專利名稱：檢測系統的制作方法
檢測系統
背景技術：
發明領域
本發明涉及檢測系統。
相關領域
能夠檢測腐蝕的傳感器是已知的，例如下列編號的美國專利中所
描述的傳感器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。例如，盡管這些傳統方法中的一些利用"嵌 入式"腐蝕傳感器，傳統技術經常使用剛性印刷電路板和剛性硅晶薄 片。此種技術的局限性包括厚度和易碎性-將剛性電路板置于薄的環 氧樹脂或油漆涂層下會引起涂層破裂，并且基于硅晶片的傳感器容易 斷裂，同時也不能適形于不平的表面。
發明內容
根據本發明的第一方面，用于監測工程結構的檢測系統包括傳感 器陣列，該傳感器陣列可以以預定圖形設置在工程結構上，并且可以 設置在工程結構的表面和基本上覆蓋該表面的保護涂層之間。該檢測 系統還包括與傳感器陣列連通的數據采集系統，用于檢索來自傳感器 的數據。該傳感器陣列可以提供與至少下列一項相對應的數據保護 涂層的固化度、固化保護涂層的健康狀態以及工程結構在每個傳感器 處的腐蝕速率。
根據本發明的另一個方面，用于檢測工程結構物理狀態的方法包 括提供一個數據采集電路，該電路可以提供激活信號以開始從傳感 器陣列采集數據，每個所述傳感器都包括傳感部分。數據采集電路搜索傳感器陣列的至少一部分，并記錄和保存所有已搜索的傳感器地址。 從已搜索的傳感器的第一傳感器中檢索數據。然后分析并保存檢索到 的數據。根據需要，可以顯示所保存的數據。分析的數據與至少下列 一項相對應保護涂層的固化度、固化保護涂層的健康狀態以及工程 結構在每個傳感器處的腐蝕速率。
本發明的上述摘要不試圖描述本發明的每個描述性實施例或每個 實施例。附圖及其后的具體實施方式
更具體地例證了這些實施例。
下面將結合附圖進一步描述本發明，其中-圖1為根據本發明的實施例的示例性檢測系統。 圖2為傳感器的橫截面圖，該傳感器根據本發明的示例性實施例 嵌入在涂層和工程結構之間。
圖3A為根據本發明的可供選擇的實施例的示例性檢測系統。 圖3B為根據本發明的另一個可供選擇的實施例的示例性檢測系統。
圖4A為根據本發明的實施例的示例性傳感器。 圖4B為根據本發明的可供選擇的實施例的示例性檢測系統。 圖5為根據本發明的實施例的示例性傳感器的橫截面圖。 圖6A和6B示出了設置在非平的表面上的示例性傳感器的可 供選擇的具體實施。
圖7示出了阻抗虛部與頻率的關系圖線。
圖8A和8B示出了示例性涂層的臨界頻率與不同時標上時間 的關系圖線。
圖9示出了涂層阻抗作為置于鹽水中的時間的函數的圖線。
圖10示出了浸漬的示例性涂層的測量阻抗作為時間的函數的圖線。
雖然本發明具有各種修改和替代形式，其具體細節己經以舉例的
方式在附圖中示出，并將對其進行更詳細的描述。然而應當理解，其 目的不在于將本發明限定為所述具體實施例。相反，其目的在于涵蓋 如附加權利要求所限定的在本發明范圍之內的所有修改形式、等同物 及替代形式。
具體實施例方式
本發明涉及一種檢測系統。具體地講，示例性實施例的檢測系統 為嵌入式，并可用于檢測工程結構的涂敷表面的若干關鍵特性。首先， 該檢測系統可用于檢測涂敷到工程結構表面上的涂層的固化度。其次， 該檢測系統可用于檢測涂層固化后的健康狀態，如通過檢測涂層暴露 在自然要素中(如濕氣侵入)的磨損情況進行檢測。此外，該檢測系 統可用于檢測工程結構表面的完整性，如通過檢測加劇腐蝕的物理狀 態進行檢測。
在這些示例性具體實施中，該檢測系統可被構造為通過數據采集 系統提供與工程結構的一種或多種物理狀態有關的實時和/或周期性 (如每小時、每日和每周)數據。這種數據采集系統能夠為工程結構 提供"基于狀況"的維護，而不是目前采用的"預防性"維護。因此， 示例性實施例的檢測系統通過提供數據，可以改進對工程結構或物體 進行檢修和更換的排程管理，從而有助于最大限度地延長工程結構或 物體的使用壽命。
