JPH05215705A - 構造的健全状態のモニタリング及び査定に適合する回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】構造物の表面の歪およびクラックを検出するた
めの構造監視システムを提供することを目的とする。 【構成】歪、クラックおよびアコ−スティック・エミッ
ションを応用した構造健全性監視回路は、最下層（１
３）と最上層（３９）との間に挟まれたクラック検出ト
レース（２１、２３、２５）を有するひずみゲ−ジ（１
１）を含む。ひずみゲ−ジ（１１）は、監視されるべき
飛行機の表面に取り付けられている。いかなる応力も、
また歪およびクラックから直接受ける力も前記飛行機の
表面（５１）から上方に伝わらないように、接着剤（６
５）で結合された交互に積み重ねられた連結層（６１）
および絶縁層（６３）が用いられる。金属化層（４７）
は、連続する層の最上部に位置し、ＩＣ（４３）を支持
し、外部への連結手段および外部からの保護手段を提供
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複合又は金属構造体の張
力、クラック、変形及び内部空洞の検知及びその位置検
出に使用する組み込み型センサに関する。

【０００２】

【従来の技術及びその解決すべき課題】一般に、内部構
造支持部材は、構造的な静的及び動的負荷を受けやす
く、これらの負荷は、測定可能な歪みを生じる。その結
果、静的、疲労及び衝撃負荷は、永久変形及び（又は）
クラックを金属構造体に発生し、複合構造体の中のクラ
ック及び（又は）内部空洞は支持部材の寿命を短くす
る。分子構造体の変形、応力及び性能低下は、その構造
体全体で、支持部材の寿命期間中に発生する。任意の時
間におけるあらゆる物理的支持の状態の正確な確認は、
一般に構造のテスト及び（又は）構造部材の断面の顕微
鏡画像を必要とする。非破壊テスト技術に基づく、Ｘ
線、渦電流、又は超音波による高価な方法を使用する検
査は、対象とするすべての部分の総合的な情報を適切に
与えることはなく、又は、このような検査をする比較的
安価な方法は周期的に情報を得ることができい。

【０００３】しかし、構造部材に生じる欠点は表面の欠
点及び表面の音響放出に関係する。従って、表面の欠点
及び音響放出の分析が、構造部材の状態を十分に示すこ
とができる。構造部材表面の目視検査は、一般に顕微鏡
装置の本来の位置及び特定位置まで物理的に届く能力を
必要とし、観察する表面を整える必要がある。

【０００４】経験的にその構造が分かっており、負荷に
より大きな応力が生じている表面は、クラック、空洞及
び永久変形を含むが、その位置は検出できない。更に、
人間による表面の査定に必要となる時間と労力は表面測
定を困難とし、これは構造体が欠点の発見後も交換され
ないときは危険であり、構造部材が欠陥分析による平均
時間に基づいて交換されるときには浪費でもある。

【０００５】これら物理的及び経済的理由を考慮して、
幾つかの張力及びクラック・センサの形式が定められ
た。これらは広い領域に対して、局部的な応力評価を行
う。従来の音響放出センサ技術は、受動及び能動モニタ
リング信号処理技術を用いて、基本的に広い範囲を担当
できるように開発された。クラック、張力及び音響放出
センサは、適合回路上の支持電子機器に統合され、この
確認回路は処理された構造的特徴を、測定及び分析を行
う中央処理部に転送する。現在の張力及びクラック計測
技術は、小さい範囲の測定基準群に限定され、外部シス
テムへの接続や、配置された信号処理ハードウエアへの
接続は提供しない。現在の音響放出センサ技術は、配置
された信号増幅を有する別々のセンサ・パッケージに限
定され、複数のセンサによる構成又は配置された信号処
理ハードウエアを提供しない。この一般的な方法は幾分
繁雑で、未処理データを高速に中央部に転送するため
に、多数の接続を増設しなければならない。必要なもの
は、クラック、歪み及び音響放出センサを搭載できる確
認回路で、このセンサは光学的及び（又は）電気的接続
のバルクを、簡単に組み込めるように確認回路の配置部
分に設けてある。確認回路の電気的接続は、従来の歪
み、クラック及び音響放出センサ技術に適合し、埋設さ
れた光接続が、光センサ技術、信号処理及びデータバス
による送信を実施するために考えられる。このような回
路は局部的な検知・分析を行い、センサの重要な状態の
概要のみを、光学的及び（又は）電気データラインを介
して、中央処理部送信し、更に分析及び評価が行われ
る。

