本发明专利技术说明了一种用于监测工程结构的检测系统，包括传感器阵列，所述传感器阵列能够以预定图形设置在所述工程结构上，并且能够设置在所述工程结构的表面和基本上覆盖所述表面的保护涂层之间。该检测系统也包括与所述传感器阵列通信的控制器，所述控制器用于检索来自所述传感器的数据。所述控制器通过光纤主干与所述传感器阵列通信。所述传感器阵列可以远程提供与下列中的至少一个相对应的数据：所述保护涂层的固化度、所述固化保护涂层的健全状况、以及所述工程结构在所述传感器中的每一个处的腐蚀率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及检测系统。
技术介绍
能够检测腐蚀的传感器是已知的，例如美国专利编号6,384,610; 6,328,878; 6,316,646; 5,859,537; 6,054，038; 6,144,026; 4,380,763; 4,780,664; 4,962,360; 5,323,429; 5,367,583; 6,445,565以及6,896,779中有所描述。例如，尽管这些常规方法中的一些利用"嵌入式"腐蚀 传感器，常规技术经常使用刚性印刷电路板和刚性硅晶薄片。此种技 术的局限性包括厚度和易碎性--将刚性电路板置于薄的环氧树脂或油 漆涂层下会引起涂层破裂，并且基于硅晶片的传感器容易断裂，以及 也不能适形于不平的表面。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，用于监测工程结构的检测系统包括传感 器阵列，该传感器阵列能够以预定图形设置在工程结构上，并且能够 设置在工程结构的表面和基本上覆盖该表面的保护涂层之间。该检测 系统还包括与传感器阵列通信的控制器，用于检索来自传感器的数据。 该控制器通过光纤主干与传感器阵列通信。该传感器阵列可以提供与 下列中的至少一个相对应的数据保护涂层的固化度、固化保护涂层的健全状态以及工程结构在传感器中的每一个处的腐蚀率。本专利技术的上述
技术实现思路
并非意图描述本专利技术的每一个图示实施例 或每种实施方式。附图及其后的具体实施方式更具体地举例说明了这 些实施例。附图说明将参照附图进一步描述本专利技术，其中图1为根据本专利技术的实施例的示例性检测系统。图1B为根据本发 明的可供选择的实施例的示例性检测系统。图2为传感器的横截面图，该传感器根据本专利技术的示例性实施例 嵌入在涂层和工程结构之间。图3A为根据本专利技术的实施例的示例性传感器。图3B根据本专利技术 的另一可供选择的实施例的示意性传感器的一部分的示意图。图3C为 图3B的电致变色开关的示意图。图4为来自实例光谱分析仪的示例性显示输出。图5A和5B示出了设置在不平坦表面上的示例性传感器的可供选 择的具体实施。图6A和6B示出了本专利技术的传感器系统中使用的可供选择的电致 变色开关组件的制备方法。虽然本专利技术可具有多种修改形式和替代形式，其具体特点已在图 中以举例的方式示出，并将详尽描述。然而应当理解，其目的不是将 本专利技术限制于所描述的具体实施例。相反，其目的在于涵盖由所附权 利要求书限定的本专利技术范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。具体实施例方式本专利技术涉及检测系统。具体地讲，示例性实施例的检测系统为嵌 入式，并可用于检测工程结构上的被涂敷的表面的若干关键特性。另 外，检测系统利用光纤主干或网将检测器阵列中的一个或多个与中心 控制系统连接。光纤主干提供长距离的连接并且显著降低或消除电磁 干扰(EMI)信号恶化。该检测系统可用于检测涂敷到工程结构表面上 的涂层的固化度。其次，该检测系统可用于检测涂层固化后的健全状 况，如通过检测涂层暴露于自然要素(如湿气侵入)的损耗情况进行 检测。此外，该检测系统可用于检测工程结构表面的完整性，如通过 检测促进腐蚀的物理状况进行检测。在这些示例性具体实施中，该检测系统可被构造为通过数据采集 系统提供与工程结构的一种或多种物理状况有关的实时、周期性(如 每小时、每日和每周)数据。相对于目前釆用的"预防性"维护而言， 这种数据釆集系统能够为工程结构提供"基于状况"的维护。因此， 示例性实施例的检测系统通过提供实时数据，以更好地对工程结构或 物体进行检修和更换的排程管理，从而有助于最大限度地延长工程结 构或物体的使用寿命。另外，使用光纤主干允许将控制器系统在远离受监控的工程结构处(如，10km或更远，如通过光纤传输线的长度测 量的)就位。