[发明专利]用于检测可能出现在飞机机舱使用期间的结构缺陷的监测单元和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种监测组件，用于检测可能出现在服务中的飞机机舱的结构缺陷。此外，本发明涉及一种监测方法，用于检测可能出现在服务中的飞机机舱的结构缺陷。

本发明尤其可应用在航空部门或在航空航天领域中，特别可用于进行喷气发动机舱结构的非破坏性测试。

背景技术

在现有技术中，在US6006163A中描述了一种对飞机发动机的某些部件进行非破坏性的测试的监测组件。这种监测组件包括一些连接到计算单元的压电传感器。所述压电传感器仅可以测量在需要监测的部件的外表面的振动的振幅。所述压电传感器向所述计算单元传达它们的测量结果，所述计算单元分析这些测量，以标识出可能出现的结构缺陷。

然而，每一个压电传感器必须由导电的电缆连接，一方面，连接到电源，另一方面，连接到计算单元。这种电源和这种连接的安装进行起来困难且昂贵。此外，由于要监测的部件所经历的振动和冲击，这种连接表现出显著的破坏风险。这种监测组件，因此非常不可靠，因为破坏情况下，可能无法检测到结构缺陷。

在本专利申请中，形容词“导通的”和动词“导通”、“连接”和“挂上”涉及的是电力传导，通常是通过固态导体实施。

发明内容

本发明的目的尤其在于解决上面提到的全部或部分问题。

为了这个目的，本发明的主题是一种监测组件，用于检测可能出现在服务中的飞机机舱的结构缺陷，所述监测组件的特征在于，它包括：

-至少一个具有至少两个不同层的复合材料夹层结构，所述结构适用于形成所述飞机机舱的至少一部分;

-多个传感器，被设置以便产生至少表示在服务中的飞机机舱的结构中产生的振动的振幅和/或频率的信号，每个传感器适用于以电磁波发射所述信号，例如通过射频，每个传感器由微机电系统（MEMS）形成，所述微机电系统包括将机械能（如受到冲击或振动的能量）转换成电能的装置；以及

-至少一个计算单元，适于：

　评估来自所述信号的当前传递函数和预先定义的标称传递函数之间存在的差异;

　对在每一个所述差异和相应的检测阈值进行比较;

　用来基于所述比较，估计或评估所述结构中的结构缺陷的尺寸和/或位置。

另外指出，根据本发明的监测组件包括能量自治MEMS传感器，能够与计算单元进行无线通信，该传感器能够分析由每个传感器发出的测量数据。

能量自主传感器是一种为自己提供电能的传感器。装配到根据本发明的组件的所述MEMS传感器，将冲击或振动的机械能转换成电能。事实上，这些MEMS传感器中的每一个包括形成一种微型交流发电机的微机电系统，其适用于产生所述MEMS传感器中的其它元件在操作中所需要的电能。也就是说，每个MEMS传感器自己产生其操作所需的电能。

因此，所述MEMS传感器的供电对环境的影响为零，因为这些MEMS传感器所产生的电能是基于所承受的冲击或振动。此外，这种MEMS传感器省去了必须的电缆，现有技术中使用的压电传感器在之前是需要所述电缆的。

由于设置了MEMS传感器，以便产生至少表示在夹层结构中产生的振动的振幅和/或频率的信号，所述MEMS传感器使得有可能在其厚度方向监测所述夹层结构，这对于现有技术的监测组件是不可能的，现有技术的监测组件中的传感器粘合或固定在构件结构的外表面。

此外，这种传感器的设置使得有可能消除胶合缺陷和由此产生的虚假信息。事实上，在现有技术中的监测组件，其中所述传感器粘接到构件结构的外表面上，某些时候，难以从由传感器发出的其检测到在结构中出现缺陷的信号中区分出由传感器所发出的其检测到的结构胶合的缺陷的信号。

因此，这样的监测组件能在需要监测的结构或机舱上快速安装，它使得可以检测出机舱的结构内部可能出现的结构缺陷。此外，这样的监测组件运行可靠，并具有高的服务持续时间，因为传感器健壮且是无线的。

在本专利申请中，动词“链接”，“发送”和它们的衍生词指的是通过电磁波的信号传输，而没有通过任何直接或间接连接的导线，也就是说，是通过没有一种或几种元件的方式。

根据一个实施例，检测阈值被应用到在谐振频率处测得的当前传递函数的模量。

因此，这种关于振幅或模量的检测阈值使得可以确定结构缺陷的尺寸。

根据一个实施例，检测阈值被应用到当前传递函数相对于标称传递函数的谐振频率的数量和/或数值。

因此，这种关于频率的检测阈值，使得可以确定结构中的结构缺陷的位置，尤其是利用由形成一种网络的几个相邻传感器所产生的信号。