根據本發明的示例性實施例，圖1示出了檢測系統100的示意
圖。檢測系統100包括一個傳感器陣列120。在該示例性實施例中， 傳感器陣列120包括連接到數據線或線連接135的多個傳感器(為 簡單明了，本例示出了一組五(5)個傳感器(130A-130E))。傳感器 陣列120設置在工程結構110的表面112上。正如下文將詳細講述 的那樣，本發明的實施例可以使用多個不同類型的傳感器。例如，在 一些實施例中，具有陰極-陽極結構的腐蝕傳感器構造可以通過測量阻 抗、電流和/或電壓來監測腐蝕。其它類型的傳感器，如化學檢測器，
也可被使用。
傳感器陣列120還可包括經由數據線136與數據采集電路150 進行通信的控制電路或IC138。在一些實施例中，數據線136可被構 造為多路數據總線。根據一個示例性實施例，可以將數據采集電路150 設置在遠離被監測的具體工程結構的地方。
控制電路或IC 138也可以連接到設置在工程結構110的不同 區域的其它傳感器陣列(未示出)。例如，IC138可以包括網絡協議， 諸如 l-Wire 協議(Dallas Semiconductor/Maxim Integrated Products, Sunnyvale, CA)，以提供傳感器和/或傳感器組與數據采集電路之間的通 信結構協議。在一個示例性實施例中，IC138可包括DS2438芯片， 該芯片可從 Dallas Semiconductor/Maxim Integrated Products (Sunnyvale, CA)商購獲得。IC 138可用于單個傳感器、 一組傳感器或 多組傳感器。
作為另外一種選擇，如下文進一步討論的那樣，每個傳感器(如 130A-130E)可包括IC138 (或類似物)作為其結構的一部分，使一 些或所有傳感器具有唯一的地址。控制電路或IC138可包括一個或多 個地址指針或標識符，它們為數據采集電路150提供來自針對區域的 傳感器陣列的針對區域的涂層/結構數據。如下文詳細說明的那樣，可 以將數據采集電路150設計成接收、比較和/或分析來自傳感器的數 據，和/或使用指令、電源等控制傳感器。
在示例性實施例中，涂層140施用到工程結構110的表面112。 傳感器130A-130E被構造為具有很薄的設計(如，傳感部分厚度為約 13 um到約75Um),從而很容易將傳感器設置在表面112和涂層 140之間。這樣，傳感器可以同時提供關于涂層140和工程結構110 健康狀態的數據。 工程結構110可以是暴露在自然要素(如水、雨、風等)中的任 何類型的結構或物體。在示例性實施例中，檢測系統100可用于海洋 平臺(如船只、潛水艇)，以檢測壓載箱或其它蓄水結構內的涂層和/ 或結構的健康狀態。應當理解的是，在海洋平臺中使用壓載箱為船只 提供壓載。這些箱子可以連續不斷地進行充水和/或排水，并且也可以
收集碎片和其它材料。由于鹽水腐蝕性很強，利用示例性檢測系統100
對涂層和/或結構的健康狀態進行定期和/或實時檢測，可以提供與維護
計劃有關的關鍵信息。根據可供選擇的實施例，檢測系統100可用于
其它類型的工程結構(如隧道、橋梁、管道和飛機)，這些結構也容
易遭受腐蝕或發生其它形式的有形磨損。結構110的物理組成可以是
金屬(例如鋼)、碳纖維復合物、陶瓷或基于玻璃纖維的材料(如玻 璃纖維層合材料)。
