[发明专利]用于检测结构的缺陷的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于检测结构(STR)的故障的装置，该装置包括计算单元和多个换能器(100)，这些换能器(100)被放置在结构(STR)上或结构(STR)内，多个换能器(100)中的第一换能器(E)能够处于发射模式，多个换能器(100)中的第二换能器(R)能够处于接收模式，其特征在于，第一换能器(E)形成六边形网格，从而在第一换能器(E)之间界定多个相邻的网格单元，第二换能器(R)位于第一换能器(E)的各个发射圆上，每个第一换能器(E)的发射圆以该第一换能器(E)为中心。

技术领域

本发明涉及用于检测结构的故障的装置和方法。本发明的应用领域涉及在航空领域中使用的结构。

背景技术

用于检测结构中的故障的装置在例如文献US 7,937,248和US 2015/0308920中是已知的。

航空公司的主要目标是以有竞争力的价格提供常规和快速的航班，从而相对于他们的竞争对手表现得更出色。因此，他们关注维护他们的设备的成本，并寻求与了解产品生命周期中可用性和可维护性问题的组件供应商合作。

如今，仅在飞机进行定期维护期间(通常是C型检查或“C检查”)对飞机的大多数纯结构元件进行检查，例如每隔24个月，或每隔10000飞行小时进行检查。更准确地说，飞机的推力反向器(机舱)的内部固定结构(internal fixed structure，IFS)型结构的维护目前由不具有可用的决策支持工具的操作员进行检查。

寻求两个改进目标：第一个与安全有关，第二个与经济方面有关。

仅在定期维护期间并由无辅助的人类操作员来完成结构完整性的验证的事实使得有可能使用不具有100％完整性的系统进行飞行。在此，安全方面要求仅在完整性丧失之前就更换结构系统，这意味着需要进一步扩展预防性维护。

在C型检查中更换组件也有两个主要缺点：一方面，当系统仍然能够飞行时，经常预防性的更换系统，另一方面，它们通常尺寸过大，以至于无法在不降低安全性的情况下容许预期的维护间隔。因此，存在供应商可以避免或至少可以显著降低的成本。

期望的是连续地和/或周期性地追踪航空结构的健康状态的演变。目的是解决前面提到的问题，同时隔开、简化甚至重组维护操作。

结构状态诊断系统是已知的，也称为结构健康监视(structural healthmonitoring，SHM)系统。SHM系统主要由永久地集成了传感器的非破坏性监视系统组成。收集的数据使得能够检测外观，并跟踪结构中损坏/故障的演变。理想情况下，SHM系统应该能够：

(i)检测到存在故障，

(ii)定位该故障，

(iii)确定该故障的尺寸，以及

(iv)提供有关结构的寿命的预测。

首先，经济问题是减少飞机的停机时间，因为可以预测维修或自动进行诊断。其次，问题是仅替换真正需要替换的结构和组件，因此要替换的元件更少，因此要生产的元件更少。

结构的仪器允许获得测量结果，例如声波或导波(例如兰姆波)的测量结果，必须对该测量结果进行处理和分析以定义该结构是否有故障。

根据一些现有技术，如今，通过将对待分析的结构(称为被分析的样品)进行的测量与对被定义为处于健康状况的参考结构(称为参考样品)进行的测量进行比较来完成分析。

通常在良好限定的参考热条件下对参考结构进行测量。这一选择涉及一个限制，即在待分析的结构达到与对参考结构进行测量的参考状态相同的热状态之前，无法完成对该待分析的结构的测量。

这种困难意味着与分析延迟有关的成本，因此也就延迟了飞机的可用性。

发明内容