[发明专利]监测粘合完整性的系统和方法

说明书

技术领域

本公开通常涉及监测粘合完整性的系统和方法，更具体地，涉及监测粘合结构组件如复合材料结构组件的粘合剂粘合完整性的系统和方法。

背景技术

结构及结构部件的制造和装配越来越多地包括使用粘合接头或胶层如粘合剂粘合接头或胶层替代紧固件设备，将结构部件粘合或连接在一起。粘合剂粘合接头可用于将复合材料结构部件与其他复合材料或其他材料如金属粘合在一起。在这点上，粘合剂粘合复合材料结构和结构部件可通常用于制造和装配飞机、宇宙飞船、旋翼机、船舶、汽车、卡车、公交车以及其他交通工具和结构，这是因为这类复合材料结构和结构部件的设计灵活且重量轻。

现有已知的检查方法和设备用于评估粘合剂粘合接头或胶层的完整性，从而测量粘合剂粘合的质量、稳固性、有效性、性能、强度或其他特性，也评估粘合剂粘合根据需要在粘合结构或结构部件的整个预测寿命内可靠地发挥作用的能力。这类已知的检查方法和设备可包括多种费时的技术，如肉眼检查、局部非破坏性检查方法、激光结合和超声波检查装置，或其它已知的方法和装置。这些已知的检查方法和设备可需要停止硬件使用进行检查，并且在部件部分使用时不可能具有探寻(interrogate)胶层的能力。另外，这类检查方法和设备可增加确保胶层完整性过程的成本和流程时间。另外，这类已知的检查方法和设备可能仅在某些时刻或基于周期执行，而不是具有根据要求在所有时候可获得的和在连续的、实时基础上可获得的关于胶层完整性的信息。

具体地，在肉眼观察到粘合剂粘合接头或胶层受限或是不可能的情况下，比如，如果这些粘合剂粘合接头或胶层位于远的或内部的位置或在表面下方，则已知的肉眼检查和局部非破坏性检查方法和设备可能不是有效的。在不拆卸或损坏结构或结构部件比如移动一部分或在结构中钻孔以插入测量工具的情况下，可能很难或不可能到达内部的粘合接头和胶层。另外，超声波检查可能需要专用装备、大量的操作员培训以及有效地到达结构部件。

另外，现有已知的方法和设备使用外部传感器监测复合材料结构的健康情况(health)。比如，Watkins,Jr.等人的公开号2007/0166831A1的美国专利公开通过在复合材料结构的表面部署状态传感器监测复合材料结构的健康情况的方法。然而，将传感器置于结构的外表面可提供整个结构的测量，这包括通过结构部件和胶层的测量。这类已知的方法和设备可仅提供胶层处或胶层内的间接的且较不精确的胶层特性测量，而没有直接的和更精确的胶层特性测量。另外，结构或结构部件的可达性，比如无法到达复合材料夹层结构的一侧，可能使得外部传感器的对齐和放置复杂化。

因此，本技术领域需要改善的系统和方法，用于直接监测结构或结构组件的粘合剂粘合接头或胶层处或之内的粘合完整性，这种改善的系统和方法提供超过已知系统和方法的优势。

发明内容

满足了直接监测结构或结构组件的粘合剂粘合接头或胶层处或之内的粘合完整性的系统和方法的需求。如下面具体实施方式中论述的，所述系统和方法的实施方式可提供超过现有系统和方法的显著优势。

在本公开的实施方式中，提供了监测粘合结构组件的固化胶层内的粘合剂完整性的系统。所述系统包括具有固化胶层的粘合结构组件。所述固化胶层包括粘合剂层、与粘合剂层整合的棉麻织物(scrim)板层和与棉麻织物板层整合的电传感器网络。所述系统进一步包括向电传感器网络提供电力的电源。所述系统进一步包括检索（retrieving）并处理来自电传感器网络的数据的数字数据通信网络。所述电传感器网络通过解释在固化胶层内直接测量的局部动态响应和机电性能的变化根据要求监测固化胶层内的粘合剂完整性。

在本公开的另一个实施方式中，提供了监测粘合复合材料层组件的固化胶层内的粘合剂完整性的系统。所述系统包括具有固化胶层的粘合复合材料层组件。所述固化胶层包括粘合剂层、与粘合剂层整合的棉麻织物板层和与棉麻织物板层整合的电传感器网络。所述系统进一步包括向电传感器网络提供电力的无线电源。所述系统进一步包括检索并处理来自电传感器网络的数据的无线数字数据通信网络。所述电传感器网络通过解释在固化胶层内直接测量的局部动态响应和机电性能的变化根据要求监测固化胶层内的粘合剂完整性。