為保護結構110，涂層140可以包含涂層，例如基于環氧樹脂的 涂層或油漆，例如聚酰胺環氧樹脂(如，符合軍用規格24441的環氧 樹脂)和涂層環氧樹脂(如，可得自3M Company (St.Paul, Minnesota) 的產品no.2216A/B)。如下文進一步說明的那樣，檢測系統100可 用于檢測特性，例如涂層140的固化狀況和/或健康狀況。
例如，如橫截面2所示，可以將傳感器130A設置在結構 110 (如壓載箱)的表面112上。通過粘合劑，例如防潮二組份環氧 樹脂(如可得自Tra-Con Corp. (Bedford, MA)的Tra-Con 2151粘合 劑)，或通過雙面膠或轉印膠(如可得自3M Company (St.Paul, Minnesota)的3MVHB)，傳感器130A可固定到表面112。傳感器 130A可通過數據線135與數據釆集電路進行通信。涂層140被施用 到表面112上，以保護結構110不受外部物質或材料(如海水160) 的腐蝕影響。如下文更加詳細說明的那樣，傳感器130A可檢測涂層 140的健康狀況(例如，通過檢測是否存在化學物質(如氯化物)來 監測阻抗)，這種健康狀況反映了當涂層140磨損和結構110開始 遭受腐蝕時的一般健康狀況。
如圖1所示，傳感器陣列120可被構造為平行連接到數據采集
電路150的單獨的傳感器。如圖3A所示，在一個可供選擇的實施例 中，傳感器陣列120可包含多個單獨的傳感器(本例中為傳感器130A -130L)。此處，每個單獨的傳感器直接連接到數據采集電路150 (例 如通過數據線135A-135L)。在本實施例中，每個傳感器可以采用簡 單的設計，并可連接到數據采集電路150中的外部電壓和/或電流控制 器。共存于數據采集電路中的外部電壓/電流控制器(如計算機控制的 穩壓器和頻率響應分析儀)可激活每個傳感器，并讀取所得的電化學 響應。這種構造會最小化每個傳感器的復雜性。
在另一個可供選擇的實施例中(如圖3B所示)，傳感器陣列120 可包含多個單獨的傳感器(本例中為傳感器130A-130F)。此處，單 獨的傳感器串聯后連接到數據采集電路150。在這種構造中，可使用 檢測方案(如時域反射計(TDR))在一個或多個具體位置檢測腐蝕。 在該實施例中，可以通過傳感器在陣列中的位置(延時)判斷其特征。 這種構造可使得傳感器被設計為簡單的易腐蝕元件，當存在腐蝕時形 成開口。本領域的技術人員應當理解，在給出的描述中，傳感器可以 以不同方式連接到數據采集電路，包括其它布置方式，如圖1、 3A和 3B所示各種布置方式中的一些元件的組合。
示例性檢測系統的傳感器陣列可對腐蝕事件進行空間分辨。為了 進行準確的空間分辨，來自每個傳感器的電化學數據與相鄰傳感器發 出的數據是可區分的。例如，如圖4A所示，傳感器130A可包括嵌 入式控制器和/或識別(ID)芯片134。嵌入式控制器可以從傳感部分 132接收數據或讀數，并通過數據I/O端口 137與數據采集電路(如 圖1的電路150)通訊信息。在一個示例性實施例中，芯片134可 以類似于上述芯片138的方式進行構造。
同樣，傳感部分132可包括一個電極結構，該結構含有相互交叉
的金屬基(如金、銀、銅)電路，可用作電化學/腐蝕量度的陽極和陰 極，并可在柔性聚酸亞胺基底上形成。此外，傳感器130A的一部分可以涂有特有的保護層133 (如，覆蓋傳感器的芯片部分，但讓傳感 部分132暴露于結構110及涂層140)。
在圖4B (傳感器130A、 130B禾Q 130C (在保護涂層140內) 的前視圖)所示實例中，可使用數據線135將這些傳感器串聯起來， 這些傳感器也設置在工程結構和涂層140之間。傳感器130A可包括 相互交叉的傳感部分132A和控制芯片部分134A，如上所述。應當 注意，線材接頭可能需要在某個位置(如突破區139)從涂層140伸 出，在突破區139處，數據線136與數據采集電路150進行通信。 在一個優選的方面，區域139位于結構的某個區域部分，該區域不像 其它區域(例如壓載箱頂部附近)那樣過度暴露在腐蝕元件中。
