具有集成电子测量电路的复合部件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种复合部件(夹心式或单片式)，包括集成有电子测量电路(2)的刚性外表面(10)，该电子测量电路(2)包括连接到线圈(22)的压电换能器(21)以及连接到与该线圈(22)相对的线圈(24)的电子控制电路(23)。本发明专利技术的特征在于，线圈(22)印刷在直接印刷在刚性外表面(10)上的绝缘层(25)上，线圈(24)印刷在覆盖线圈(22)和换能器(21)的绝缘层(26)上，导电轨道(27、28)印刷在绝缘层上，该绝缘层印刷在与其连接的线圈(24)的至少一部分上，电子控制电路(23)附接到刚性外表面(10)并连接到轨道(27、28)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成电子测量电路的复合部件及其制造方法
本专利技术涉及一种包括刚性外表面、并在该刚性外表面上集成有电子测量电路的复合部件(单片式或夹心式)，以及制造该部件的方法。本专利技术的一个应用领域涉及在航空领域中使用的结构，例如，飞机机舱的各个部分。
技术介绍
为了跟踪航空结构的健康状态的发展，期望使用诊断结构状况的系统，也称为结构健康监测(StructuralHealthMonitoring，SHM)系统，该系统能够在结构的整个生命周期中跟踪该结构的健康状态。这可以通过检测、定位和表征由于环境操作应力(温度、机械应力或其他原因)或异物造成的碰撞(碎屑、鸟类撞击或其他原因)而造成的故障来实现。诊断系统包括一组换能器(温度传感器、力传感器、形变传感器或其他传感器)、控制电子设备和处理单元。处理单元与人机界面相关联，允许操作员调查故障。诊断系统可以全部或部分地安装在结构上，这取决于多个因素(温度、重量、自主性……)，但至少传感器要安装在待测量的结构上。在用于检测金属结构和复合材料结构中的故障的传感器/换能器技术中，最常用的是压电换能器，例如钛酸锆钛酸铅(Titano-ZirconatedePlomb，PZT)类型。后者可以用于发射模式(生成在结构中传播的导波)，也可以用于接收模式(收听传播的波)。通过用预定义的电信号激励换能器，换能器将该电信号转换为机械导波。该波在结构中传播。一旦出现故障，该波将被反射并被位于结构上或结构内的一个或多个其他换能器检测到。接收到反射波后，换能器将波转换为电信号。然后将由不同的换能器转换的电信号发送到处理单元，以检测、定位和表征故障的存在。诊断系统有利于优化设备维护。然而，这导致在待测量的结构的重量(电缆的重量、电缆附件的重量、连接硬件的重量)上增加了不可忽略的质量。另一个困难在于将换能器集成在复合结构中。识别了一些问题，例如电缆穿过碳层(造成故障的原因)、电缆的尺寸和导管的尺寸(造成材料中多余厚度的产生)。维护干预过程中的一个困难包括：断开诊断系统的布线连接以修复故障，然后在修复故障后重新布线连接诊断系统，以便继续跟踪设备的健康状态。这种限制导致时间和维护成本的增加。
技术实现思路
本专利技术旨在获得一种用于将元件集成在复合部件中的方案，该方案允许减轻诊断系统的电缆的重量并且将换能器集成在部件中，同时消除换能器的布线连接会穿过结构的相关问题。为此，本专利技术的第一主题是一种复合部件，该复合部件包括集成有电子测量电路的刚性外表面；该电子测量电路包括：-连接到第一线圈的至少一个压电换能器；-连接到面向第一线圈的第二线圈的电子控制电路；其特征在于：第一线圈印刷在直接印刷在刚性外表面上的至少一个第一电绝缘层上；第二线圈印刷在覆盖第一线圈和压电换能器的至少一个第三电绝缘层上；第一导电轨道和第二导电轨道印刷在第五电绝缘层上，该第五电绝缘层印刷在第二线圈的至少一部分上以连接到该第二线圈；电子控制电路附接到所述刚性外表面，并通过第一电连接装置连接到第一导电轨道和第二导电轨道。通过本专利技术，连接到压电换能器的第一线圈和连接到电子控制电路的第二线圈都通过相同的印刷技术被集成到复合部件上，从而在紧凑、小型化、轻便和制造成本方面获得了收益。实际上，特别是在航空领域，测量电路必须尽可能少地干扰复合部件周围的流体流动。根据本专利技术的一个实施例，至少一个应变计与第三导电轨道和第四导电轨道被印刷在第三电绝缘层上，该至少一个应变计的端部是第三端触头和第四端触头，该第三导电轨道和第四导电轨道分别连接到所述第三端触头和所述第四端触头；该应变计以及第三导电轨道和第四导电轨道与第一轨道和第二轨道相距一定距离；电子控制电路通过第二电连接装置连接到第三导电轨道和第四导电轨道。根据本专利技术的一个实施例，至少一个温度传感器与第五导电轨道和第六导电轨道被印刷在所述第三电绝缘层上，该至少一个温度传感器的端部是第五端触头和第六端触头，该第五导电轨道和第六导电轨道分别连接到第五端触头和第六端触头；温度传感器以及该第五导电轨道和第六导电轨道与第一轨道和第二轨道相距一定距离；电子控制电路通过第三电连接装置连接到第五导电轨道和第六导电轨道。