BR112018071429B1 - Sistema de sensoriamento e método de monitorar a integridade de uma estrutura - Google Patents

Abstract

Um sistema de detecção (10) para monitorar a integridade de uma estrutura possui um primeiro e segundo canais (12 e 14) dispostos para vedar sobre uma superfície (16) da estrutura (18) para formar as respectivas primeira e segunda galerias afastadas (20 e 22). Um fluido (F1) está na primeira galeria (20) e um fluido (F2) está na segunda galeria (22).Um sistema de medição (24) mede para uma mudança em uma característica física independente de pressão: a) na primeira galeria (20); b) na segunda galeria (22); c) entre a primeira galeria (20) e a segunda galeria (22); ou d) uma combinação de dois ou mais de a), b) e c) onde a mudança é dependente de um fluxo de massa de fluido de um de, ou entre, as galerias vedadas devido à uma trinca na estrutura. A característica física independente de pressão do fluido pode ser a condutividade do fluido ou as propriedades ópticas do fluido.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de sensoriamento biestável para uma estrutura tal como, mas não limitada a uma estrutura de aeronave, um casco de uma embarcação marítima ou uma ponte. Em termos mais gerais, o sistema de sensoriamento biestável descrito é aplicável paro monitoramento estrutural incluindo detecção de trincas em estruturas.

FUNDAMENTO DA TÉCNICA

[002] A requerente desenvolveu numerosos sistemas, dispositivos e métodos para monitorar a integridade estrutural e monitorar a saúde estrutural, que podem ser utilizados, por exemplo, para detectar e / ou monitorar a propagação de trincas ou outras falhas em um componente ou estrutura. Exemplos de tais sistemas, dispositivos e métodos são o tema de várias patentes, incluindo US 5770794; US 6539776; US 6591661; US 6715365; US 6720882 e US 8353197.

[003] De um modo geral, os sistemas, dispositivos e métodos descritos nas patentes acima referenciadas são baseados no princípio da transferência de massa. O vácuo é usado para criar uma pressão diferencial entre dois canais ou galerias e a permeabilidade pneumática de uma trinca garantida induz um fluxo de gás de um canal cheio com gás à pressão atmosférica para o canal de vácuo parcialmente evacuado. Quando esse fluxo excede um limite predeterminado, uma falha é notada. Essa tecnologia é às vezes chamada de Monitoramento Comparativo de Vácuo ou “CVM”.

[004] Embora o CVM tenha sido usado e comercializado com sucesso, ele pode ter limitações em algumas situações.

[005] Por exemplo, quando usado em uma aeronave, todas as medições devem ser conduzidas enquanto a aeronave estiver no solo. Isso é referido à Inspeção Periódica. No entanto, quando no solo, a maioria dos componentes estruturais que estavam sob tensão durante o voo estão agora em compressão. A oclusão completa de trincas geralmente ocorre devido à compressão ativa de cargas estáticas. Este efeito também é observado em estruturas com seções transversais mais espessas que não estão sob cargas compressivas. Nessas aplicações, a estrutura do próprio componente exerce força suficiente para impedir a detecção precoce de trincas ou outras falhas estruturais.

[006] Para resolver as deficiências de inspeção periódica, o sensoriamento em voo foi proposto. No entanto, requisitos do ambiente como temperatura, vibração, pressão barométrica e teor de umidade tornam essa abordagem muito difícil. Além disso, é praticamente impossível manter um vácuo estável de magnitude desejada em uma atmosfera de voo de grande altitude. O sensoriamento em voo requer que os sistemas eletrônicos e uma bomba de vácuo estejam localizados em uma área aquecida da aeronave. Isso, por sua vez, exige que os tubos de medição passem através de um anteparo de pressão da aeronave para conectar os sensores eletrônico e à bomba. No entanto, os clientes indicaram que não desejam criar furos em anteparos para acomodar a tubulação. Isso restringe severamente as aplicações apenas às aplicações estruturais que são contidas dentro do corpo pressurizado da aeronave. Além disso, um modelo de fluxo contínuo desenvolvido para mitigar as limitações de desempenho da válvula torna-se altamente vulnerável ao congelamento quando os gases quentes passam através de tubos frios. Concluiu-se, portanto, que essa abordagem de monitorar uma trinca durante o ciclo estressado de uma estrutura era tão problemática quanto à abordagem de inspeção periódica.

[007] Além disso, há vários contaminantes externos que afetam a probabilidade de trinca precoce ou outra detecção de falhas. Em estruturas normais de alumínio, uma trinca irá expor uma superfície protegida à atmosfera. Imediatamente após a exposição, a corrosão começará a converter as moléculas da superfície em óxido. Este óxido irá eventualmente ocluir uma pequena trinca. Quando acoplado a ciclos de inspeção infrequentes, essa trinca pode desaparecer da detecção, evitando assim a detecção precoce. Outros contaminantes, tais como condensação, fluido de degelo, fluido hidráulico e combustível de jato, têm impactos variados no sistema, particularmente no canal que está sob vácuo. Dependendo da quantidade recebida, os impactos podem variar de um falso negativo a danos no instrumento e até uma potencial explosão. Um sistema de monitoramento estrutural que se torne significativamente contaminado pode exigir um esforço considerável para restaurar.

[008] O sistema de sensoriamento biestável presentemente descrito surge da pesquisa e desenvolvimento adicionais pela Requerente no campo da tecnologia acima.

[009] As referências acima à técnica anterior não constituem uma admissão de que a técnica faz parte do conhecimento geral comum de um versado na técnica.

[010] A referência anterior ao fundamento não se destina a limitar a aplicação do sistema de sensoriamento biestável aqui descrito.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[011] Em termos gerais, as modalidades do sistema e método revelados baseiam-se na transferência de massa de um fluido entre, pelo menos, duas galerias espaçadas. Na ausência de uma falha, a transferência de massa só pode ocorrer através de uma trinca que se propaga entre as galerias. Também um efeito do sistema e método é que o fluido que entra e flui ao longo de uma trinca, persiste ou não na estrutura onde a trinca é formada estando sob carga dinâmica ou carga estática. Assim, por exemplo, no monitoramento estrutural de um componente de uma aeronave, uma trinca que fornece um caminho de comunicação de fluxo entre duas galerias quando a aeronave está em voo (isto é, sob carga dinâmica) deve ser detectada por modalidades do sistema e método descritos quando a aeronave estiver no chão, mesmo que a trinca possa estar totalmente fechada sob carga estática devido à presença do fluido na trinca. Este sistema é dito biestável porque foi projetado para ser estável em dois modos. Comprometido e descomprometido.

