[发明专利]紧固件数据的无线采集

说明书

技术领域

本公开主要涉及结构紧固件，尤其是涉及来自紧固件的数据例如紧固件应力的远程无线采集。

背景技术

定期检查用于夹紧结构接头（joints）的紧固件状态有时候是必要的。例如，在车辆例如飞行器的情况下，由某些任务关键结构接头和组装件中的紧固件应用的夹紧力必须保持在规定限额的情况下。由于某些结构随着时间的推移变松弛的趋势，以及紧固件的物理变化，例如工作硬化（work hardening）和蠕变，所有这些会导致紧固件的预加载变化和紧固件的应力变化，紧固件夹紧力的定期监控会是必要的。在发现紧固件预加载超出规定限额时，重新拧紧（re-torque）紧固件或替换紧固件会是必要的。过去，由会物理检查并记录紧固件状态，包括紧固件预加载水平的维修技师完成这样的紧固件监控。这样的手工过程是耗时和耗劳力的，而且有时候在紧固件位于不易存取的区域时难以完成。

最近，已经发明了一种紧固件，其包含测量紧固件上的应力和预加载的传感器。不过，为了读取测量的预加载并且使其和正读取的特定紧固件关联，技师必须用读取预加载的读取器物理接触该紧固件，而且必须物理接触唯一鉴定该紧固件的条形码。采集紧固件数据的这样方法也是耗时的和耗劳力的，而且在紧固件存取受限时是难以完成的。在某些情况下，在紧固件位于密封区域内或尤其是小隔间内时，例如飞行器尾部，可能无法物理接触紧固件，这样就阻止了紧固件预加载的测量。

因此，就有需要用于紧固件数据例如紧固件上的预加载或应力的远程采集的非接触方法和设备。还需要可以适于监控现存类型紧固件，甚至是难以或不可能物理存取紧固件的地方监控现存类型紧固件的方法和设备。

发明内容

根据公开的实施例，提供了用于远程监控紧固件状态，包括测量和无线采集指示紧固件状态的一个或多于一个参数的非接触方法和设备。该方法基于几种无线技术中的任意一个来使用无线通信，且其可以用于在紧固件位于难以物理存取的结构区域内时采集数据。该方法允许紧固件ID可靠地与相应的应力值相关联。该设备使用可以轻易改装到现存类型紧固件的无线通信器件（device）。由公开的实施例提供的紧固件数据的远程无线采集可以通过减少或消除要求技师接触劳动的手工检验的需要而降低劳力成本，而且允许紧固件状态的更频繁检查。

根据一个公开的实施例，提供了用于从多个紧固件中采集数据的设备，其中每个包括用于测量紧固件上应力的传感器。该设备包括适于附着于紧固件中的每个以用于无线发射与测量的应力相关的数据的器件以及用于无线读取由该器件发射的数据的读取器。该器件可以包括可附着于紧固件的帽，以及天线和用于发射数据到读取器的帽中的无线发射器。读取器可以包括用于将信号无线发射到器件中每个的发射器。器件中的每个可以进一步包括用于从读取器接收信号的在帽中的无线接收器以及用于将信号转换为能量并存储能量的装置。该器件可以包括用于将存储的能量转换为用于激活传感器的脉冲的在帽中的装置。接收器可以包括红外信号接收器、射频信号接收器和声信号接收器中的一个。

根据另一个实施例，提供了用于从多个紧固件采集数据的设备，其中每个包括用于测量紧固件上应力的传感器。该设备包括用于沿着相对窄路径无线发射第一信号到紧固件的读取器以及用于接收第一信号的在紧固件上的装置（means）。该设备进一步包括在紧固件上用于无线发射包括与由传感器测量的应力相关的数据的第二信号到读取器的装置。读取器可以包括用于将第一信号形成为相对窄光束的发射天线，在紧固件上的接收装置可以包括用于沿着窄路径接收第一信号的定向天线。

根据另一个公开的实施例，提供了从多个紧固件采集数据的方法。该方法包括从读取器沿着窄路径无线发射第一信号到紧固件，以及在紧固件接收第一信号。该方法还包括在紧固件感测至少一个参数，以及从紧固件无线发射与该参数有关的第二信号到读取器。第一信号从读取器的无线发射可以利用定向天线或能量束完成。能量束可以包括射频电能、光能和声能。

根据进一步实施例，提供了用于从多个紧固件采集数据的设备，其中每个包括用于测量紧固件上应力的传感器。该设备包括适于附着于紧固件中的每个的用于感测紧固件温度且用于无线发射与测量应力和感测温度有关的数据的器件。该设备还包括用于读取由器件发射的数据的读取器。该器件可以包括可附着于紧固件的帽、在帽中的温度传感器以及在帽中用于发射数据到读取器的无线发射器。