根据本专利技术的示例性实施例，图1A示出了检测系统100的示意图。 检测系统100包括通过传输光纤105a连接到传感器阵列120a的中央控 制器150。在该示例性实施例中，传感器阵列120a包括耦合到数据传 输光纤105a/106a的多个传感器(为简单明了，在该实例中示出了一组 六(6)个传感器(130a-130f))。传感器阵列120a设置在工程结构 110的表面112上。正如下文将进一步详细讲述的那样，本专利技术的实施 例可以使用不同类型的传感器。例如，在一些实施例中，具有阴极-阳 极结构的腐蚀传感器构造可以测量阻抗、电流和/或电压以监测腐蚀。 也可以利用其他类型的传感器，如化学检测器。在示例性实施例中，涂层140涂敷到工程结构110的表面112。 传感器130a-130f被构造为具有很薄的设计(如，传感部分厚度为约 13pm到约75pm)，从而很容易将传感器设置在表面112和涂层1.40 之间。这样，传感器可以同时提供关于涂层140和工程结构110健全 状况的数据。工程结构110可以是暴露于自然要素(如水、雨、风等)的任何 类型的结构或物体。结构110的物理组合物可以是金属(例如钢)、 碳纤维复合物、陶瓷或基于玻璃纤维的材料(如玻璃纤维层合物)。在示例性实施例中，检测系统IOO可用于海上平台(如船只、潜水艇)，以检测压载舱或其他蓄水结构内的涂层和/或结构的健全状况。 应当理解的是，在海上平台中使用压载舱为船只提供压载。这些舱可 以连续不断地进行充水和/或排水，并且也可以收集杂物和其他材料。由于盐水是腐蚀性很强的物质，因此利用示例性检测系统100对涂层和/或结构的健全状况进行实时、定期的评估，可以提供与维护计划有 关的关键信息。根据可供选择的实施例，检测系统100可用于其他类型的工程结构(如隧道、桥梁、管道和飞机)，这些结构也容易遭受腐蚀或发生 其他形式的物理损耗。例如，传感器可以沿着由于物理边界难以目视 检查的水下/地下输油管的长度分布。本专利技术的实施例的远程传感属性 可以为用户提供从几千米以外查询传感器的能力。为保护结构110，涂层140可以包含涂层，例如基于环氧树脂的 涂层或油漆，例如聚酰胺环氧树脂(如，符合军用规格24441的环氧 树脂)和涂层环氧树脂(如，可得自3M公司(St.Paul,Minnesota)的产 品no.2216A/B。如下文进一步说明的那样，检测系统100可用于检测 特性，例如涂层140的固化状况和/或健全状况。根据示例性实施例，中央控制器150可以位于远离被监控的具体 工程结构110的地方。在优选的方面，控制器150包括耦合到光源152 和光谱分析仪154的数据采集系统151。由光源152生成的光信号通过传输光纤105a传送到传感器阵列 120a。在优选的方面，控制器150发送和接收光信号。返回光信号可以 通过光环行器156分配到光谱分析仪154。可任选地，由控制器150控 制的光开关158可用于将光信号分配到其他工程结构和/或其他传感器 阵列，例如传感器阵列120c。使用光信号与总体系统的一个或多个传8感器阵列通信提供了长距离的连接并且显著降低或消除电磁干扰(EMI)信号恶化。在一个方面，数据采集系统151可以被构造为服务器或其他与光 源152、光谱分析仪154和(任选的)光开关158通信的基于计算机的 装置。数据采集系统151可以包括接口装置和用于数据储存和显示的 计算机。另外，该数据采集系统可耦合到单独的显示器，以便向用户 提供诸如实时涂层状况数据之类本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用来监测工程结构的物理状况的检测系统，包括： 传感器阵列，所述传感器阵列能够以预定图形设置在所述工程结构上，并且能够设置在所述工程结构的表面和基本上覆盖所述表面的保护涂层之间； 控制器，所述控制器用于检索来自所述传感器的数据 ；以及 一个或多个光纤，所述一个或多个光纤将由所述控制器产生的光信号耦合到所述传感器阵列，其中所述传感器阵列提供与下列中的至少一个相对应的数据：所述保护涂层的固化度、固化保护涂层的健全状况、以及所述工程结构在所述传感器中的每一个处的腐 蚀率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丁，史蒂文Y余，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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