[012] Em um primeiro aspecto, é descrito um sistema de sensoriamento biestável para uma estrutura do sistema compreendendo: pelo menos um primeiro canal e um segundo canal dispostos para vedar a uma superfície da estrutura para formar as respectivas primeira e segunda galerias vedadas espaçadas; um fluido contido dentro de cada uma das galerias vedadas; e um sistema de medição disposto para medir uma característica física independente de pressão (a) na primeira galeria vedada; (b) na segunda galeria vedada; c) entre diferentes galerias; ou (d) uma combinação de dois ou mais de (a), (b) e (c) onde a mudança é dependente de um fluxo de massa de fluido entre as galerias vedadas.

[013] Em uma modalidade, o sistema compreende, pelo menos, um dispositivo de sensoriamento em cada galeria, em que, o pelo menos, um dispositivo de sensoriamento está conectado ou, de outro modo, em comunicação com o sistema de medição. A natureza do, pelo menos, um dispositivo de sensoriamento é dependente da característica física a ser medida e irá variar de aplicação para aplicação, exemplos dos dispositivos de sensoriamento incluem, mas não estão limitados a, eletrodos; sensores ópticos; e acopladores magnéticos, capacitivos ou indutivos.

[014] Em uma modalidade, o sistema compreende uma pluralidade de dispositivos de sensoriamento em cada galeria.

[015] Em uma modalidade, o sistema de medição está disposto para medir uma característica física entre os respectivos dispositivos de sensoriamento em diferentes galerias.

[016] Em um segundo aspecto, é descrito o sistema de sensoriamento biestável para uma estrutura do sistema compreendendo: pelo menos um primeiro canal e um segundo canal dispostos para vedar a uma superfície da estrutura para formar as respectivas primeira e segunda galerias vedadas espaçadas; um fluido contido dentro de cada uma das galerias vedadas; uma pluralidade de dispositivos de sensoriamento em cada uma das galerias; e um sistema de medição conectado aos dispositivos de sensoriamento, o sistema de medição disposto para medir uma característica física entre os dispositivos de sensoriamento em cada uma das galerias vedadas e através dos dispositivos de sensoriamento das respectivas galerias.

[017] Em uma modalidade de qualquer aspecto, o fluido tem um diferencial de pressão em comparação com a pressão ambiente.

[018] Em uma modalidade de qualquer aspecto, podem ser fornecidas uma ou mais galerias de compensação que contenham os respectivos volumes de um fluido e estejam dispostas para isolar o fluido da superfície da estrutura, incluindo uma ou mais galerias de compensação, incluindo pelo menos um dispositivo de sensoriamento capaz de conexão com o sistema de medição.

[019] Em uma modalidade, pelo menos, uma das galerias de compensação está localizada entre a primeira e a segunda galerias.

[020] Em uma modalidade, cada uma das galerias de compensação, a primeira galeria e a segunda galeria estão dispostas para suportar substancialmente o mesmo volume de fluido.

[021] Em uma modalidade: (a) a uma ou mais galerias de compensação compreendem uma única galeria de compensação contendo um fluido que compreende uma mistura dos respectivos fluidos contidos dentro da primeira galeria e da segunda galeria; ou (b) a uma ou mais galerias de compensação compreendem uma primeira galeria de compensação contendo um volume do primeiro fluido, e uma segunda galeria de compensação contendo um volume do segundo fluido.

[022] Em uma modalidade, o sistema de medição está configurado para utilizar as medições das características físicas de fluido mantidas dentro de uma ou mais galerias de compensação para compensar os efeitos do ambiente nas medições feitas em relação à primeira e segunda galerias.

[023] Em uma modalidade de qualquer um dos aspectos, o sistema de medição está disposto para desempenhar um ciclo de medição compreendendo (a) medições das características físicas do fluido nas respectivas galerias para fornecer uma indicação de estado operacional das respectivas galerias; e em um evento de uma mudança em tais características para fornecer uma indicação da integridade da estrutura entre as galerias espaçadas; ou (b) medições das características físicas do fluido nas respectivas galerias para fornecer uma indicação do status operacional das respectivas galerias; e medições das características físicas através dos dispositivos de sensoriamento de diferentes galerias para fornecer uma indicação da integridade da estrutura entre as galerias afastadas.

[024] Em uma modalidade de um dos aspectos, a característica física é uma característica elétrica.

[025] Em uma modalidade, a característica elétrica é condutância ou impedância.

[026] Em uma modalidade, em qualquer aspecto, o fluido é um líquido eletricamente condutor.

[027] Em uma modalidade de qualquer dos aspectos, um primeiro fluido está contido dentro da primeira galeria e um segundo fluido está contido dentro da segunda galeria, em que o primeiro e o segundo fluidos são diferentes um do outro.

[028] Em uma modalidade, a característica física é a presença do primeiro fluido na segunda galeria ou do segundo fluido na primeira galeria. No entanto, em uma modalidade alternativa, a característica física é a presença de um terceiro fluido surgindo a partir de uma reação entre o primeiro fluido e o segundo fluido.

[029] Em uma modalidade, em qualquer aspecto, os dispositivos de sensoriamento compreendem eletrodos.

[030] Em uma modalidade, cada galeria compreende três eletrodos. No entanto, em uma modalidade alternativa, cada galeria pode compreender quatro eletrodos.

[031] Em uma modalidade alternativa, a característica física é uma variação em uma assinatura espectral do primeiro fluido ou do segundo fluido surgindo de uma contaminação do primeiro fluido pelo segundo fluido ou da contaminação do segundo fluido pelo primeiro fluido. Em um exemplo não limitativo desta modalidade, o primeiro fluido pode conter nanopartículas que, quando excitadas por um sinal eletromagnético, fornecem uma primeira assinatura espectral e o segundo fluido pode conter nanopartículas que, quando excitadas pelo mesmo sinal eletromagnético, fornecem uma segunda assinatura espectral diferente. No entanto, deve-se entender que as modalidades da assinatura espectral não se baseiam apenas em nanopartículas para fornecer diferenças espectrais detectáveis. Esta modalidade é aplicável a quaisquer fluidos que tenham uma resposta espectral diferente à radiação eletromagnética. Por exemplo, os fluidos podem ser ou transportar corantes líquidos. Também a radiação eletromagnética não necessita necessariamente de luz visível e pode incluir, por exemplo, radiação ultravioleta, radiação infravermelha ou um laser. Nesta modalidade, pelo menos um dispositivo de sensoriamento pode compreender um sensor óptico. A resposta espectral também pode estar relacionada a mudanças na polarização da radiação EM devido à mistura de um fluido com outro.

