据权利要求7所述的传感器系统，其进一步包括与所述感测线路连接的检测设备(116)，所述检测设备被配置为检测所述传感器腔内的所述感测线路中的应力变化，所述感测线路中的所述应力变化对应于所述传感器腔内的所述温度或温度变化。9.根据权利要求8所述的传感器系统，其中所述感测线路包括光纤，并且所述检测设备包括：光信号发生器(118，214)，其通过所述光纤光学器件来传输光信号；...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·小派克，A·莫利，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US