根据本专利技术的一个实施例，所述第一线圈包括第一电导体，第一电导体具有端部是第一端螺栓和第二端螺栓的至少一个第一匝；将第一匝以及第一端螺栓和第二端螺栓印刷在第一电绝缘层上的第二导电层中，第一电绝缘层本身位于所述刚性外表面上；所述压电换能器具有至少一个第一电端子和一个第二电端子，至少一个第一电端子和一个第二电端子布置在位于第二层上的平面中，并且分别位于第一螺栓和第二螺栓上，并且分别以导电的方式附接到所述第一螺栓和第二螺栓；第二线圈包括第二电导体，第二电导体具有端部是第一端触头和第二端触头的至少一个第二匝；第二匝以及第一端触头和第二端触头印刷在第三层上的第四导电层中；第一端触头和第二端触头分别连接到印刷在第六导电层上的第一导电轨道和第二导电轨道，所述第六导电层位于印刷在第四导电层的一部分上的第五电绝缘层上。根据本专利技术的一个实施例，应变计以及第三导电轨道和第四导电轨道印刷在第三层上的第四层中。根据本专利技术的一个实施例，温度传感器以及第五导电轨道和第六导电轨道印刷在第三层上的第四层中。根据本专利技术的一个实施例，所述至少一个第一匝在内端和外端之间延伸，第一螺栓连接到至少一个第一匝的内端；第二螺栓通过第七导电轨道连接到至少一个第一匝的外端，第七导电轨道位于印刷在位于第八电绝缘层上的第七导电层中，第八电绝缘层被印刷在第二层上；所述至少一个第一匝围绕第一螺栓和第二螺栓。根据本专利技术的一个实施例，第一螺栓占据由至少一个第一匝围绕的空间的主要部分。根据本专利技术的一个实施例，第三层包括覆盖所述第一线圈和压电换能器的第九电绝缘钝化层以及印刷在第九层和所述第四层之间的第十电绝缘层。根据本专利技术的一个实施例，轨道和第四层被第十一电绝缘钝化层覆盖。根据本专利技术的一个实施例，刚性外表面由单片式复合材料制成。根据本专利技术的一个实施例，刚性外表面由具有夹心型结构的复合材料制成。根据本专利技术的一个实施例，电连接装置是柔性的。根据本专利技术的一个实施例，复合部件构成飞机涡轮机机舱或飞机涡轮机叶片的一部分。根据本专利技术的一个实施例，复合部件包括作为刚性外表面的第一刚性外表面和第二刚性外表面，第二刚性外表面远离第一刚性外表面，第一刚性外表面和第二刚性外表面中的每一个均集成有电子测量电路。本专利技术的第二个主题是一种用于制造如上所述的复合部件的制造方法，其特征在于，在第一步骤期间，将第一电绝缘层印刷在刚性外表面上；在第一步骤之后的第二步骤期间，在第一电绝缘层上印刷第二导电层，以形成包括第一电导体的第一线圈，第一电导体具有端部是第一端螺栓和第二端螺栓的至少一个第一匝；在第二步骤之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合部件(1)，包括刚性外表面(10)，所述刚性外表面上集成有电子测量电路(2)，/n所述电子测量电路(2)包括：/n连接到第一线圈(22)的至少一个压电换能器(21)；/n连接到面向所述第一线圈(22)的第二线圈(24)的电子控制电路(23)，其特征在于：/n所述第一线圈(22)印刷在直接印刷在所述刚性外表面(10)上的至少一个第一电绝缘层(25)上；/n所述第二线圈(24)印刷在覆盖所述第一线圈(22)和所述压电换能器(21)的至少一个第三电绝缘层(26)上；/n第一导电轨道和第二导电轨道(27、28)印刷在第五电绝缘层(29)上，所述第五电绝缘层印刷在所述第二线圈(24)的至少一部分上以连接到所述第二线圈(24)，所述电子控制电路(23)附接到所述刚性外表面(10)，并通过第一电连接装置(41)连接到所述第一导电轨道和所述第二导电轨道(27、28)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171106 FR 17603751.一种复合部件(1)，包括刚性外表面(10)，所述刚性外表面上集成有电子测量电路(2)，
所述电子测量电路(2)包括：
连接到第一线圈(22)的至少一个压电换能器(21)；
连接到面向所述第一线圈(22)的第二线圈(24)的电子控制电路(23)，其特征在于：
所述第一线圈(22)印刷在直接印刷在所述刚性外表面(10)上的至少一个第一电绝缘层(25)上；
所述第二线圈(24)印刷在覆盖所述第一线圈(22)和所述压电换能器(21)的至少一个第三电绝缘层(26)上；
第一导电轨道和第二导电轨道(27、28)印刷在第五电绝缘层(29)上，所述第五电绝缘层印刷在所述第二线圈(24)的至少一部分上以连接到所述第二线圈(24)，所述电子控制电路(23)附接到所述刚性外表面(10)，并通过第一电连接装置(41)连接到所述第一导电轨道和所述第二导电轨道(27、28)。


