本公開大體上涉及用于監(jiān)測(cè)構(gòu)件應(yīng)變的系統(tǒng)及方法，并且更具體地涉及提供電場測(cè)量和定位在構(gòu)件上的應(yīng)變傳感器的掃描的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

遍及各種工業(yè)應(yīng)用，設(shè)備構(gòu)件經(jīng)受許多極端狀態(tài)(例如，高溫、高壓、大應(yīng)力負(fù)載等)。隨著時(shí)間的過去，設(shè)備的獨(dú)立構(gòu)件可遭受可縮短構(gòu)件的使用壽命的蠕變和/或變形。例如，此類擔(dān)心可應(yīng)用于一些渦輪機(jī)。

渦輪機(jī)廣泛用于如發(fā)電和飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的領(lǐng)域中。例如，常規(guī)燃?xì)鉁u輪系統(tǒng)包括壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒器區(qū)段和至少一個(gè)渦輪區(qū)段。壓縮機(jī)區(qū)段構(gòu)造成在空氣流動(dòng)穿過壓縮機(jī)區(qū)段時(shí)壓縮空氣?？諝饨又鴱膲嚎s機(jī)區(qū)段流動(dòng)至燃燒器區(qū)段，在該燃燒器區(qū)段中，其與燃料混合并且燃燒，生成熱氣體流。熱氣體流提供至渦輪區(qū)段，該渦輪區(qū)段通過從其抽取能量以對(duì)壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)和其它各種負(fù)載供能來使用熱氣體流。

在渦輪機(jī)的操作期間，渦輪機(jī)內(nèi)和特別是渦輪機(jī)的渦輪區(qū)段內(nèi)的各種構(gòu)件如渦輪葉片可經(jīng)受由高溫和高應(yīng)力引起的蠕變。對(duì)于渦輪葉片，蠕變可引起整個(gè)葉片的部分或整個(gè)葉片伸長，以使葉片末端接觸靜止結(jié)構(gòu)，例如，渦輪殼體，并且在操作期間潛在地引起不需要的振動(dòng)和/或降低的性能。

因此，合乎需要的是針對(duì)蠕變監(jiān)測(cè)構(gòu)件。針對(duì)蠕變監(jiān)測(cè)構(gòu)件的一個(gè)途徑在于將應(yīng)變傳感器構(gòu)造在構(gòu)件上，并且以各種間隔分析應(yīng)變傳感器來監(jiān)測(cè)與蠕變應(yīng)變相關(guān)聯(lián)的變形。然而，此類變形可在許多情況中為原始大小的大約0.01%，因此需要用于應(yīng)變監(jiān)測(cè)的專門裝備。

例如，專門裝備可用于獲得應(yīng)變傳感器的視覺圖像，并且針對(duì)相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件比較在不同時(shí)間處取得的圖像中的應(yīng)變傳感器的大小。典型地，沿兩條軸線的大小可在此類圖像中直接地測(cè)量，而沿第三軸線的大小可推斷出。然而，此類途徑大體上需要至傳感器和構(gòu)件的直接視線?？尚枰罅靠臻g和拆卸以便測(cè)量構(gòu)件。結(jié)果，關(guān)于大多數(shù)現(xiàn)有系統(tǒng)，在原地測(cè)量可為困難的(如果不是不可能的)。

因此，用于監(jiān)測(cè)構(gòu)件應(yīng)變的備選系統(tǒng)和方法是本領(lǐng)域中期望的。具體而言，系統(tǒng)和方法需要較少空間，并且容許在組裝的設(shè)備上進(jìn)行在原地測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中部分地闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐學(xué)習(xí)。

根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于監(jiān)測(cè)構(gòu)件的系統(tǒng)。系統(tǒng)可包括構(gòu)造在構(gòu)件上的應(yīng)變傳感器、用于分析應(yīng)變傳感器的電場掃描器，以及與電場掃描器可操作通信的處理器。處理器可能夠操作用于沿相互正交的X軸和Y軸測(cè)量橫跨應(yīng)變傳感器的電場值來獲得數(shù)據(jù)點(diǎn)集。處理器還可能夠操作用于基于數(shù)據(jù)點(diǎn)集匯編應(yīng)變傳感器的場分布圖。