【０００６】

【課題を解決すべき手段】本発明は、歪み、クラック及
び音響放出に適合する構造的健全状態をモニタリングす
る回路に関し、この回路は集積回路を有し、中央処理シ
ステムへの接続が可能である。実施例では、フレキシブ
ル回路技術に主眼がおかれ、この技術は電気的接続、及
び電気的歪み／クラック・センサに使用され、これらの
センサはフレキシブルな適合回路に配置される。本発明
の実施例では、歪み及びクラック・センサが示され、こ
れらのセンサは、フレキシブルな絶縁材料の２層間に細
長い平面導電体、即ちトレースを含む。平面導電体トレ
ーサーの１セットは、歪み及びクラックの発生している
応力をモニタするために、異なる方向に配置される。歪
みより、導電体の断面積は変化し、その結果、その抵抗
値が変化する。この変化が歪みの程度を示す。螺旋（蛇
行）形状の導電体の第２のセットの断面は均一断面であ
るが第１とは異なる断面である。クラックの拡大による
平面螺旋形導電体の第２のセット内に生じる応力の増加
は、最小から最大に変化するその断面により、平面螺旋
形導電体の第２のセットに次のエラーを生じる。従って
それはクラックの程度を示す。異なる平面歪み及びクラ
ック・ゲージの方向を、実施例で使用された螺旋形ゲー
ジの代わりに使用できる。

【０００７】

【実施例、作用及び効果】本発明の実施例として、歪み
及びクラックセンサを示す。これは一連の導電トレース
（以後トレースとして参照される）を有し、平面絶縁体
により挟まれている。この２つの層は平面であるから、
これらの層に挟まれる導電体の方向も平面と同一であ
る。図１に本発明の歪み及びクラックセンサ１１の平面
図を示す。絶縁材の底層１３は一般に透明・薄膜で、図
１では判別できないが、２層で構成されている。

【０００８】絶縁材底層１３の境界部中央付近には、３
つの分離端子１５、１７、及び１９のセットが設けられ
る。３つの分離端子１５、１７、及び１９は導電体、即
ちトレース２１、２３、及び２５に接続されている。理
想的には、トレース２１、２３、及び２５の断面は、全
長にわたり各々均一断面であるが、トレース毎の断面
（例えば幅）は異なる。

【０００９】トレース２１、２３、及び２５は、端子１
５、１７、及び１９との接続部分からの距離は近く、隣
接する位置から延長が開始されている。この隣接した配
置で、トレースは曲りくねって延長し続け、徐々に絶縁
底層１３の中心部に接近する。絶縁底層１３の中心に到
達する直前で、螺旋（蛇行）トレース２１、２３、及び
２５は横方向に移動し、螺旋（蛇行）経路は一般に逆方
向を辿り、絶縁底層１３の端部方向に向かって戻る。

【００１０】トレース２１、２３、及び２５が絶縁底層
１３の端部に近付き、それらは終端端子２７で終結す
る。これらのクラック検出トレースの場合、各トレース
の連続性が重要なパラメータである。従って、それらの
端部を共通端子２７で結合することにより、端子１５、
１７、１９と、端子２７との選択的な連続性が各々可能
となる。

【００１１】これらのクラック検出トレースとして、図
１は３つのトレース２１、２３、及び２５を示すが、任
意の数のトレースを使用できる。ここで、絶縁底層１３
の広い範囲にわたる曲りくねった延長により、物理的に
広いクラック検出範囲が可能となる。一般に螺旋（蛇
行）形状パターンにより、螺旋経路の長さ方向の延長を
横切る方向に、最高クラック感度が得られる。ここで、
最高感度の方向は、螺旋延長トレース２１、２３及び２
５の長さ方向に直交する方向を有するクラックに対して
有効である。歪み及びクラック検知には、曲がりくねっ
た形状の代わりに、異なる形状の平面導電体を使用する
こともできる。

【００１２】又、図１では螺旋（蛇行）形状歪み検知導
電体、即ちトレース２９、３１、及び３３の３つのセッ
トが、互いに集合して５つの群を形成し、物理的に高い
密度で示されている。群は絶縁底層１３の４つのコーナ
ーに近接して配置され、１つは絶縁底層１３の中心付近
に配置されている。各トレース２９、３１、及び３３は
同一の抵抗値を有し、各々一対のリード線３５を有す
る。リード線３５は絶縁底層１３の端部に設けられた端
子３７まで各々延長されている。各リード線３５は、そ
れらに接続される端子３７と、それらに接続される各歪
み検知トレース２９、３１、及び３３までの間を曲がり
くねって進む。

【００１３】曲がりくねって進む延長線は、各トレース
２９、３１、及び３３が同一の抵抗値であることを保証
するために、絶縁底層１３の端部に設けられた端子３７
に関し同一抵抗を示す。螺旋形状歪み検知トレース２
９、３１、及び３３と、リード線３５の単位長さあたり
の抵抗は、予め測定された正確な値であるので、両方に
所定の長さを使用することにより、一対の端子３７を含
み実質的に同一抵抗を有するクラックセンサの生産が可
能となる。リード線３５が曲っているのは、更に遠い延
長に適合するたで、このリード線の歪み検知トレース２
９、３１、及び３３と、その端子の間の距離は比較的短
い。

【００１４】最後に、絶縁底層１３は絶縁上層３９によ
って覆われる。絶縁上層３９の大きさは、絶縁底層１３
より小さく、これにより端子１５、１７、１９、２７、
及び３７が露出される。このようにして、これらの端子
はコネクタにより自由に接続できる。

【００１５】図１において、各螺旋形状歪み検知トレー
ス２９、３１、及び３３の方向は、一般に長手方向であ
る。この方向は、螺旋形状トレースでも、トレースの大
部分が延びている方向である。一般的な長さ方向は軸方
向を意味し、トレースが一端に延長する方向ではない。
サイン及びコサインの行は、縦方向に延長する螺旋形状
トレース内で検知された歪みの程度を示す。その力が縦
方向に延長する螺旋形状トレースと同軸方向の力による
歪みは、最も高い程度のトレース延びを生じる。縦方向
に延長する螺旋形状トレースに直交している力による歪
みは、最も小さい程度のトレース延びを生じ、一般に１
８０°の位置である。その結果、各螺旋形状歪み検知ト
レース２９、３１、及び３３は、隣接するトレースか
ら、４５°の方向となる。この構成により、２つの直交
する軸及びその軸の間に生じる歪みの最大値と検出でき
る。３つの螺旋系歪み検知トレース２９、３１、及び３
３の一つに方向が一致しない軸を有する歪みに関して、
局部歪みは複数のトレースによって同時に検知される
が、その程度は小さい。

【００１６】絶縁底層１３、上層３９及び螺旋（蛇行）
形状トレース２１、２３、２５、２９、３１、３３、及
びリード３５の仕様の例を次に示す。７インチ平方の１
層回路に用いるトレース及びマスキング・アート・ワー
ク（ｍａｓｋｉｎｇ ａｒｔｗｏｒｋ）の形式は、必要
な特定設計仕様に基づく。しかし、回路サイズはその特
定設計に依存して、大型又は小型にできる。この実施例
では、トレースの幅及びトレース２１、２３、２５、２
９、３１、３３の間隔は ．００７インチ以上である。
しかし、トレース間隔及び幅は、要求される設計仕様及
び生産処理能力に依存して大型又は小型にできる。この
実施例では、トレース２９、３１、３３はインコネル
（Ｉｎｃｏｎｎｅｌ） ６００から作られ、この合金は
一般的な合金で、その組成はニッケル８０％、クロム約
１６％、及び鉄約７％である。しかし、要求される設計
仕様および生産能力に依存して、他の合金又は純粋金属
を使用できる。

【００１７】インコネル上の銅プレートに使用するマス
キング・パターンは、最低 ．０１５インチの重なる部
分を有し、選択される範囲を保証するのが望ましい。し
かし、このオーバーラップは処理ごとに変化する。この
実施例では、厚さ約 ．００１インチのインコネル６０
０箔が、底部のフレキシブル絶縁層に取り付けられた。
このフレキシブル絶縁層はカプトン（ｋａｐｔｏｎ）と
して知られており、厚さは、．００１インチで、粘着材
料厚み、約 ．００１インチの熱形成粘着材が使用され
た。しかし、要求される設計仕様および生産能力に依存
して、他の導電金属、フレキシブル絶縁体、及び粘着材
料、及び他の厚さを使用できる。薄膜金属の堆積処理技
術を使用して、底層を金属化することもできる。

【００１８】一実施例では、インコネル６００箔がエッ
チングされ、図１に示す群パターンを形成した。回路の
エッチングの前又は後に、約 ．００１インチの銅の金
属化層が選択領域を覆い、歪み検知螺旋形状トレース２
９、３１、３３から、それらのリード３５を介して、端
子３７までのインピーダンス、及び平面クラック検知ト
レース２１、２３、及び２５と、端子１５、１７、及び
１９の各々のインピーダンスを減少する。他の平面材料
も、必要に応じて使用できる。

【００１９】エッチング及び平面処理が完了した後、保
護絶縁体上層３９（この厚みも ．００１インチ）が、
約 ．００１インチの厚さのアクリル系粘着剤を使用し
て取り付けられる。この保護絶縁体上層３９は、フレキ
シブル底層１３の端部付近で、全ての端子１５、１７、
１９、３７及び２７を覆うべきではない。他の上層絶縁
及び粘着層の厚み、及び材料も必要に応じて使用でき
る。

【００２０】与えられた歪み検知螺旋形トレース２９、
３１、又は３３と端子３７の間の抵抗は、約２５０から
４５０Ωが望ましい。抵抗の最適値は約３５０Ωであ
る。

【００２１】図２は本発明の構造的健康状態モニタリン
グ・システム４１の斜視図である。モニタリング・シス
テム４１の底部は歪み及びクラック・ゲージ１１を含
む。歪み及びクラック・ゲージが取り付けられる構造体
の見掛けの厚みは、連続する絶縁層及び相互接続層（後
述）による。構造的健康状態モニタリング・システム４
１の最上部には集積回路４３が設けられ、この回路は連
続性指示回路を含む。集積回路４３の形式を次に示す。
しかし、この形式に限定されることはない。マルチ・チ
ップ・ハイブリッド・パッケージ（ｍｕｌｔｉ−ｃｈｅ
ｐ ｈｙｂｒｉｄｐａｃｋａｇｅ）、個別収納コンポー
ネント、又は確実にコーティングされたチップ／回路ア
ッセンブリなどである。集積回路４３のパッケージは、
システム４１への接続手段、及び回りの環境から回路を
保護する回路を提供しなければならない。集積回路４３
の入力端子は、図１のクラック検知トレース２１、２３
及び２５、及び図２及び３の音響放出装置４９の両方と
通信可能である。

【００２２】図２に示す本発明の構造的健康状態モニタ
リング・システム４１の完成された確認回路は幾つか他
の特徴を有する。システム４１の端部に沿う領域（番号
４５により示される）は、幾つかのゲージ・システム４
１を互いに接続するため、又は中央のデータ受信部まで
の接続に使用する光ファイバーデータ接続又は他のパネ
ル間接続や、電源供給に使用する入出力領域である。

【００２３】フレックス絶縁層３９の上部に配置された
金属化層４７をシステム４１に追加し、集積回路４３及
びトレース２９、３１、３３、２１、２３及び２５を、
図２に示すような周りの環境により発生することのある
電磁的障害のインダクタンスからこの確認回路にシール
ドできる。

【００２４】システム４１の確認フレックス回路は、追
加の金属化トレースを含み、図２に示す１つ又は複数の
音響放出/ 受信装置４９を接続でき、クラック及び空洞
の発生及びその成長期間に、又は構造的健康状態モニタ
リング・システムの確認回路の１つ又は複数の回路上に
配置される複数の音響放出装置の間にある構造体の能動
的検査のときに音響の発生及びその位置検出に使用でき
る。音響放出装置４９は、一般に圧電性（ｐｉｅｚｏｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ）の結晶又はフィルムから作られ、これ
らは広帯域又は狭帯域周波数応答を示すように設計され
る。狭帯域周波数応答（aka 共鳴）圧電センサは、所望
の特定設計に合致でき、又、広帯域音響センサは要求さ
れる広い設計範囲に合致できる。

【００２５】図２に示す集積回路４３は、アンプ及びフ
ィルタのような追加の信号調整部品を含むことができ、
音響放出装置を支援する。集積回路４３の更に発展した
回路は、音響放出の時間及び（又は）周波数領域信号処
理機能の支援を期待できる。この発展したシステムは、
構造的異常を計るのに使用できる。この構造的異常に
は、構造的健康状態モニタリング・システム４１の確認
回路の境界領域内部及び外部で生じるクラック及び空洞
を含む。システム４１の利点は、負荷状態の構造体内部
の応力レベル及びクラック/ 空洞の発生及び（又は）成
長が危険レベルに達したことをオペレータにリアルタイ
ムに警告できることである。更に進んだシステムは、こ
のデータを特性包絡線を制限するための制御に使用でき
る。この特性包絡線には修理が行えるまでの構造体の負
荷形態が含まれる。又、システム４１の利点は、周期的
な点検の間の期間に、これらの異常が危険サイズに近づ
き、これらの影響が及んでいる構造体の部分を修理でき
るように、保守要員に警告できることである。構造体の
修理が必要となる構造上の欠陥の危険サイズは、特定構
造体の材料及び負荷経路、又同時に予想される応力レベ
ル及び疲労サイクルに依存する。集合コネクタ・インタ
ーフェース４５は、構造上の修理を行う保守システムと
のリアルタイム又は周期的インターフェースに使用され
る。

【００２６】図３は本発明の歪及びクラック・ゲージ・
システム４１を構成する層の断面図を示し、この層は航
空機の構造体表面の最上部に登載される。この表面がモ
ニターされる面で、番号５１として示される。図１に示
した絶縁底層１３は、航空機構造体表面５１に、構造体
粘着層５３により結合された状態で示してある。この粘
着材は一般にエポキシ系である。

【００２７】平面クラック検知及び歪検知トレースの層
は、集合的に層５５として示され、構造体粘着材層５７
により、絶縁体底層１３に結合された状態で示してあ
る。この粘着材は一般にキャスト加熱形成エポキシ（ca
st thermosetting epoxy) である。非構造体粘着層５９
が更に絶縁体上層３９をセンサ層５５に結合している。
このように、図２の歪ゲージ１１が層状形式で説明さ
れ、これは構造体粘着材層５３により、航空機の構造体
表面５１に結合されている。歪ゲージ１１の上部には、
接続シート層６１及び絶縁層６３の連続層が搭載され、
これらの層は非構造体粘着材層６５の連続層により結合
される。非構造体粘着材層の連続層により結合される接
続シート層６１及び絶縁体層６３の代替え層が追加さ
れ、歪及びクラックの方向からの力、航空機構造体表面
５１から上方に移動する力などあらゆる応力を効果的に
減衰する。

【００２８】接続シート層６１は、端子１５、１７、１
９、２７、３７、及び音響放出装置４９を集積回路４３
に接続するのに使用できる。この集積回路４３は、図２
及び３に示される構想的健康状態モニタリング・システ
ム４１の確認回路の最上部に設けられる。各接続シート
層６１に関して、これは絶縁層６３の下側に接続され、
真上に設けられた絶縁層６３に隣接している。接続シー
ト層は、その表面又はその周辺部に配置されるトレース
を含むことができる。

【００２９】重要な要因は、端子１５、１６、１７、１
９、２７、３７、及び音響放出装置４９の導伝体６７と
の接続である。これら導伝体６７は本発明の構造的健康
状態モニタリング・システム４１の確認回路の最上部に
設けられる集積回路に導かれる。集積回路６７までの確
認回路、及び信号層接続６８までのセンサ層は、ワイヤ
ー・ボンディング、シールドされたコネクタ、絶縁コネ
クタ、スルーホール・メッキ、ブラインド・ホール・メ
ッキなど、様々の方法で構成できる。音響放出装置４９
は、上記したような方法を用いて集積回路４３に接続で
きる。音響放出装置４９は、図３及び３に示すように、
目に見えるように配置でき、又回路層内部に埋設するこ
ともできる。音響放出装置４９は、集積回路４３と同程
度に周りの環境から保護する必要がある。音響放出装置
４９は、確実なコーティング、密封エンクロージャー、
及び他の方法により保護できる。図２に示すように、接
続シート層６１及び絶縁層６３の十分な数の他の層が加
えられ、応力の上方移動を減衰した後、金属化層４７の
最上層は、非構造体粘着層により保持され、そして搭載
表面を形成し、これは接続６７を支持し、集積回路４３
をシールドする。

【００３０】本発明の歪み及びクラックゲージ１１の動
作において、センサ層５５及びそれに関連するトレース
２９，３１，及び３３は断面減少張力、又は断面増加圧
縮力を発生し、これらは航空機の構造体体表面５１に関
係している。トレース２９、３１、及び３３の長さの変
化に伴う抵抗の変化は、ゲージ因数として知られる量に
関係する。ゲージ因数は次式により定義される。

【００３１】ゲージ因数＝（ΔＲ／ΔＬ）／（Ｒ／Ｌ） ここで、Ｒはベース抵抗、理想的に約３５０Ω、ΔＲは
任意のトレースの長さにおける与えられた変化に対する
抵抗値の変化、そしてΔＬは電流方向に一般に平行の圧
縮又は張力によるトレースの長さの変化である。本発明
の歪み及びクラック・ゲージに使用する代表的ゲージ因
数は、約２．０９である。この仮定値には、圧縮におけ
る弾力性モジュールは、張力、即ち与えられた力におけ
る弾力性モジュールに等しいという仮定が含まれる。張
力又は圧縮のどちらかが、トレースの断面領域に同一の
変化を生じる。再び、ゲージ因数は、航空機表面５１の
構造的パラメータと組み合わせたとき、又は本発明の構
造的健康状態モニタリング・システム４１の確認回路が
使用される他の表面と組み合わせたときに、特に有効な
値となる。

【００３２】本発明の構造的健康状態モニタリング・シ
ステム４１の確認回路により、従来の構造のモニタリン
グ技術と、システム４１に実施されている音響放出、ク
ラック及び歪みセンサを交換できる。このシステム４１
は構造体の広いモニタ領域をカバーする。システム４１
をリンクして多数のセンサを使用するシステムを形成
し、航空機の構造的健康状態モニタリング・集積システ
ムを全構造体に対して提供できる。

【００３３】配置されるプロセッサ要素、即ちマイクロ
プロセッサにセンサが接続され、センサからの信号がこ
れらプロセッサにより分析される。センサは大型システ
ムに組み込むことができ、その大型システムは本発明の
特徴によりその導入が簡略される。フレキシブル・セン
サ層５５により、圧力器具に生じた異なる多数の輪郭線
への接続が可能となり、航空機構造体、パイプ・システ
ム、ビルディング及び原子炉構造体などの静的及び動的
に負荷の与えられた構造体の状態を確認できる。

【００３４】単一の回路に同一又は異なる複数のセンサ
を組み込んだ単一ユニット構成は、構造体の広いモニタ
範囲を提供する能力を有する。モニタ領域が広いほど、
支持構造の欠点を検出する可能性は高い。本発明は電気
及び光学的に制御されるセンサ及びプロセッサによる構
造的健康状態モニタリング・システムに適用できる。

【００３５】局部データ処理を多層回路アッセンブリの
歪みの分離された層に施すことができる。本発明によ
り、集積回路を具備する多層回路が可能となり、この回
路は処理、記憶、電源、及び複雑な構造の健康状態モニ
タリングセンサの要求項目に関する他のサブシステム機
能を提供できる。フレキシブル・センサ層の特徴及びサ
イズの様々の種類によって、非常に複雑で占有できる空
間の少ない構造体への導入が可能となる。この設計は装
置に組み込むときの接続が簡単で、遠隔サブシステムと
の接続も可能である。

【００３６】このように、本発明の構造的健康状態モニ
タリング・システム４１の確認回路は、航空機フレー
ム、橋、ビルディング、パイプ・システムなどに適用で
きる。構造体に加えられた負荷の状態監視により、致命
的な構造的欠陥が発生する前に、、そのような欠陥の初
期検出が可能となる。商業的、軍事的及び民生用に、こ
の装置を広く使用できる。例えば、８０００を超える長
年使用した航空機には、百万以上の装置を、高価なグラ
ンド・ベースの構造体の非破壊検査機器の交換機器とし
て使用できる。本発明の構造的健康状態モニタリング・
システム４１の確認回路は、Ｘ線、渦電流及び超音波検
査などの高価なグランド・ベースの非破壊試験方法に取
って代わることができる。

【００３７】上記した本発明の開示及び説明は、一実施
例を説明するためのもので、構造体のサイズ、材料のい
ろいろな変形、及びカプラーを組み合わせる方法など、
本発明の範囲及び精神から逸脱することのない様々の変
更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による歪み及びクラック・ゲージの平面
図で、導電体の配置を示す。

【図２】本発明の構造的健全状態のモニタリング及び査
定に適合する回路の斜視図で、本発明の回路を使用して
測定が行われている。

【図３】図１及び図２の層を示す断面図。

【符号の説明】

２１・２３・２５・２９・３１・３３…導電体トレー
ス、３５…リード線、１５・１７・１９・２７・３７…
端子、４３…集積回路、４９…音響放出装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エー・ビューカー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92807、アナハイム・ヒルズ、コランバ ス・ドライブ 7233 (72)発明者 リン・オー・ウォータース アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90254、ハーモサ・ビーチ、セブンス・プ レイス 1287 (72)発明者 ウィリアム・ディー・ファーウェル アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91360、サウザンド・オークス、ロートレ ック 536 (72)発明者 ジョセフ・スマランスカス アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90045、ウェスチェスター、ウエスト・セ ブンティーナインス・ストリート 6382

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも第１の長さの平面蛇行トレー
   スと、 表面に固定でき、前記平面蛇行トレースを支え、前記表
   面からの歪およびクラックから生じる力を前記平面蛇行
   トレースへ伝えるための支持手段と、 前記平面蛇行トレースに接続され、前記平面蛇行トレー
   スの抵抗変化を測定するための回路手段と、 前記支持手段および前記平面蛇行トレースに固定され、
   前記平面蛇行トレースを保護し、前記回路手段を支持す
   るための保護手段とを具備することを特徴とする表面の
   歪およびクラックを検出するための構造監視システム。
2. 【請求項２】 他方の前記平面蛇行トレースに隣接する
   個々の前記平面蛇行トレースが、異なる伸長方向を有す
   ることを特徴とする請求項１に記載の構造監視システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記回路手段が、 個々の前記少なくとも第１の長さの平面蛇行トレースの
   第１の端と前記回路手段との間に伸長する第１のコネク
   タと、 個々の前記少なくとも第１の長さの平面蛇行トレースの
   第２の端と前記回路手段との間に伸長する第２のコネク
   タとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の
   構造監視システム。
4. 【請求項４】 前記支持手段に取り付けられ、前記回路
   手段に接続され、前記表面の歪およびクラックから生じ
   る力を検出するための音響的監視手段をさらに有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の構造監視システム。
5. 【請求項５】 前記少なくとも第１の長さの平面蛇行ト
   レースとは異なる一様な断面形状を有する少なくとも第
   ２の長さの平面蛇行トレースをさらに有することを特徴
   とする請求項１に記載の構造監視システム。
6. 【請求項６】 前記少なくとも第１の長さの平面蛇行ト
   レースが、少なくとも第１の長さの歪感知蛇行トレース
   および少なくとも第１の長さのクラック感知蛇行トレー
   スをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の構
   造監視システム。
7. 【請求項７】 前記少なくとも第１の長さのクラック感
   知蛇行トレースが銅でできていることを特徴とする請求
   項１に記載の構造監視システム。
8. 【請求項８】 個々の前記少なくとも第１の長さの平面
   蛇行トレースが、およそ３００Ωの抵抗を有することを
   特徴とする請求項１に記載の構造監視システム。
9. 【請求項９】 それぞれ異なる伸長方向を有する複数の
   歪感知平面蛇行トレースと、 前記複数の平面蛇行トレースを固定できるように支持す
   るための第１の側面と、飛行機の表面に取り付けられた
   第２の側面とを有し、前記複数の平面蛇行トレースを支
   持し、前記飛行機の表面からの歪およびクラックから生
   じる力を前記平面蛇行トレースへ伝えるための絶縁支持
   手段と、 前記絶縁支持手段の前記第１の側面と前記複数の平面蛇
   行トレースに取り付けられ、前記複数の平面蛇行トレー
   スを保護するための絶縁カバ−手段と、 前記平面蛇行トレースから最も遠い最上絶縁層への歪お
   よびクラックから生じる力の伝達を十分減衰するよう
   に、交互に積み重ねられた複数の絶縁層および層間連結
   層と、 前記歪感知平面蛇行トレースに接続され、前記最上絶縁
   層によって支持され、前記飛行機の表面から広がる伝達
   された歪およびクラックの力から生じる前記平面蛇行ト
   レースの抵抗変化を測定するための回路手段とを具備す
   ることを特徴とする飛行機の表面の歪およびクラックを
   検出するための構造監視システム。
10. 【請求項１０】 前記回路手段が連続性を検出すること
    も可能であり、 前記構造監視システムは、前記回路手段に接続された少
    なくとも一つの長さのクラック感知平面蛇行トレースを
    さらに有し、前記クラック感知平面蛇行トレースのそれ
    ぞれは異なる一様な断面形状を有し、互いに隣接して平
    行に位置していることを特徴とする請求項９に記載のシ
    ステム。