[032] Em um terceiro aspecto, é descrito o método de monitoramento da integridade de uma estrutura compreendendo: instalar pelo menos um primeiro canal e um segundo canal espaçado na estrutura em que uma superfície da estrutura em conjunto com os respectivos primeiro canal e segundo canal formam as respectivas primeira e segunda galerias; colocar fluidos nas cavidades; e monitorar para uma mudança em uma característica física independente de pressão nas galerias ou entre as galerias; e em que a mudança resulta de um fluxo de massa de fluido de qualquer uma das, ou entre pelo menos duas das galerias. Em uma modalidade, o monitoramento é em relação a uma característica física independente de pressão do fluido em uma ou mais das galerias.

[033] Em uma modalidade, o monitoramento é em relação a uma característica física independente de pressão medida entre pelo menos duas das galerias.

[034] Em uma modalidade, o monitoramento para uma mudança em uma característica física independente de pressão compreende o monitoramento para mudança em uma ou mais das seguintes: (a) uma característica elétrica; (b) uma característica química; e (c) uma característica óptica, de um fluido em uma ou mais das galerias.

[035] Em uma modalidade, o método compreende: instalar uma ou mais galerias de compensação perto de pelo menos uma das primeira e segunda galerias e em isolamento fluido da superfície da estrutura; colocar um fluido em uma ou mais galerias de compensação; e monitorar para uma mudança na mesma característica física independente de pressão do fluido em uma ou mais galerias de compensação como nas primeira e segunda galerias.

[036] Em uma modalidade, colocar fluidos nas cavidades compreende colocar um primeiro fluido na primeira cavidade e um segundo fluido na segunda cavidade, em que o primeiro fluido é diferente do segundo fluido.

[037] Em uma modalidade, o monitoramento compreende o monitoramento da presença do primeiro fluido na segunda galeria ou do segundo fluido na primeira galeria.

[038] Em uma modalidade, o monitoramento compreende o monitoramento da presença de um terceiro fluido derivado da mistura do primeiro fluido com o segundo fluido.

[039] Em uma modalidade, colocar fluidos nas cavidades compreende colocar um primeiro fluido transportando nanopartículas de uma primeira assinatura espectral na primeira cavidade e colocar um segundo fluido transportando nanopartículas de uma segunda assinatura espectral diferente na segunda cavidade.

[040] Em um quarto aspecto, é descrito um sistema de sensoriamento biestável para uma estrutura, o sistema compreendendo: pelo menos um primeiro canal e um segundo canal dispostos para vedar a uma superfície da estrutura para formar as respectivas primeira e segunda galerias vedadas espaçadas; um fluido contido dentro de cada uma das galerias vedadas; uma pluralidade de sensores em cada uma das galerias; e um sistema de medição conectado aos sensores, o sistema de medição disposto para medir uma mudança em uma característica física independente de pressão entre os sensores (a) na primeira galeria fechada; (b) na segunda galeria fechada; c) em diferentes galerias; ou (d) uma combinação de dois ou mais de (a), (b) e (c), onde a mudança é dependente de um fluxo de massa de fluido entre as galerias vedadas ao longo de uma trinca formada na estrutura entre a primeira e a segunda galerias.

[041] Em um quinto aspecto é descrito um sistema de sensoriamento biestável para uma estrutura do sistema compreendendo: pelo menos um primeiro canal e um segundo canal dispostos para vedar a uma superfície da estrutura para formar as respectivas primeira e segunda galerias vedadas espaçadas; um fluido contido dentro de cada uma das galerias vedadas; uma pluralidade de sensores em cada um dos canais; e um sistema de medição conectado aos sensores, o sistema de medição disposto para medir uma característica física entre os sensores em cada uma das galerias vedadas e através dos sensores das respectivas galerias.

[042] Em um sexto aspecto é descrito um sistema de sensoriamento biestável para uma estrutura do sistema compreendendo: pelo menos um primeiro canal e um segundo canal dispostos para vedar a uma superfície da estrutura para formar as respectivas primeira e segunda galerias vedadas espaçadas; um primeiro fluido contido dentro da primeira galeria e um segundo fluido diferente contido dentro da segunda galeria; uma pluralidade de sensores em cada um dos canais; e um sistema de medição conectado aos sensores, o sistema de medição disposto para medir uma característica física entre os sensores em cada uma das galerias vedadas e fornecer uma indicação de um defeito na estrutura após a detecção de uma variação nas características físicas em um ou em ambas as primeira e segunda galerias.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[043] Não obstante quaisquer outras formas que possam cair dentro do sistema e método como estabelecido no sumário, modalidades específicas serão agora descritas, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos de cobertura nos quais: A figura 1 é uma representação esquemática de um bloco de sensor que pode ser incorporado em uma modalidade do sistema de sensoriamento biestável descrito e método associado de monitorar a integridade da estrutura; A figura 2 é uma vista da seção A - A do sensor mostrado na figura 1; A figura 3 é uma representação esquemática das galerias incorporadas em uma modalidade do sistema de sensoriamento, quando um sistema de medição incorporado no sistema de sensoriamento depende de medições de condutância elétrica para fornecer uma indicação da integridade da estrutura; A figura 4 é um circuito elétrico equivalente das galerias mostradas na figura 3, quando uma trinca se propaga entre as galerias e facilita o fluxo de massa de fluido entre as galerias; A figura 5 é uma representação esquemática de medições de condutância feitas para determinar a existência ou não de uma trinca em uma superfície da estrutura que se estende entre a primeira e a segunda galerias mostradas na figura 3; A figura 6 é uma representação esquemática de uma galeria do sensor mostrado na figura 1, que utiliza dois dispositivos de sensoriamento; A figura 7 é uma representação esquemática de uma galeria do sensor mostrado na figura 1, que utiliza três dispositivos de sensoriamento; A figura 8 é uma representação esquemática de uma galeria do sensor mostrado na figura 1, que utiliza quatro dispositivos de sensoriamento; A figura 9 é uma representação esquemática de uma configuração do dispositivo de sensoriamento interdigitado que pode ser incorporada em qualquer modalidade do sistema de sensoriamento biestável descrito e método associado de monitorar a integridade de uma estrutura; A figura 10 é uma representação esquemática de um bloco de sensor que pode ser incorporado em uma segunda modalidade do sistema descrito mostrado, que difere do bloco mostrado na figura 1 pela inclusão de uma galeria de compensação; A figura 11 é uma representação esquemática de uma terceira modalidade do sistema de sensoriamento biestável descrito e método associado de monitorar a integridade da estrutura na qual uma variação em uma característica independente de pressão de um fluido em qualquer um ou ambos da galeria de sensoriamento, mas não uma variação medida entre as galerias é usada para sentir a existência de uma trinca que se estende entre as galerias; e A figura 12 é uma representação esquemática da quarta modalidade do sistema de sensoriamento biestável descrito, utilizando uma pluralidade de sensores conectados, semelhantes aos da figura 11, mas conectados em conjunto de uma maneira em série.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES ESPECÍFICAS