2.根据权利要求1所述的复合部件(1)，其特征在于，至少一个应变计(31)以及第三导电轨道和第四导电轨道(29，30)被印刷在所述第三电绝缘层(26)上，所述至少一个应变计的端部是第三端触头(311)和第四端触头(312)，所述第三导电轨道和所述第四导电轨道(29，30)分别被连接到所述第三端触头(311)和所述第四端触头(312)；
所述应变计(31)以及所述第三导电轨道和所述第四导电轨道(29、30)与所述第一轨道和所述第二轨道(27、28)相距一定距离；
所述电子控制电路(23)通过第二电连接装置(42)连接到所述第三导电轨道和第四导电轨道(29、30)。


3.根据权利要求1或2所述的复合部件(1)，其特征在于，至少一个温度传感器(32)以及第五导电轨道和第六导电轨道(33、34)被印刷在所述第三电绝缘层(26)上，所述至少一个温度传感器的端部是第五端触头(321)和第六端触头(322)，所述第五导电轨道和所述第六导电轨道(33、34)分别被连接到所述第五端触头(321)和所述第六端触头(322)；
所述温度传感器(32)以及所述第五导电轨道和所述第六导电轨道(33、34)与所述第一轨道和所述第二轨道(27、28)相距一定距离；
所述电子控制电路(23)通过第三电连接装置(43)连接到所述第五导电轨道和所述第六导电轨道(33、34)。


4.根据前述权利要求中任一项所述的复合部件(1)，其特征在于，所述第一线圈(22)包括第一电导体，所述第一电导体具有端部是第一端螺栓(221)和第二端螺栓(222)的至少一个第一匝(220)；
所述第一匝(220)以及所述第一端螺栓和第二端螺栓(221、222)被印刷在所述第一电绝缘层(25)上的第二导电层(223)中，所述第一电绝缘层本身位于所述刚性外表面(10)上，
所述压电换能器(21)具有至少一个第一电端子和一个第二电端子，所述至少一个第一电端子和所述一个第二电端子位于所述第二层(223)上的平面(210)中，并且分别位于所述第一螺栓和所述第二螺栓(221、222)上，并且分别以导电的方式附接到所述第一螺栓和所述第二螺栓(221、222)，
所述第二线圈(24)包括第二电导体，所述第二电导体具有端部是第一端触头(241)和第二端触头(242)的至少一个第二匝(240)；
所述第二匝(240)以及所述第一端触头和所述第二端触头(241、242)印刷在所述第三层(26)上的第四导电层(243)中，
所述第一端触头和所述第二端触头(241、242)分别连接到印刷在第六导电层(280)上的所述第一导电轨道和所述第二导电轨道(27、28)，所述第六导电层(280)位于印刷在第四层(243)的一部分上的第五电绝缘层(29)上。


5.根据权利要求2和4一起所述的复合部件(1)，其特征在于，所述应变计(31)以及所述第三导电轨道和所述第四导电轨道(29、30)印刷在所述第三层(26)上的所述第四层(243)中。


6.根据权利要求3和4一起所述的复合部件(1)，其特征在于，所述温度传感器(32)以及所述第五导电轨道和所述第六导电轨道(33、34)印刷在所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨布里·简法奥伊，拉菲克·哈德里亚，
申请(专利权)人：赛峰集团，原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR