專利名稱：用于監(jiān)控特別是激勵器的多個裝置的正確操作的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于監(jiān)控分布于結(jié)構(gòu)中的多個裝置，特別是激勵器，的正確操作的裝 置。該裝置用于監(jiān)控特別應(yīng)用于交通工具，尤其是飛行器中的設(shè)備、系統(tǒng)的正確操作。
背景技術(shù)：
包括分布在結(jié)構(gòu)中的多個激勵器的機(jī)上系統(tǒng)的數(shù)量日益增加，特別是在運(yùn)輸領(lǐng) 域，有時達(dá)到很大的數(shù)量。開發(fā)的更小尺寸的激勵器使得能夠更好地集成給定系統(tǒng)，并因此 增加了它們在給定系統(tǒng)中的數(shù)量。例如在航空領(lǐng)域，期望以往數(shù)量增加的各種類型的激勵 器能用于飛行器中，以通過精確定位動作來最優(yōu)化飛行管理?；谠醋远鄠€物理參數(shù)的傳 感器的測量值來激勵所述激勵器。這些傳感器和激勵器組通過最優(yōu)化其他功能中的能量預(yù) 算來參與飛行器的飛行。最終，第二組傳感器實(shí)時監(jiān)控交通工具的詳細(xì)健康狀態(tài)，通常稱為 “健康監(jiān)控”;在此情況中，傳感器參與提高飛行安全和將保持操作最優(yōu)化。因此已開發(fā)出的 飛行器機(jī)翼被設(shè)計(jì)為包含了大量的分散到機(jī)翼上的微型設(shè)備。這樣的機(jī)翼可能特別包含多 個(幾十或幾百)微型激勵器，使得能夠監(jiān)控機(jī)翼平面的精確點(diǎn)上的氣流。以此方式，位于 機(jī)翼表面的一部分上的湍氣流(其被為此目的設(shè)置的傳感器檢測到)能夠通過臨近設(shè)置的 一個或多個微型激勵器修正為層流(laminar flow)。下面描述選作示例的激勵器類型以清楚地描述本發(fā)明邊界層激勵器。本發(fā)明可 以應(yīng)用所有已知類型或未來類型的激勵器，只要所述激勵器對可被測量的熱和/或聲學(xué)識 別特征(signature)有物理影響，如下面更詳細(xì)所述。上述的微型激勵器例如可以是流體微型激勵器，通常已知的名字為等離子體合成 射流微型激勵器或相應(yīng)的首字母縮寫“PSJA”。PSJA激勵器采用了包含等離子體的小腔體、 加熱該腔體的容納物的電弧的形式，以釋放腔體內(nèi)包含的空氣，進(jìn)而膨脹。PSJA激勵器可以 采用離散部件的形式，或者通常稱為“ MEMS”的微型電機(jī)系統(tǒng)的部件的形式，也就是說，例如 以與其他部件或電路的集成方式微型加工的部件。可以用確定頻率來周期性地激勵PSJA激勵器，用于模擬機(jī)械_渦流發(fā)生器。氣體 排出然后以變化的方式進(jìn)入PSJA激勵器，這擾亂了其臨近的氣流，使得能夠減少邊界層的 分離。還可以應(yīng)用成組組裝且分布在機(jī)翼表面上的壓電微型激勵器，其能夠應(yīng)要求產(chǎn)生機(jī) 翼表面的變形。還可以采用基于MEMS微型電動機(jī)的微型激勵器，或者形狀記憶合金激勵器或者 人工肌肉類型激勵器。應(yīng)注意，系統(tǒng)可以包括前述類型的多個設(shè)備，但同樣也可以包括不同種類的各個 類型的多個傳感器。例如期望機(jī)翼包括多個前述類型的微型激勵器，每個激勵器的部分或全部失效能 夠被檢測到。具體地，單個激勵器失效對于整個機(jī)翼表面周圍的空氣動力流(aerodynamic flow)是個不好的結(jié)果，污染影響(contamination effect)能夠快速地將初始局限的湍流 擴(kuò)大到整個機(jī)翼表面。
可以對每個微型激勵器連接一個集成的監(jiān)控裝置，其直接測量激勵器的正確操 作。然而，這樣的方案在實(shí)際中可能是有害的，因?yàn)?)其增加了微型激勵器的復(fù)雜度； 2)該增加的復(fù)雜度明顯帶來了相對于其所安裝到的微型系統(tǒng)的成本的額外的監(jiān) 控功能成本；3)增加集成的監(jiān)控裝置在空間需求方面可能是有害的，該監(jiān)控裝置必然提出相當(dāng) 大的空間需求；4)以相同的方式，給每個激勵器增加監(jiān)控裝置導(dǎo)致很大的重量，這對飛行器的飛 行性能有害；5)每個監(jiān)控裝置要被供電；6)在任何情況中，需要使用制造得更復(fù)雜的連接系統(tǒng)，以將每個監(jiān)控裝置電性地 和功能性地連接到相關(guān)的微型激勵器，因此微型系統(tǒng)形成為具有集中式管理裝置。7)每個監(jiān)控裝置本身相對于環(huán)境具有敏感性；8)所述集成的監(jiān)控裝置的測試的覆蓋范圍的質(zhì)量通常受限，只有一定數(shù)量的激勵 器被監(jiān)控，而非其行為的有效過程作為物理結(jié)果的監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是通過提出一種監(jiān)控裝置來至少減輕上述缺點(diǎn)，該監(jiān)控裝置能 夠診斷諸如激勵器的多個設(shè)備的正確操作，該監(jiān)控設(shè)備簡單且對其所應(yīng)用于的系統(tǒng)的重量 要求不大。本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)是該監(jiān)控裝置對于多個設(shè)備是通用的，這些設(shè)備可以是相同類 型，也可以是不同類型。本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)是監(jiān)控裝置不會相對于其所用于的系統(tǒng)的熱、機(jī)械和電環(huán)境 進(jìn)一步造成缺少魯棒性。本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是監(jiān)控裝置相對于其中使用了該監(jiān)控裝置的系統(tǒng)而言不會有 可靠性損失。本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)在于監(jiān)控裝置能夠確保其所關(guān)聯(lián)的微型激勵器的失效模式的 良好覆蓋范圍。因此，本發(fā)明的主題是一種用于監(jiān)控多個微型激勵器的監(jiān)控裝置，其特征在于，該 監(jiān)控裝置包括光纖，該光纖包括多個傳感器，每個傳感器靠近微型激勵器放置且具有作為 至少一個環(huán)境參數(shù)的函數(shù)而變化的光學(xué)屬性，該監(jiān)控裝置還包括用于光纖網(wǎng)絡(luò)的輪詢裝 置，該輪詢裝置包括至少一個發(fā)送器和一個接收器；以及處理裝置，其能夠調(diào)制由發(fā)送器發(fā) 送的光學(xué)信號的頻率從而選擇靠近給定的微型激勵器的傳感器，并且能夠?qū)⒔邮盏墓鈱W(xué)信 號和微型激勵器的正確操作的模板特性(template characteristic)進(jìn)行比較。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，光纖為單模類型，并且傳感 器由采用了布拉格干涉網(wǎng)絡(luò)的光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)形成，處理裝置將接收的光學(xué)信號與微型激 勵器的熱識別特征進(jìn)行比較。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，光纖為單模類型，并且傳感 器由布拉格網(wǎng)絡(luò)形成，處理裝置將接收的光學(xué)信號與微型激勵器的壓力識別特征進(jìn)行比較。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，微型激勵器是等離子體合 成射流微型激勵器。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，等離子體合成射流微型激 勵器包括在介電襯底兩側(cè)制造的兩個平板電極。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，光纖放置于介電襯底的結(jié) 構(gòu)中。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，光纖制造在形成于介電襯 底中的腔體內(nèi)，傳感器由形成干涉網(wǎng)絡(luò)的條紋的材料的沉積層制成。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，微型激勵器為壓電類型的 激勵器。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，微型激勵器為微型電動機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，微型激勵器為形狀記憶合 金激勵器。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，微型激勵器為人工肌肉類 型激勵器。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，微型激勵器形成如下不同 類型的激勵器的不均勻分布等離子體合成射流微型激勵器、壓電激勵器、微型電動機(jī)、形 狀記憶合金激勵器、人工肌肉類型激勵器。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，該監(jiān)控裝置的特征在于，該監(jiān)控裝置包括同步裝置， 用于將信號的比較分析與微型激勵器的激勵命令同步。本發(fā)明的另一主題是一種飛行器機(jī)翼，其特征在于，根據(jù)前述監(jiān)控裝置監(jiān)控放置 于機(jī)翼表面的多個激勵器，傳感器沿著位于機(jī)翼的材料中的光纖放置，每個傳感器靠近一 個激勵器放置。


通過參照呈現(xiàn)的附圖，閱讀以示例給出的說明內(nèi)容，本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將
變得明顯。-圖1為處于操作的各種特性階段中的PSJA微型激勵器的一系列截面圖； -圖2是圖示了微型激勵器的正確操作的特性熱識別特征的曲線；-圖3是圖示了在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中相對于PSJA微型激勵器布置單式 (unitary)傳感器的截面圖；-圖4A和4B分別為在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中相對于多個PSJA微型激勵器布 置多個單式傳感器的截面圖和俯視圖；-圖5A和5B分別為在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中相對于微型加工的PSJA微型激 勵器布置單式傳感器的截面圖和俯視圖；-圖6，作為方框圖，是圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的監(jiān)控裝置的視圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明利用了識別特征，其能夠通過是監(jiān)控激勵器的操作特性的物理參數(shù)的測量 值而獲得。已知用于檢測裝置的操作異常的裝置，其利用了檢測裝置的故障的物理現(xiàn)象特 性，例如異常的震動。此監(jiān)控是連續(xù)性質(zhì)的。根據(jù)本發(fā)明的裝置利用了激勵器的操作之后的期望的物理結(jié)果與實(shí)際測量的物 理結(jié)果的比較?！拔锢斫Y(jié)果”理解為物理參數(shù)的變化，例如緊鄰激勵器的溫度或特性震動。 在激勵器每次做出操作后都進(jìn)行該比較。根據(jù)本發(fā)明的裝置利用了傳感器網(wǎng)絡(luò)，其能夠獨(dú)立于彼此監(jiān)控多個激勵器。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括，例如處理單元，其一方面處理確保了傳感器的操作的傳 感器網(wǎng)絡(luò)的測量值，另一方面處理測量值以發(fā)送與正確操作有關(guān)的信息。處理單元包括，例 如，用于獲取源自傳感器的信號的模塊，信號處理模塊和發(fā)送模塊。處理單元可以是用于此 類設(shè)備的任何已知技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的傳感器網(wǎng)絡(luò)可以由傳統(tǒng)的已知類型的電傳感器構(gòu)成，優(yōu)選地，由光 學(xué)性質(zhì)的傳感器構(gòu)成?，F(xiàn)有技術(shù)公開了設(shè)置在光纖上的傳感器，在光纖中形成已知為“布拉 格網(wǎng)絡(luò)(Bragg network)”的干涉網(wǎng)絡(luò)。單個光纖以已知方式包括形成網(wǎng)絡(luò)的多個傳感器， 傳感器也已知為“節(jié)點(diǎn)”或者“傳感器節(jié)點(diǎn)”。根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控裝置可包括這樣的光纖，沿 著該光纖分布有形成傳感器的節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)的每個對應(yīng)于待被監(jiān)控的微型激勵器。已知 類型的這樣的傳感器能夠獨(dú)立地處理節(jié)點(diǎn)。圖1顯示了處于操作的各種階段特性中的PSJA微型激勵器的一系列截面圖。在圖1圖示的示例中，顯示了處于其操作的三個階段11、12、13特性的PSJA微型 激勵器100，其包括被電樞102包圍的腔體101，該腔體101被其內(nèi)有孔104的第一電極103 遮蓋，電樞102的底部被第二電極105貫穿，顯示為穿過腔體101的底部。在第一階段11中，通過在第一電極103和第二電極105之間施加相當(dāng)大的電勢差 來沉積能量。因此包含在腔體101中的空氣被加熱。在第二階段12中，在第一電極103和第二電極105之間施加電勢差。因此呈現(xiàn)在 包括于腔體101的體積中的電梯度使得電離的空氣(或等離子體)穿過孔104噴射。在第三階段13中，在第一電極103和第二電極105之間沒有施加電勢差，包括在 腔體101中的體積中再次被非電離空氣填充，其溫度基本上為周圍環(huán)境溫度。圖2顯示了微型激勵器的正確操作的熱識別特征特性的曲線。該曲線顯示了參照圖1在微型激勵器100的操作周期中，微型激勵器100的溫度 作為時間函數(shù)變化的示例。應(yīng)當(dāng)注意，參照圖1的微型激勵器100的操作的第一階段11，伴隨有包含在腔體 101中的空氣溫度的增加；然后溫度在第二階段12和第三階段13典型地減小。相似地，包 含在腔體101中的氣壓在三個階段11、12、13中經(jīng)歷相似的變化。因此，在操作中，PSJA微 型激勵器100展現(xiàn)了包含在腔體101中的空氣的溫度和壓力的特性變化。此后，這些溫度 和壓力的特性變化分別稱為熱識別特征和壓力識別特征。以相同的方式，本發(fā)明可以應(yīng)用 于的其他類型的激勵器在操作中也具有特性識別特征。激勵器的任何非典型操作，例如在 失效情況下，會導(dǎo)致區(qū)別于其正確操作的特性識別特征的識別特征。
本發(fā)明提出檢測激勵器的熱識別特征或壓力識別特征，以及將其與其正確操作的 特性識別特征相比較?？梢酝ㄟ^傳導(dǎo)到壁和容納激勵器的結(jié)構(gòu)的臨近環(huán)境中的熱來檢測熱 識別特征?？梢酝ㄟ^穿過激勵器的結(jié)構(gòu)和容納激勵器的結(jié)構(gòu)的臨近環(huán)境的震動或聲學(xué)傳導(dǎo) 來檢測壓力識別特征。這稱為震動或聲學(xué)識別特征。

激勵器的正確操作的熱或震動識別特征可以提前表征，從而可以定義模板。此模 板可以存儲在用于每一個激勵器或每一種激勵器類型的專用單元中。監(jiān)控裝置的總體結(jié)構(gòu) 的示例在下面參照圖6詳細(xì)描述。在本發(fā)明的優(yōu)選的示例性實(shí)施方式中，光學(xué)傳感器可以沿著被稱為布拉格網(wǎng)絡(luò)光 纖的光纖放置。布拉格網(wǎng)絡(luò)光纖從現(xiàn)有技術(shù)可以了解。此類型的傳感器的操作是已知的， 因此在本說明書中不再詳細(xì)描述。此類型的傳感器對于本發(fā)明的目的的重要特性是-敏感節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)，也就是說沿著光纖放置的獨(dú)立傳感器，必須通過處理來 自輪詢裝置的信號來單獨(dú)訪問；_來自輪詢裝置的敏感節(jié)點(diǎn)和光纖必須是光學(xué)性質(zhì)的，而不會發(fā)生導(dǎo)電現(xiàn)象；-傳感器節(jié)點(diǎn)可以例如是對溫度或震動敏感，這取決于它們的幾何特性和它們的 容納結(jié)構(gòu)。例如，單模光纖包括以條紋形式蝕刻在其內(nèi)的干涉網(wǎng)絡(luò)，每個條紋反射了一個非 常精確的特定波長。這樣的干涉網(wǎng)絡(luò)明顯對于溫度的變化極其敏感；具體地，如果光纖被局 部拉長或縮短，條紋之間的距離分別被減小或增加，所反射的波長也因此改變。如果光纖的 各個敏感節(jié)點(diǎn)被保持在維持一定壓力的系統(tǒng)中，例如凹進(jìn)到機(jī)翼的結(jié)構(gòu)中，其拉長或其縮 短的主要起因是溫度的變化。監(jiān)控裝置例如可以包括激光發(fā)射器，其在光纖中發(fā)射，形成布拉格網(wǎng)絡(luò)的傳感器 沿著光纖放置?？梢栽诮o定范圍的波長上實(shí)現(xiàn)發(fā)射；那么再通過改變激光的頻率來進(jìn)行輪 詢。以此方式，對傳播時間進(jìn)行研究可以精確地定位在其中波沿著光纖被反射的位置，并因 此檢測到信號所來自的傳感器節(jié)點(diǎn)。對接收器接收到的光學(xué)信號進(jìn)行分析，能夠量化此傳 感器上的溫度變化。通過仔細(xì)選擇激光頻率可以選擇給定的傳感器，激光束的頻率可以被 選擇的傳感器反射，而所有其他的傳感器對其是透明的。應(yīng)注意，以相似方式，需要時可通過特定的濾波器、轉(zhuǎn)換器(transducer)和/或放 大器來量化壓力、或聲學(xué)、或電磁波、或甚至是機(jī)械變形的變化。有利地，因此能夠通過上述 裝置對非均勻分布的設(shè)備執(zhí)行監(jiān)控。優(yōu)選地，傳感器節(jié)點(diǎn)必須緊鄰激勵器或待監(jiān)控的其他 設(shè)備放置，從而待測量的信號的衰減盡可能小，衰減是與信號傳播時間相關(guān)聯(lián)的時間常數(shù)。 “緊鄰(immediate vicinity) ”在此情況中意味著依據(jù)所選擇的識別特征的類型，與熱或聲 學(xué)傳播的檢測和定位的可接受衰減相對應(yīng)的距離。傳感器還可以是其他類型，例如電的或壓電式。因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置還可以制 成具有一組傳統(tǒng)的電溫度計(jì)。圖3至圖5圖示了靠近激勵器或在激勵器網(wǎng)絡(luò)中定位光纖的示例。圖3顯示了在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中相對于PSJA微型激勵器布置單式傳感 器的截面圖。在圖3圖示的示例中，光纖300可以放置在微型激勵器100下面，從而傳感器節(jié)點(diǎn) 301圍繞腔體101布置同時保持靠近該腔體。該實(shí)施方式例如使得易于維持替換有問題的微型激勵器100的可能性，而光纖300保持于適當(dāng)位置，例如凹陷到容納結(jié)構(gòu)中。在一個替換實(shí)施方式中，光纖300也可以放置在微型激勵器100的第一電極的結(jié) 構(gòu)中。圖4A和圖4B分別顯示了在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中相對于多個PSJA微型激 勵器布置多個單式傳感器的截面圖和俯視圖。在圖4A所示 的示例中，截面圖中顯示了飛行器機(jī)翼的吸力面(suction surface)400的一部分。PSJA微型激勵器可以凹陷到機(jī)翼的結(jié)構(gòu)中，從而其孔104設(shè)置為 微型激勵器排出的輕氣流與機(jī)翼表面的切線形成α角。光纖300可以凹陷到機(jī)翼的結(jié)構(gòu)中，傳感器節(jié)點(diǎn)可以靠近圍繞孔104布置的微型 激勵器放置。如圖4Β所示，多個微型激勵器可以例如沿著機(jī)翼的吸力面呈直線放置?？梢苑胖?相同的光纖300從而靠近不同微型激勵器的每個孔104出現(xiàn)有傳感器節(jié)點(diǎn)，同時傳感器節(jié) 點(diǎn)圍繞孔104布置。圖5Α和圖5Β分別顯示了在本發(fā)明的示例性實(shí)施方式中相對于微型加工的PSJA 微型激勵器布置單式傳感器的截面圖和俯視圖。參照圖5Α，根據(jù)本質(zhì)上已知的現(xiàn)有技術(shù)，PSJA微型激勵器500也可以利用微型加 工技術(shù)，通過分別形成在介電襯底501的上面和下面的兩個環(huán)形電極503和505的兩個金
屬層制成。參照圖5Β，電極503和505可以是兩個平板環(huán)，其圓心在垂直軸對齊。電離的空氣 或等離子體可以包括在區(qū)域502中，區(qū)域502位于襯底501 (基本上為環(huán)形)的表面上方， 以及第一環(huán)形電極503內(nèi)側(cè)和第二環(huán)形電極505上方。然后可以放置光纖300從而傳感器節(jié)點(diǎn)位于被等離子體占據(jù)的區(qū)域502附近例 如通過將光纖凹陷到介電襯底501中，或通過將光纖凹陷到介電襯底501下面的結(jié)構(gòu)中，其 例如可以是飛行器機(jī)翼的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，例如通過腔體，光纖300還可以直接制造在介電襯 底501內(nèi)，腔體中材料層被微型沉積來形成干涉網(wǎng)絡(luò)的條紋以便形成多個傳感器。圖6顯示了作為方框圖的圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的監(jiān)控裝置的視圖。在本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施方式中，監(jiān)控裝置60可以包括處理單元61。處理單 元61可以包括光電輪詢裝置62，該光電輪詢裝置62包括例如圖中未示出的發(fā)射器，其在光 纖300中發(fā)射激光束。在圖6所示的示例中，光纖300包括形成布拉格網(wǎng)絡(luò)的多個傳感器 節(jié)點(diǎn)301，每個傳感器節(jié)點(diǎn)靠近微型激勵器500放置。輪詢裝置62也可以包括圖中未示出 的接收器。輪詢裝置62可以連接到信號處理裝置或“DSP”63。有利地，DSP 63連接到處 理和診斷裝置64，該處理和診斷裝置64與中央系統(tǒng)通信，用于監(jiān)控其中結(jié)合有處理和診斷 裝置64的系統(tǒng)，使得例如用戶能夠在故障的情況下看到警報(bào)。特別地，DSP 63能夠比較表 示靠近傳感器節(jié)點(diǎn)301放置的設(shè)備的識別特征的接收信號以及表示該設(shè)備的正確操作的 參考模板特性，以產(chǎn)生表示該設(shè)備的正確操作的信號。參考模板例如可以存儲在與DSP 63 通信的數(shù)據(jù)庫65中。有利地，監(jiān)控裝置60包括用于將信號的比較分析和微型激勵器500的激勵命令 同步的裝置，這些命令表示為命令信號Sc。用于將信號的比較分析同步的裝置例如可以在DSP 63中實(shí)現(xiàn)。具體地，能夠提前知道必須監(jiān)控其正確操作的微型激勵器，因?yàn)槲⑿图钇?典型地由命令裝置命令。存儲的參考識別特征和測量的識別特征之間的比較分析的實(shí)施方式可以是任何 已知類型，例如波形模板，或者通過傅里葉變換的數(shù)字信號處理，或者任何其他已知的方 法。所述的實(shí)施方式具有不增加受監(jiān)控的激勵器系統(tǒng)的復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)，而是引入了非 常簡單的附加構(gòu)件光纖300和處理單元61。從而解決了前述的現(xiàn)有技術(shù)的第一個缺點(diǎn)， 即與增加的復(fù)雜度有關(guān)的缺點(diǎn)。所述的實(shí)施方式提供了將總價格減小為光纖傳感器的價格的優(yōu)點(diǎn)，從而解決了前 述的現(xiàn)有技術(shù)的第二個缺點(diǎn)，即與成本有關(guān)的缺點(diǎn)。所述的實(shí)施方式還提供了將總的邊遠(yuǎn)空間需求減小為光纖傳感器的空間需求的 優(yōu)點(diǎn)；特別地，將靠近激勵器的空間需求減小為光纖；從而解決了前述的現(xiàn)有技術(shù)的第三 個缺點(diǎn)，即與空間需求有關(guān)的缺點(diǎn)。以相同的方式，第四個缺點(diǎn)，即 與重量有關(guān)的缺點(diǎn)也解 決了，特別是在激勵器的區(qū)域中。通過布拉格網(wǎng)絡(luò)傳感器的時間多路復(fù)用性質(zhì)，根據(jù)本發(fā)明的整個裝置的功耗被最 小化；從而解決了前述第五個缺點(diǎn)，即與功耗有關(guān)的缺點(diǎn)。應(yīng)注意，只有如上所述的光學(xué)性質(zhì)的監(jiān)控裝置60的每個節(jié)點(diǎn)的失效模式才是光 纖300的總的或部分的斷路。該斷路對其中結(jié)合了監(jiān)控裝置60的系統(tǒng)沒有功能性影響。因 此，監(jiān)控裝置60提供的可靠性損失相對于其所結(jié)合到的系統(tǒng)為零。因此解決了前述的現(xiàn)有 技術(shù)的與激勵器的可靠性損失有關(guān)的第七個缺點(diǎn)。另外，布拉格網(wǎng)絡(luò)傳感器的光學(xué)性質(zhì)使得，當(dāng)其被適當(dāng)?shù)乇３钟谄渌Y(jié)合到的系 統(tǒng)中時，不受熱和電環(huán)境以及沖擊和振動的影響；也就是說，例如在飛行器機(jī)翼的情況中 因?yàn)椴祭窬W(wǎng)絡(luò)傳感器以合適的方式凹陷到機(jī)翼的結(jié)構(gòu)中。從而解決了前述現(xiàn)有技術(shù)的與 敏感性有關(guān)的第六個缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置(60)，其特征在于，該監(jiān)控裝置 (60)包括光纖(300)，該光纖(300)包括多個傳感器(301)，每個傳感器(301)靠近該微 型激勵器(500)放置且具有作為至少一個環(huán)境參數(shù)的函數(shù)而變化的光學(xué)屬性，該監(jiān)控裝置 (60)還包括用于光纖網(wǎng)絡(luò)的輪詢裝置(62)，其包括至少一個發(fā)送器和一個接收器；以及 處理裝置(63)，其能夠調(diào)制由發(fā)送器發(fā)送的光學(xué)信號的頻率從而選擇靠近給定的該微型激 勵器(500)的傳感器(301)，并且能夠比較接收的光學(xué)信號和該微型激勵器(500)的正確操 作的模板特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置(60)，其特征在 于，該光纖(300)為單模類型，該傳感器(301)由采用了布拉格干涉網(wǎng)絡(luò)的光纖傳感器網(wǎng)絡(luò) 構(gòu)成，該處理裝置(6 比較接收的光學(xué)信號和該微型激勵器(500)的熱識別特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置(60)，其特征在 于，該光纖(300)為單模類型，該傳感器(301)由布拉格網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，該處理裝置(6 比較接 收的光學(xué)信號和該微型激勵器(500)的壓力識別特征。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置 (60)，其特征在于，該微型激勵器是等離子體合成射流微型激勵器(100，500)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置(60)，其特征在 于，該等離子體合成射流微型激勵器(100，500)包括在介電襯底(501)兩側(cè)制造的兩個平 板電極(503，505)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置(60)，其特征在 于，該光纖(300)放置于該介電襯底(501)的結(jié)構(gòu)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置(60)，其特征在 于，該光纖(300)制造在形成于該介電襯底中的腔體內(nèi)，該傳感器(301)由形成干涉網(wǎng)絡(luò)的 條紋的材料的沉積層制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置 (60)，其特征在于，該微型激勵器(500)為壓電類型的激勵器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置 (60)，其特征在于，該微型激勵器(500)為微型電動機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝 置(60)，其特征在于，該微型激勵器(500)為形狀記憶合金激勵器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝 置(60)，其特征在于，該微型激勵器(500)為人工肌肉類型激勵器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝 置(60)，其特征在于，該微型激勵器(500)形成如下不同類型的激勵器的不均勻分布等離 子體合成射流微型激勵器、壓電激勵器、微型電動機(jī)、形狀記憶合金激勵器、人工肌肉類型 激勵器。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置 (60)，其特征在于，該監(jiān)控裝置(60)包括同步裝置(63)，用于將信號的比較分析與該微型 激勵器(500)的激勵命令同步。
14.一種飛行器機(jī)翼，其特征在于，根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的監(jiān)控裝置(60)監(jiān)控放置于該機(jī)翼表面的多個激勵器，該傳感器(301)沿著位于機(jī)翼的材料中的光纖 (300)放置，每個傳感器靠近一個激勵器放置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控特別是激勵器的多個裝置的正確操作的裝置。用于監(jiān)控多個微型激勵器(500)的監(jiān)控裝置(60)，其特征在于，該監(jiān)控裝置(60)包括光纖(300)，該光纖(300)包括多個傳感器(301)，每個傳感器(301)靠近微型激勵器(500)放置且具有作為至少一個環(huán)境參數(shù)的函數(shù)而變化的光學(xué)屬性，該監(jiān)控裝置(60)還包括用于光纖網(wǎng)絡(luò)的輪詢裝置(62)，其包括至少一個發(fā)送器/接收器；以及處理裝置(63)，其能夠調(diào)制由發(fā)送器發(fā)送的光學(xué)信號的頻率從而選擇靠近給定的微型激勵器(500)的傳感器(301)，并且能夠比較接收的光學(xué)信號與微型激勵器(500)的正確操作的模板特性，并且能夠產(chǎn)生表示受監(jiān)控的微型激勵器(500)的正確操作的結(jié)果信號。本發(fā)明應(yīng)用于特別是飛行器的交通工具的健康監(jiān)控領(lǐng)域。
文檔編號G05B19/418GK102063103SQ20101055185
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者P·吉沙德 申請人:泰勒斯公司