[044] As figuras 1 e 2 ilustram componentes de uma modalidade do sistema de sensoriamento biestável descrito (BSS - Biestable Sensing System) 10. O BSS 10 nesta modalidade tem um primeiro canal 12 e um segundo canal 14 que estão dispostos para vedar sobre uma superfície 16 de uma estrutura 18. Quando vedado sobre a estrutura 18, os primeiro e segundo canais 12 e 14 formam as respectivas primeira e segunda galerias 20 e 22. Um fluido F1 está na primeira galeria 20 e um fluido F2 está na segunda galeria 22. Como explicado mais tarde abaixo em algumas modalidades, o fluido F1 é o mesmo que o fluido F2. Contudo, em outras modalidades, os fluidos F1 e F2 são diferentes um do outro. O BSS 10 também tem um sistema de medição 24 que está disposto para medir uma mudança em uma característica física independente de pressão: a) na primeira galeria 20, b) na segunda galeria 22, c) entre a primeira galeria 20 e a segunda galeria 22, ou d) uma combinação de dois ou mais de a), b) e c).

[045] De modo a facilitar a medição das características físicas independentes da pressão, as modalidades do BSS 10 podem incorporar pelo menos um dispositivo de sensoriamento em cada galeria que esteja conectado ao sistema de medição 24. Tal como explicado em maior detalhe abaixo, os dispositivos de sensoriamento podem estar na forma de, mas não limitada a, por exemplo, eletrodos ou sensores ópticos.

[046] Na modalidade mostrada na figura 1, existem dois dispositivos de sensoriamento 26 e 28 na primeira galeria 20 e dois dispositivos de sensoriamento 30 e 32 na galeria 22. Os dispositivos de sensoriamento podem, mas não necessariamente precisam, estar em contato físico direto com o fluido nas galerias 20, 22. Por exemplo, pode haver acoplamento magnético, capacitivo ou indutivo entre os dispositivos de sensoriamento e o fluido.

[047] O BSS 10 na modalidade da figura 1 os canais 12 e 14 são formados em um bloco de sensor 34. Os dispositivos de sensoriamento 26, 28, 30 e 32 são convenientemente embebidos no bloco 34. Adicionalmente, as respectivas orientações 26L, 28L, 30L e 32L podem ser embutidos, mas também se estendem a partir do bloco do sensor 34 para facilitar a conexão às respectivas orientações 36, 38, 40 e 42 do sistema de medição 24.

[048] Na modalidade do BSS 10 mostrada nas figuras 1 e 2, o fluido F1 e o fluido F2 podem ser os mesmos e cada um pode compreender um líquido eletricamente condutor. Também nesta modalidade, os dispositivos de sensoriamento 26, 20, 30 e 32 são eletrodos simples.

[049] Com referência à figura 3 o sistema de medição 24 está agora disposto e / ou operado para medir a característica física da condutância elétrica (ou impedância) das galerias 20 e 22. (É claro que é assumido que o bloco do sensor 34 é vedado sobre uma superfície não condutora 16. Se a superfície 16 for condutora (por exemplo, devido a ser feita a partir de um material condutor), então é aplicada uma camada isolante não condutora entre o bloco 34 e uma superfície 16.)

[050] O sistema de medição 24 irá medir uma condutância G1 na galeria 20 e uma condutância G2 na galeria 22. O valor preciso da condutância medida não é significativo. O sistema de medição 24 pode ser operado seletivamente para efetuar estas medições: periodicamente, por exemplo, mas não limitado a cada segundo ou cada minuto ou cada 10 minutos; continuamente; ou sob demanda. Uma medição substancialmente constante da condutância G1 e G2 em cada período de medição indica uma continuidade e integridade das galerias 20 e 22.

[051] A figura 4 ilustra a disposição das galerias 20 e 22 mostradas nas figuras 1 a 3, mas onde uma trinca 44 se propagou entre as galerias 20 e 22. A trinca 44 fornece um canal de comunicação entre as galerias 20 e 22 particularmente quando a estrutura 16 está sob carga dinâmica. Sob tal carga dinâmica, a trinca 44 é altamente suscetível de se abrir e fechar continuamente e, consequentemente, de atuar como uma bomba peristáltica para auxiliar na transferência dos fluidos F1 e F2 entre as galerias 20 e 22.

[052] Nesta modalidade do BSS 10, o sistema de medição 24 não mede apenas as características físicas de condutância em cada uma das galerias 20 e 22, mas também pode medir a condutância elétrica entre as galerias 20 e 22. Isto pode ser conseguido tomando uma medição de condutância entre os eletrodos 26 e 32; ou entre os eletrodos 22 e 28; ou ambos.

[053] Quando não há trinca 44, ou pelo menos nenhuma trinca 44 de comprimento suficiente para se estender entre e romper as galerias 20 e 22, as medidas de condutância entre as galerias 20 e 22 serão zero. No entanto, uma medição de condutância não nula entre as galerias 20 e 22 fornece uma indicação da existência da trinca 44. A medição de condutância não nula deve ou pelo menos é altamente provável que também seja registrada sob condição de carga estática porque o fluido F1, F2 permanecerá na trinca 44 mesmo quando fechada, provendo um caminho de condutância entre as galerias 20 e 22. Isto fornece o aspeto "biestável" do sistema e método descritos, em que o sistema é estável em dois modos, independentemente das condições de carga. O BSS 10 irá fornecer uma leitura indicativa da existência de uma trinca entre as duas galerias 20 e 22, independentemente da trinca 44 estar aberta ou fechada.

[054] A figura 1 mostra o bloco de sensor 34 perto de um fixador tal como um rebite 35. A trinca 44a mostrada estendendo-se a partir do fixador 35 para a galeria 22. Isto pode orientar a um fluxo de fluido F2 da galeria 22 ao longo da trinca 44 em direção ao fixador 35. Como um resultado, as medições de condutância entre os eletrodos 30 e 32 na galeria 22 podem mudar devido a uma concentração diminuída do fluido F2. O BSS 10 é capaz de medir e comparar essa mudança a um limite. Será reconhecido que esta mudança pode ser a indicação de uma trinca 44a ou mesmo uma falha tal como uma separação ou perda de vedação entre o canal 14 e a superfície 16. Esta última pode ser considerada como uma indicação “falso positiva” de uma trinca. No entanto, se não houver mudança na medição de condutância dentro da galeria 20 e, mais particularmente, nenhuma mudança na medição de condutância entre as galerias 20 e 22 (ou seja, entre o eletrodo 26 e o eletrodo 32; ou eletrodo 32 e eletrodo 28), o BSS 10 não irá fornecer uma indicação de uma trinca de um comprimento ou configuração suficiente para fornecer um caminho de comunicação entre as galerias 20 e 22.

[055] Na modalidade acima descrita, o BSS 10 é descrito como possuindo quatro dispositivos de sensoriamento 26, 28, 30 e 32, cada um na forma de eletrodos. No entanto, um ou mais eletrodos de referência também podem ser fornecidos como é bem entendido na técnica para compensar o efeito dos orientadores entre o sistema de medição 24 e os eletrodos 26, 28, 30 e 32. Isto é explicado em maior detalhe com referências às figuras anexas 6 a 8.

[056] A figura 6 representa uma única galeria 20 com os eletrodos 26 e 28 perto das extremidades opostas da galeria 20. Esta é a disposição descrita acima no BSS 10 descrita em relação às figuras 1 a 5. É bem conhecido nas técnicas de medição que ao medir as características elétricas tal como condutância ou impedância o próprio dispositivo de medição em si e em particular os orientadores ou condutores que conectam o dispositivo de medição a um componente cuja condutância ou resistência está sendo medida podem ter um impacto significativo na medição atual. Por exemplo, se alguém está tentando obter medidas de resistência de, digamos, frações de um ohm e as orientações usadas no sistema de medição tendo uma resistência da mesma ordem de magnitude ou até mesmo uma ou duas ordens de magnitude menor, a resistência de orientação irá corromper a medição de resistência real se for descompensada.

[057] Além disso, as medições eletroquímicas são geralmente de alta impedância. O uso de eletrodos de compensação compensa o sistema de medição dos efeitos encontrados em uma interface entre a condução metálica em um fio e a condução iônica eletroquímica do eletrólito (fluido). Normalmente, o maior efeito é chamado de dupla camada, que é uma região deletada de íons finos na interface eletrodo-fluido. O efeito da dupla camada é capacitivo. Métodos impedimétricos, como voltametria e amperometria, são impedidos por essa capacitância. A inserção dos eletrodos de compensação neste sistema corrige o sinal aplicado, provendo um feedback aos amplificadores. Para EIS (espectrometria de eletroimpedância) e medições de resistência de CA isso pode não ser necessário, pois a natureza de um sinal de CA permitirá que ele passe através da capacitância formada pela camada dupla.

[058] A figura 7 representa uma variação na modalidade do BSS 10 onde um dispositivo de sensoriamento de compensação adicional na forma do eletrodo 27 é colocado na galeria 20 perto do eletrodo 26. Em tal variação, um dispositivo de sensoriamento de compensação adicional semelhante seria colocado na galeria 22.

[059] A figura 8 representa uma variação adicional na modalidade do BBS 10, onde um segundo dispositivo de sensoriamento de compensação na forma do eletrodo 29 é colocado na galeria 20 perto do eletrodo 28. Nesta variação, a galeria 22 também será fornecida com dois dispositivos / eletrodos de sensoriamento de compensação.

[060] Os eletrodos 26, 28, 30 e 32 podem consistir em fios formados ou regiões metalizadas. Além disso, em vez de os eletrodos serem formados como um único ponto ou eletrodo em tira, eles podem ser dispostos para fornecer medições baseadas em área, tal como mostrado na figura 9. Aqui, cada um dos eletrodos é interdigitado para fornecer uma medição em uma área substancial das respectivas galerias ao invés de simplesmente em extremidades opostas. Por exemplo, o eletrodo 26 compreende um barramento Ba que se estende ao longo do comprimento da galeria 20 e uma pluralidade de ramos perpendiculares conectados 46. O eletrodo 28 é formado com um barramento Bb que se estende ao longo do comprimento da galeria 20 paralela mas espaçada do barramento Ba e possuindo uma pluralidade de ramos perpendiculares conectados 48. Os ramos 46 e 48 intercalam um com o outro ao longo de uma parte substancial do comprimento da galeria 20.

[061] De modo semelhante, os eletrodos 30 e 32 são fornecidos com as respectivas barras Bc e Bd com os correspondentes ramos perpendiculares conectados 50 e 52.

[062] A figura 10 representa outra modalidade do sistema de sensoriamento biestável designada como 10' que difere do BSS 10 apenas por meio da inclusão de uma galeria de compensação 56 estar localizada perto das galerias 20 e 22. A galeria 56 é também ilustrada em linha fantasma na figura 2. (Enquanto apenas uma galeria de compensação 56 é mostrada nesta modalidade, como explicado mais tarde, outras modalidades podem compreender mais do que uma galeria de compensação). A galeria 56 contém um volume do fluido F1, F2, ou uma sua mistura e é isolada da superfície 16 da estrutura 18. Portanto, a galeria 56 não é afetada pela existência ou propagação da trinca 44a.

[063] A galeria de compensação 56 é também fornecida de dispositivos / eletrodos de sensoriamento 57 e 59 de configuração idêntica aos das galerias 20 e 22. As medições de continuidade serão feitas com a mesma característica física independente de pressão na galeria 56 como nas galerias 20 e 22. O objetivo da galeria de compensação 56 é permitir a compensação por efeitos do ambiente na medição da compensação de característica física independente de pressão. Estes efeitos do ambiente podem incluir, por exemplo, mudanças na temperatura. Tais mudanças podem, por exemplo, resultar em uma mudança no nível de energia do fluido nas galerias 20 e 22. Entretanto, a mesma mudança também será esperada na galeria de compensação 56. Qualquer mudança detectada na galeria de compensação 56 é subtraída de qualquer mudança detectada durante medições de continuidade das principais galerias de sensoriamento 20 e 22.

[064] Portanto, se as medições de continuidade indicam uma mudança em uma característica física em uma ou ambas as galerias 20 e 22 e a mesma mudança é detectada na galeria de compensação 56, que como mencionado anteriormente é fisicamente isolada da superfície 16, então é altamente provável que a mudança se deve aos efeitos do ambiente e não à existência de uma trinca 44.

[065] A galeria de compensação 56 deve preferencialmente ter as mesmas características físicas e configuração que as galerias 20 e 22. Ou seja, a galeria 56 deve ter o mesmo comprimento, largura e profundidade das galerias 20 e 22. Também a galeria de compensação 56 deve ser preferencialmente colocalizada com as galerias 20 e 22. Em um exemplo, a galeria de compensação 56 pode estar entre as galerias 20 e 22. Também a galeria 56 deve conter o mesmo volume de fluido que as galerias 20 e 22 e à mesma pressão.

[066] Quando o fluido F1 e F2 são os mesmos, então a galeria 56 também conterá o mesmo fluido. No caso dos fluidos F1 e F2 serem diferentes (por exemplo, como descrito em modalidades posteriores), existem duas opções para a galeria de compensação 56. Em uma primeira opção, a galeria 56 pode ser cheia com uma mistura igual dos fluidos F1 e F2. No entanto, em uma segunda opção, a galeria de compensação 56 pode ser uma das duas galerias de compensação, uma contendo o fluido F1 e a outra contendo o fluido F2.

[067] As modalidades do BSS 10 e BSS 10' podem ser classificadas como modalidades de "condutância" por se basearem em uma medida de condutância elétrica entre as galerias 20 e 22 (isto é, a partir de um eletrodo em uma galeria para outro eletrodo na outra galeria) para fornecer uma indicação da existência de uma trinca 44. No entanto, outras modalidades do BSS 10 podem utilizar características físicas independentes de pressão alternativas para sensorear a existência de uma trinca 44. Tais características podem requerer a medição apenas dentro das galerias específicas, em vez dentre as galerias. Exemplos destas modalidades são uma modalidade de "contaminação" e uma modalidade de "reação", ambas as quais são explicadas abaixo.

[068] Nas modalidades de contaminação do BSS 10, os fluidos F1 e F2 são diferentes um do outro. Nestas modalidades, o sistema de medição 24 está disposto para sensorear a contaminação de um dos fluidos por outro dos fluidos. Uma assinatura química é gerada e verificada para os fluidos F1 e F2 durante as partes de continuidade de um ciclo de medição do sistema de medição 24. A detecção da assinatura química do fluido F1 na segunda galeria 22 ou, inversamente, a detecção da assinatura química do fluido F2 na primeira galeria 20 surge a partir de uma transferência de massa do fluido de uma galeria para a outra galeria. Na ausência de uma falha no BSS 10, isto é indicativo de uma trinca 44 que se estende entre as galerias 20 e 22. Tal trinca 44 fornece um caminho de comunicação entre as galerias 20 e 22 para permitir o fluxo dos fluidos F1 e F2. Em particular, a abertura e o fechamento naturais de uma ponta de trinca e uma carga dinâmica com a ação capilar dos fluidos irão fornecer força motriz para os fluidos.

[069] Opcionalmente, os fluidos F1 e F2 nas galerias 20 e 22, respectivamente, podem também estar sob um diferencial de pressão referenciado à pressão ambiente. Em diferentes circunstâncias e aplicações, isso pode ser um diferencial positivo ou negativo. Na presente modalidade, um diferencial positivo ou pré-carga é aplicado aos fluidos F1, F2 para auxiliar ainda mais a facilitação do fluxo de massa do fluido a partir de uma galeria para a outra. Em uma modalidade alternativa, pode haver um diferencial de pressão de fluido entre as galerias 20, 22. Por exemplo, a pressão de fluido em uma galeria que é a mais próxima de um possível local de iniciação da trinca pode ser maior do que a pressão de fluido em uma galeria adjacente mais espaçada do local de iniciação.

[070] Nas modalidades de contaminação, podem ser utilizadas técnicas de medição eletroquímicas padrão, tais como espectroscopia de impedância, amperométrica e voltamétrica. Assim, modalidades do sistema e método descritos não estão limitadas às medições elétricas descritas em relação à modalidade mostrada nas figuras 1 a 9. Deve também ser entendido que, como resultado, as modalidades do sistema e método descritos não são limitadas a depender de medições de uma característica física entre as galerias 20 e 22. Medições dentro das galerias 20 e 22 sozinhas podem ser utilizadas em várias modalidades para fornecer a indicação da existência de uma trinca 44 que se estende entre as galerias 20 e 22. Técnicas ópticas envolvendo absorção e / ou fluorescência também podem ser empregadas.

[071] As figuras 11 e 12 ilustram uma modalidade do BSS 10’’ que se baseia na detecção de características ópticas de fluidos dentro das galerias para fornecer uma indicação da existência de uma trinca 44 na estrutura 18. Um benefício desta modalidade é que não requerem que sinais elétricos sejam comunicados entre o sistema de medição 24 e as galerias 20, 22. Pelo contrário, podem ser usados sinais ópticos. Isso pode ser de grande benefício onde o monitoramento estrutural é necessário em regiões onde o uso de sinais elétricos pode ser perigoso. Exemplos disso incluem tanques de combustível na aeronave e reatores em fábricas de produtos químicos.

[072] Com referência ao BSS 10'' da figura 11, as galerias 20 e 22 são cheias com um líquido contendo nanopartículas fluorescentes. As nanopartículas nas respectivas galerias estão dispostas para fluorescer em diferentes comprimentos de onda. Por exemplo, o fluido F1 na galeria 20 pode ter nanopartículas fluorescentes que fluorescem nos comprimentos de onda vermelhos, enquanto o fluido F2 na galeria 22 pode ter nanopartículas que fluorescem em comprimentos de onda verdes. Nesta modalidade, os dispositivos de sensoriamento 26 e 28 estão na forma de detectores ópticos. Será notado que, em contraste com as modalidades anteriores, cada galeria tem apenas um detector único. No entanto, além disso, cada galeria é também dotada com uma entrada / excitador óptico 60 que irradia os fluidos F1, F2 com radiação óptica de uma largura de banda que pelo menos se estende entre e inclui aqueles que causam fluorescência das nanopartículas em ambos os fluidos F1, F2. Os detectores ópticos 26, 28 são acoplados por fibras ópticas ao sistema de medição 24.

[073] Durante a calibração inicial do BSS 10'' o sistema de medição 24 irá adquirir uma assinatura óptica para cada uma das galerias 20 e 22. Quando o BSS 10'' estiver em operação, o sistema de medição 24 fará medições periódicas de resposta óptica à entrada óptica 60 e compara isso com as respectivas assinaturas. As medições periódicas do sistema 24 operam simultaneamente como medições de continuidade para cada uma das galerias 20, 22, bem como medições de detecção de trincas. Uma expectativa durante a medição de continuidade é que se houver um vazamento nas galerias devido, por exemplo, a uma separação parcial do bloco do sensor 34 da superfície 18, então haverá uma atenuação na resposta óptica sem uma mudança no comprimento de onda.No entanto, no caso de uma trinca 44 se propagar de modo a fornecer comunicação fluida entre as galerias 20 e 22, a resposta óptica esperada será uma mudança detectada no comprimento de onda fluorescente em uma ou em ambas as galerias 20 e 22, surgindo da contaminação de um fluido por outro.

[074] A figura 12 ilustra uma outra modalidade do BSS designado como 10''', que é uma derivação e extensão do BSS 10''. No BSS 10'' uma pluralidade de blocos de sensor 34 é acoplada ao sistema de medição 24. Cada bloco de sensor 34 tem uma galeria 22 que contém nanopartículas fluorescentes, com diferentes galerias 22 contendo nanopartículas que fluorescem em diferentes comprimentos de onda. Cada bloco 34 também tem uma galeria 20 que contém um fluido de suspensão limpo. As galerias 20 são agrupadas de uma maneira em série. O fluido nas galerias 20 é circulado através dos conduítes 62 e 64 através do sistema de medição 24. As galerias 22 nos respectivos blocos de sensor 34 podem ser espectralmente codificados com nanopartículas fluorescentes exclusivas do bloco de sensor específico e a sua localização.

[075] A entrada / excitador espectral 60 transmite o comprimento de onda excitante para cada uma das galerias 22 através de um esqueleto de fibra óptica excitador 66. A resposta óptica ao comprimento de onda excitante é transmitida ao sistema de medição 24 através de um esqueleto de fibra ótica de verificação 68. O sistema de medição 24 está disposto para medir a resposta óptica do fluido de suspensão limpo a ser circulado através das galerias 20. Se esta resposta incluir componentes espectrais com comprimentos de onda correspondentes à resposta esperada das nanopartículas fluorescentes, pode-se concluir que existe uma trinca. A localização da trinca pode ser isolada para a localização do bloco de sensor 34 possuindo a galeria 22 que contém as nanopartículas que fornecem a resposta espectral correspondente.

[076] Nas modalidades da "reação" do BSS 10 os fluidos F1 e F2 são diferentes um do outro e dispostos de modo que seja produzido um terceiro fluido quimicamente distinto F3 quando os produtos químicos F1 e F2 entram em contato entre si. O sistema de medição 24 está preparado para sensorear o fluido F3 (para além de monitorar os fluidos F1 e F2 pelo menos para a medição da integridade). Uma mudança na concentração do fluido F1 ou F2 pode ser indicativa de: o começo e a propagação inicial de uma trinca; ou uma separação do bloco de sensor 34 da superfície 18. No entanto, a detecção do fluido F3 é provavelmente indicativa de uma propagação de trincas entre as galerias 20 e 22 permitindo a mistura do fluido F1 e F2.

[077] Embora modalidades específicas do sistema de monitoramento biestável e o método associado de monitoramento estrutural tenham sido descritas em detalhe, deve ser apreciado que o sistema e o método podem ser incorporados em muitas outras formas. Por exemplo, em cada uma das modalidades dos blocos de sensor 34 foram mostrados cada um com apenas duas galerias de sensores 20 e 22. Contudo, os blocos de sensor 34 podem ter mais galerias de sensores. Isso permite o monitoramento da propagação de trinca e taxa de propagação por um comprimento maior do que o que pode ser alcançado por ter apenas duas galerias de sensores. Além disso, as galerias de sensores 20 e 22 são mostradas como sendo configuradas como galerias retas. No entanto, as galerias podem ter outras configurações, como círculos concêntricos. Isto requer, obviamente, uma reconfiguração dos blocos de sensor 34 correspondentes. Tais blocos de sensor podem ser dimensionados para ter uma abertura central que pode ser colocada em torno de um recurso tal como um cabeçote de um fixador em uma estrutura. Deste modo, as trincas podem ser detectadas irradiando em qualquer direção a partir do cabeçote do fixador ou de outro elemento central, dispositivo ou estrutura.

[078] Nas reivindicações deste pedido e na descrição da invenção, exceto onde o contexto exigir de outra forma devido a linguagem expressa ou implicação necessária, as palavras "compreendem" ou variações tais como "compreende" ou "compreendendo" são usadas em um sentido inclusivo , isto é, para especificar a presença das características indicadas, mas não para impedir a presença ou adição de características adicionais em várias modalidades do sistema e método descritos.

Claims (27)

1. Sistema de sensoriamento (10) para detecção de uma trinca (44) em uma estrutura (18), o sistema (10) caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um primeiro canal (12) e um segundo canal (14) dispostos para vedar a uma superfície (16) da estrutura (18) para formar respectivas primeira e segunda galerias vedadas espaçadas (20, 22); um fluido (F1, F2) contido dentro de cada uma das galerias vedadas (20, 22); e um sistema de medição (24) disposto para medir para uma mudança em uma característica física independente de pressão (a) na primeira galeria vedada (20); (b) na segunda galeria vedada (22); (c) através ou entre diferentes galerias (20, 22); ou (d) uma combinação de dois ou mais de (a), (b) e (c), em que o fluido é um líquido eletricamente condutor ou um líquido contendo nanopartículas fluorescentes e onde a mudança é dependente de um fluxo de massa do líquido de uma das, ou entre, as galerias vedadas através de uma trinca (44) sobre ou na estrutura (18); e em que o sistema de sensoriamento (10) é estável em dois modos, independentemente das condições de carga sobre a estrutura (18), os dois modos sendo um modo comprometido e um modo descomprometido.

2. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos um dispositivo de sensoriamento (26, 28, 30, 32) em cada uma das galerias, o pelo menos um dispositivo de sensoriamento em comunicação com o sistema de medição (24) e disposto para sensorear ou permitir o sensoriamento da característica física independente de pressão.

3. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de dispositivos de sensoriamento (26, 28, 30, 32) em cada galeria.

4. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de medição (24) está disposto para medir a característica física independente de pressão entre os respectivos dispositivos de sensoriamento em diferentes galerias (20, 22).

5. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o líquido tem um diferencial de pressão em comparação com a pressão ambiente.

6. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais galerias de compensação (56) em que a uma ou mais galerias de compensação (56) contém um volume de um líquido e está disposta para isolar o líquido da superfície (16) da estrutura (18), a uma ou mais galerias de compensação (56) incluindo adicionalmente, pelo menos, um dispositivo de sensoriamento (57, 59) capaz de conexão com o sistema de medição (24).

7. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma das galerias de compensação (56) está localizada entre a primeira e segunda galerias (20, 22).

8. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que cada uma das galerias de compensação (56), a primeira galeria (20) e a segunda galeria (22) estão dispostas para manter o mesmo volume de líquido.

9. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que: (a) a uma ou mais galerias de compensação (56) compreende uma única galeria de compensação contendo um volume de líquido que compreende uma mistura dos respectivos líquidos contidos dentro da primeira galeria (20) e da segunda galeria (22); ou (b) a uma ou mais galerias de compensação (56) compreende uma primeira galeria de compensação contendo um volume do primeiro líquido, e uma segunda galeria de compensação contendo um volume do segundo líquido.

10. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que o sistema de medição (24) está disposto para utilizar medições da característica física do líquido mantido dentro de uma ou mais galerias de compensação (56) para compensar os efeitos do ambiente nas medições feitas em relação às primeira e segunda galerias (20, 22).

11. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o sistema de medição (24) está disposto para realizar um ciclo de medição compreendendo (a) medições das características físicas do líquido nas respectivas galerias para fornecer uma indicação do estado operacional das respectivas galerias; e em um evento de uma mudança em tais características para fornecer uma indicação de integridade da estrutura (18) entre as galerias espaçadas; ou (b) medições das características físicas do líquido nas respectivas galerias para fornecer uma indicação de status operacional das respectivas galerias; e medições das características físicas através dos dispositivos de sensoriamento de diferentes galerias para fornecer uma indicação de integridade da estrutura (18) entre as galerias espaçadas.

12. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o líquido é um líquido eletricamente condutor e a característica física independente de pressão é uma característica elétrica.

13. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a característica elétrica é condutância ou resistência.

14. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que um primeiro líquido (F1) está contido dentro da primeira galeria (20) e um segundo líquido (F2) está contido dentro da segunda galeria (22), em que o primeiro e o segundo líquidos são diferentes um do outro.

15. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a característica física independente de pressão é a presença de: (a) o primeiro líquido (F1) na segunda galeria (22); ou (b) o segundo líquido (F2) na primeira galeria (20); ou (c) um terceiro líquido surgindo de uma reação entre o primeiro líquido e o segundo líquido.

16. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 12, 13 ou 15, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de sensoriamento (26, 28, 30, 32) compreendem eletrodos.

17. Sistema de sensoriamento (10), de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que cada galeria compreende três eletrodos ou quatro eletrodos (26, 27, 28, 29).

18. Sistema de sensoriamento (10’’, 10’’’), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o líquido é um líquido contendo nanopartículas fluorescentes e a característica física independente de pressão é uma variação em uma assinatura espectral do primeiro líquido ou do segundo líquido, surgindo de uma contaminação do primeiro líquido pelo segundo líquido ou da contaminação do segundo líquido pelo primeiro líquido.

19. Sistema de sensoriamento (10’’, 10’’’), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o primeiro líquido contém nanopartículas que quando excitadas por um sinal eletromagnético fornecem uma primeira assinatura espectral e em que o segundo líquido contém nanopartículas que quando excitadas pelo mesmo sinal eletromagnético fornecem uma segunda assinatura espectral diferente.

20. Sistema de sensoriamento (10’’, 10’’’), de acordo com a reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de sensoriamento compreende um sensor óptico.

21. Método de monitorar a integridade de uma estrutura (18) caracterizado pelo fato de que compreende: instalar pelo menos um primeiro canal (12) e um segundo canal (14) espaçado na estrutura (18), em que uma superfície (16) da estrutura (18) em conjunto com o primeiro canal (12) e o segundo canal (14) formam respectivas primeira e segunda galerias (20, 22); colocar fluidos (F1, F2) nas galerias; e monitorar para uma mudança em uma característica física independente de pressão nas galerias ou entre as galerias; e em que a mudança surge a partir de um fluxo de massa de fluido de qualquer um ou entre pelo menos das duas galerias; em que os fluídos são líquidos eletricamente condutores ou líquidos contendo nanopartículas fluorescentes e onde a mudança é dependente de um fluxo de massa do líquido de uma das, ou entre, as galerias vedadas através de uma trinca (44) sobre ou na estrutura (18); e em que o monitoramento é estável em dois modos, independentemente das condições de carga sobre a estrutura (18), os dois modos sendo um modo comprometido e um modo descomprometido.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o monitoramento é em relação a uma característica física independente de pressão: do líquido em uma ou mais das galerias; ou, medida entre pelo menos duas das galerias (20, 22).

23. Método, de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que os líquidos são eletricamente condutores e o monitoramento para uma mudança em uma característica física independente de pressão compreende o monitoramento para mudança em uma ou mais de: (a) uma característica elétrica; (b) uma característica eletroquímica; e (c) uma característica óptica, de um líquido em uma ou mais das galerias (20, 22).

24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 23, caracterizado pelo fato de que compreende: instalar uma ou mais galerias de compensação (56) perto de pelo menos uma das primeira e segunda galerias (20, 22) e em isolamento fluido da superfície (16) da estrutura (18); colocar um líquido na uma ou mais galerias de compensação (56); e monitorar para uma mudança na mesma característica física independente de pressão do líquido na uma ou mais galerias de compensação (56) como nas primeira e segunda galerias (20, 22).

25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 24, caracterizado pelo fato de que colocar líquidos nas galerias compreende colocar um primeiro líquido (F1) na primeira galeria (20) e um segundo líquido (F2) na segunda galeria (22), em que o primeiro líquido (F1) é diferente do segundo líquido (F2).

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o monitoramento compreende o monitoramento para presença de: o primeiro líquido (F1) na segunda galeria (22) ou do segundo líquido (F2) na primeira galeria (20); ou um terceiro líquido derivado da mistura do primeiro líquido com o segundo líquido.

27. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 26, caracterizado pelo fato de que a colocação de líquidos nas galerias compreende a colocação de um primeiro líquido (F1) transportando nanopartículas de uma primeira assinatura espectral na primeira galeria (20) e a colocação de um segundo líquido (F2) transportando nanopartículas de uma segunda assinatura espectral diferente na segunda galeria (22).

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