圖5進一步示出了示例性傳感器130A的橫截面圖。在該構造 中，傳感器130A包括傳感部分132和控制電子器件部分131， 二者 均設置在基部材料180上。基部材料180可包含聚合物型材料，如 聚酰胺或作為選擇的丙烯酸樹脂材料。基部材料ISO可為控制電子器 件部分和/或帶頂蓋部分192的密封的一部分提供支承。基部材料180 和/或傳感器的其它部分可通過粘合劑181 (例如可得自3M Company (St. Paul, MN)的VHB粘合劑)粘附到工程結構110的表面112 上。在另一個替代方案中，傳感部分132的全部或至少一部分并未設 置在基部材料180上。
在一個示例性實施例中，傳感部分132形成在薄的柔性基底材料 上，例如，可以商品名3M Flex得自3M Company (St. Paul, MN)的 3M柔性電路材料。制作此類柔性電路的示例性制品和方法在美國專利 No. 6,320,137中有所描述，該專利以引用方式全文并入本文。所謂"柔 性"是指傳感器和(如適用)基底可以進行彎曲，以使得傳感部分不 會剝離，例如，傳感部分能夠以非常小的曲率半徑，或者甚至是銳角或直角來承受90度(或以上)的彎曲或者折疊，而不會失去其傳導 功能。
例如，傳感部分可包括基底182，如聚酸亞胺材料。傳感器電極
結構可作為成圖案的多層材料形成在基底182上，該基底含有(例如) 鉻粘結層184、設置在其上的銅(或其它導體)層186和設置在層186 上的銀(或金或其它金屬)層188。可以利用其它多層結構，在給出 的本描述中這是顯而易見的。因此，具有示例性陰極-陽極結構的傳感 部分132可用來在以前難以監測的位置測量陰極和陽極之間的電壓 降、陰極和陽極之間的電流電平和/或陰極和陽極之間的阻抗。
在一個可供選擇的實施例中，傳感部分132可被構造為由水敏性 化學物質(如Al、 Fe或Zn)形成的電極。當該化學物質與水相互作 用時，測得的阻抗或電阻將發生變化。其它腐蝕敏感性物質也可被利 用，在給出的本描述中，對于本領域的普通技術人員來說這是顯而易 見的。
傳感部分132可通過焊料(或其它材料)接頭190連接到控制 電子器件部分131。控制電子器件131可包括連接到I/O端口 137 的定制IC 134，該I/O端口經由數據線135提供進出傳感器130A 的數據。數據線135(和/或圖1的數據線136)可以包括一種或多種 傳統的小規格線材(如22標準尺)，該線材用于在電子元件之間傳 輸數據信號和/或電能。在一個示例性實施例中，向每個傳感器提供了 寄生能，從而無需(用于輸送電能的)獨立的第三線材。對于在涂層140 下或其里面進行傳輸，細的線材或電纜可能更好。
保護涂層或封殼133也可被提供用于封閉IC、電路元件和互連 器以進行保護。可選地，為了更好地保護，可利用封裝頂蓋材料192 (如硬塑料)作為保護外殼。總封裝厚度可保持在為約100" m到約 1000u m。利用上述設計，本文所述檢測系統的示例性實施例可提供如圖1 和2所示的非破裂型內涂層傳感器。此外，傳感器可構造在柔性可彎 曲基底上，以使得使用者將傳感器放置在工程結構的臨界區域，例如 非平的表面上(如彎曲和拐角周圍以及其它成銳角的位置處)。由于 在拐角和其它成銳角的位置處可能無法均勻涂敷保護涂層，因而這些
位置更容易遭受腐蝕或其它類型的損壞。例如，如圖6A和6B所示， 可將示例性傳感器130A設置在單個拐角表面111 (圖6A)或多個 拐角表面113 (圖6B)上，后者可能出現在I型橫梁邊緣的周圍。
重新參考圖1，傳感器經由一根或多根數據線135和/或136與 數據采集(及控制)電路150連通。該中央裝置150可被構造為服 務器或其它基于計算機的裝置，用來與傳感器陣列120進行通信，或 者作為選擇，與其它幾組傳感器陣列進行通信，這些傳感器陣列用來 檢測其它結構(如其它壓載箱、I型橫梁和管道等)中的涂層/結構健 康/磨損狀況。例如，數據采集電路150可包括接口裝置，其用來與傳 感器或傳感器組進行通信；和計算機，用來存儲和顯示數據。同樣， 該數據采集裝置可連接到單獨的顯示器152，以便向使用者提供諸如 涂層實時狀況之類的圖形數據。
當數據采集電路150為計算機、服務器或基于計算機的裝置時， 可通過加載到電路150上的應用專用軟件程序進行數據采集、處理、 分析和傳輸。
在一些實施例中，通過為每個傳感器裝設具有唯一 ID和/或模數 (A/D)轉換器的板載控制芯片后，只要將外部電源施加到該傳感器上， 檢測系統就可使得傳感器獨自進行電化學測量。例如，板載A/D轉換 器可將帶有唯一 ID編碼的電壓/電流測量值發送到數據采集電路。
在一個例行數據采集的實例中，通過向陣列傳感器發送激活電能
或其它激活信號，數據采集電路150可通過傳感器來啟動數據采集。 接著，數據采集電路150可搜索所有的傳感器并記錄和保存所有的傳 感器地址。可讀取第一傳感器(或傳感器組)并將數據請求發送到該
地址。可通過數據采集電路150將來自該地址的具體傳感器數據進行
檢索、解碼、分析和/或保存在存儲器中。
例如，IC芯片(134、 138)可以有兩個A/D轉換器，第一 A/D 轉換器測量傳感部分兩端的電壓，而第二 A/D轉換器測量數據采集電 路提供的電源電壓。數據采集電路可以根據兩個測量值計算這兩個電 壓的比率。這種計算有助于補償電源電壓的變化。這種計算還可以作 為診斷方式，用來確定傳感器陣列中是否存在有故障的電子器件。
所有傳感器或傳感器組可重復進行數據檢索、解碼和存儲操作。 如果傳感器顯示涂層或結構發生劣化，可以向使用者發出(如音頻和/ 或視頻格式的)報警。或者，根據使用者的要求，可以對數據進行顯 示，如顯示在顯示器152上。當完成一次數據采集后，可以將傳感器 的電源斷開。可以采用自動過程以連續和/或周期性的方式激活數據檢 索和分析。
在另一個示例性實施例中，檢測器系統100可以利用以下實例所 示的檢測方案。利用作為陰極和陽極形成在柔性基底上的示例性相互 交叉電路，可以進行電化學阻抗譜分析，并測量環氧樹脂型涂層的材 料性能在固化過程中的變化。
例如，將市售的環氧樹脂(可得自3M Company (St. Paul, Minnesota)的3M產品no.2216A/B)混合之后，涂敷到傳感器電路 的頂部表面。在5mV AC擾動下，以100KHz到0.01Hz的頻率對 涂層進行電化學阻抗譜(EIS)分析。電化學阻抗分析過程中使用了電 化學穩壓器(PAR273A型)、頻率分析儀(Solartron 1260型)和電 化學軟件(Zplot型)。使用EIS方法，可以將涂層的阻抗響應記錄
為時間的函數。
利用簡單的并聯電容器(C)和電阻器(R)電路作為涂層的AC
響應的模型，可以根據涂層的RC時間常數確定臨界頻率(FCR)。
<formula>complex formula see original document page 15</formula>
根據EIS數據，可以將阻抗虛部元件定義為
其中，ZIM=阻抗虛部/電阻，徑向頻率，a=常數相元件常 數，C =電容。為了達到理想的電容特性，假設a接近1，則可以 將電容器看作是平行板
其中，d=電介質厚度，e ==介電系數，e。=介電常數。R值 可以從EIS數據的實際部分獲得。于是，將涂層電阻定義為
其中，A=電介質面積，P=電阻率(單位Q-cm)。通過簡單 的替換，可以得出
按照上面的定義，頻率(FCR)與涂層的材料特性相關，而與幾何
形狀無關。圖8A示出了臨界頻率，該頻率被定義為阻抗虛部的最大 值。利用該臨界頻率可以監測實際涂層中發生的變化，既可以監測環 氧樹脂的固化過程，又可以繼而判斷涂層的劣化狀況。
另外，圖8A和8B所示圖線示出了將樣本環氧樹脂涂敷在傳感 器上時，FCR值與時間(兩個不同時標)的關系。圖8A中臨界頻率 的變化表明被測系統在固化過程中不穩定，臨界頻率降低時，電阻率 和/或介電系數增加，對于環氧樹脂的固化來說，兩種情況都是可以預 期的。如圖8B所示，按照建議固化時間(例如，對于本樣本約為24 小時)對樣本環氧樹脂進行固化之后，FCR變得穩定，臨界頻率達到穩 定狀態。然后，可以將該臨界頻率作為基線來比較長期涂層劣化。
利用作為涂層下面的電極的相互交叉電路(類似上述設計)，可 通過電化學阻抗譜分析測量環氧樹脂型涂層因暴露在ASTM D665 (即 合成海水)中而引起的材料特性變化。在室溫下，將帶有3M環氧樹 脂2216 A/B或軍用規格24441涂層(可得自NCP Coatings, (Inc. Niles,MI))的3M柔性電路浸入到ASTM D665海水中。在0V下 100mVAC擾動時，以100KHz至l」0.01Hz的頻率進行電化學阻抗譜 (EIS)分析。電化學阻抗分析過程中使用了電化學穩壓器(PAR273A)、 頻率分析儀(Solartron 1260)和電化學軟件(Zplot)。
腐蝕系統的電化學阻抗數據可以用相當的電子電路來表示，該電 子電路含有頻率相關元件，如電容器、感應器和常數相元件。使用這
些元件，可以對該數據進行模擬，并可以確定該電極或與該電極接觸 的材料的特性。如圖9所示，對于軍用規格24441油漆涂層來說， 嵌入式傳感器所檢測到的電化學阻抗隨時間推移而遞減，這種情況很 可能是由于水分和/或離子物質滲透到樣本涂層所導致。
在如圖10所示的另一個實驗中，將軍用規格24441型涂層浸入 ASTM665海水中后，測得的該涂層阻抗顯示為時間的函數。在該實驗
的前14天，涂層的阻抗幾乎沒有表現出變化。在第14天，故意在
樣本中形成lmmx lmm的缺陷。當涂層被破壞之后，由于暴露在過 度潮濕的環境中和攝入過多離子，涂層的阻抗出現明顯降低。傳感器 檢測到了這一重大變化。
因此，根據上述示例性實施例，可提供嵌入式腐蝕傳感器來檢測 水分侵入、物質侵入(諸如氯化物和其它陰離子物質)、涂層固化、 涂層健康狀況和結構健康狀況。由于這類傳感器可以在柔性基底上形 成，更多與位置相關的實時測量可提供給使用者。同樣，可以將這種 薄式電路(如 0.001"厚)置于保護涂層和結構之間，而不會對涂層 狀況產生不良影響。同樣，數據采集系統可提供對腐蝕相關事件的實 時測量。這種腐蝕傳感器有助于降低腐蝕相關的破壞所帶來的直接和 間接成本。
與本發明相關的領域的技術人員閱覽本發明的說明書之后將會馬 上意識到本發明可適用于各種修改、等效處理以及許多結構。
權利要求
1.一種用來監測工程結構的物理狀況的檢測系統，包括傳感器陣列，可以以預定圖形設置在所述工程結構上，并且可以設置在所述工程結構的表面和基本上覆蓋所述表面的保護涂層之間；和與所述傳感器陣列連通的數據采集系統，用于檢索來自所述傳感器的數據，所述傳感器陣列在每個所述傳感器處提供與至少下列一項相對應的數據所述保護涂層的固化度、所述固化保護涂層的健康狀態以及所述工程結構的腐蝕速率。
2.根據權利要求1所述的檢測系統， 其中所述陣列中的至少一個傳感器包括傳感部分，被構造為檢測阻抗、電流、 所述傳感部分設置在柔性基底上，以及包括唯一地址的控制電子器件部分。
3. 根據權利要求2所述的檢測系統，其中所述傳感部分可設置在所述工程結構的非平的表面上。
4. 根據權利要求1所述的檢測系統，其中所述傳感器陣列的所述多個傳感器的至少一部分串聯在一起。
5. 根據權利要求1所述的檢測系統，其中所述傳感器陣列的所述多個傳感器的至少一部分并聯在一起。
6.根據權利要求2所述的檢測系統，其中所述傳感部分包括導電元件，所述導電元件被構造為在所述柔性基底上的至少兩個電極， 并且其中所述控制電子器件部分包括電壓和電流控制電子器件。
7. 根據權利要求2所述的檢測系統，其中所述傳感器的所述控制電子器件部分為封裝的。
8. 根據權利要求1所述的檢測系統，其中所述傳感器陣列通過數據線連接到所述數據采集電路。
9. 根據權利要求1所述的檢測系統，其中所述數據線包括被構造為向所述傳感器陣列的至少一個傳感器傳輸電能的電源線。
10. 根據權利要求1所述的檢測系統，其中所述工程結構包括金屬、復合材料、陶瓷材料和玻璃纖維材料。
11. 根據權利要求1所述的檢測系統，其中在所述陣列中的至少一個傳感器包括被構造為當暴露在腐蝕環境下時將遭受腐蝕的傳感部分。
12. 根據權利要求1所述的檢測系統，其中在所述陣列中的至少一個傳感器包括具有從約13μm到約75μm的厚度的傳感部分。
13. —種檢測工程結構物理狀況的方法提供數據采集電路，所述數據采集電路提供開始從傳感器陣列采集數據的激活信號，每個所述傳感器包括傳感部分，所述傳感器陣列被設置在所述工程結構的表面和基本上覆蓋所述表面的保護涂層之間；搜索所述傳感器陣列的至少一部分，并且記錄和保存所有已搜索的傳感器地址；檢索來自所述已搜索傳感器的第一傳感器的數據；分析所述已檢索數據；保存所述已分析數據；和根據請求顯示所述已保存數據，其中所述已分析數據在每個所述傳感器處與至少下列一項相對應所述保護涂層的固化度、所述固化 保護涂層的健康狀態以及所述工程結構的腐蝕速率。
14. 根據權利要求13所述的檢測方法，還包括對所述陣列的第 二傳感器重復所述檢索、分析和保存步驟。
15. 根據權利要求13所述的檢測方法，還包括當所述傳感器表明所述涂層和所述結構之一已發生劣化時提供報警。
16. 根據權利要求13所述的檢測方法，其中所述激活信號為所 述傳感器陣列中的每一個提供電能。
17. 根據權利要求16所述的檢測方法，還包括關閉所述傳感器 的所述電源。
18. 根據權利要求13所述的檢測方法，其中所述檢測方法由所 述數據采集電路以定期方式使用。
19. 根據權利要求13所述的檢測方法，包括檢測所述第一傳 感器整個傳感部分的第一電壓，并且檢測在所述第一傳感器的第二電 壓，其中所述第二電壓對應于所述數據采集電路提供的電壓，以及計算所述第一電壓和第二電壓的比率。
全文摘要
一種用于監測工程結構的檢測系統，包括傳感器陣列，所述傳感器陣列可以以預定圖形設置在所述工程結構上，并且可以設置在所述工程結構的表面和基本上覆蓋所述表面的保護涂層之間。所述檢測系統還包括與所述傳感器陣列連通的數據采集系統，用于檢索來自所述傳感器的數據。所述傳感器陣列在每個所述傳感器處可提供與至少下列一項相對應的數據所述保護涂層的固化度、所述固化保護涂層的健康狀態以及所述工程結構的腐蝕速率。
文檔編號G01B7/00GK101346617SQ200680049363
公開日2009年1月14日 申請日期2006年11月22日 優先權日2005年12月27日
發明者加里·A·施里夫, 史蒂文·Y·余, 邁克爾·R·馬修斯 申請人:3M創新有限公司