根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于監(jiān)測(cè)構(gòu)件的方法。該方法可包括沿相互正交的X軸和Y軸測(cè)量橫跨構(gòu)造在構(gòu)件上的應(yīng)變傳感器的電場值來獲得第一數(shù)據(jù)點(diǎn)集的步驟。該方法還可包括基于第一數(shù)據(jù)點(diǎn)集匯編應(yīng)變傳感器的第一場分布圖的步驟。

技術(shù)方案1. 一種用于監(jiān)測(cè)構(gòu)件的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

構(gòu)造在所述構(gòu)件上的應(yīng)變傳感器；

用于分析所述應(yīng)變傳感器的電場掃描器；以及

與所述電場掃描器可操作通信的處理器，所述處理器能夠操作用于：

沿相互正交的X軸和Y軸測(cè)量橫跨所述應(yīng)變傳感器的電場值以獲得數(shù)據(jù)點(diǎn)集，以及

基于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)集匯編所述應(yīng)變傳感器的場分布圖。

技術(shù)方案2. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電場掃描器包括渦流線圈。

技術(shù)方案3. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電場掃描器包括霍爾效應(yīng)探頭。

技術(shù)方案4. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電場掃描器包括傳導(dǎo)性探頭。

技術(shù)方案5. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電場掃描器包括電容探頭。

技術(shù)方案6. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器能夠進(jìn)一步操作用于計(jì)算正交于所述X軸和所述Y軸的Z軸中的一個(gè)或更多個(gè)Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)，以及基于所述數(shù)據(jù)集和所述一個(gè)或更多個(gè)Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)匯編所述應(yīng)變傳感器的三維分布圖。

技術(shù)方案7. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述構(gòu)件由具有第一傳導(dǎo)值的材料形成，并且其中所述應(yīng)變傳感器包括具有不同于所述第一傳導(dǎo)值的第二傳導(dǎo)值的檢測(cè)材料。

技術(shù)方案8. 根據(jù)技術(shù)方案7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)材料的所述第二傳導(dǎo)值大于所述構(gòu)件的所述第一傳導(dǎo)值。

技術(shù)方案9. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述構(gòu)件包括具有基部和熱障涂層的渦輪構(gòu)件，并且其中所述應(yīng)變傳感器設(shè)置在所述基部與所述熱障涂層之間。

技術(shù)方案10. 根據(jù)技術(shù)方案1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器能夠進(jìn)一步操作用于比較多個(gè)場分布圖。

技術(shù)方案11. 一種用于監(jiān)測(cè)構(gòu)件的方法，所述方法包括：

沿相互正交的X軸和Y軸測(cè)量橫跨構(gòu)造在所述構(gòu)件上的應(yīng)變傳感器的電場值以獲得第一數(shù)據(jù)點(diǎn)集；以及

基于所述第一數(shù)據(jù)點(diǎn)集匯編所述應(yīng)變傳感器的第一場分布圖。

技術(shù)方案12. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量步驟包括在所述X軸和所述Y軸上橫跨所述應(yīng)變傳感器且在正交于所述X軸和所述Y軸的Z軸上平行于所述應(yīng)變傳感器定位所述電場掃描器。

技術(shù)方案13. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括計(jì)算正交于所述X軸和所述Y軸的Z軸中的第一Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)，所述計(jì)算基于所述第一數(shù)據(jù)點(diǎn)集，其中匯編第一場分布圖包括基于所述第一數(shù)據(jù)點(diǎn)集和所述第一Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)匯編所述應(yīng)變傳感器的第一三維分布圖。

技術(shù)方案14. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量步驟包括以渦流線圈測(cè)量渦流電場。

技術(shù)方案15. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量步驟包括以霍爾效應(yīng)探頭測(cè)量霍爾電磁場。

技術(shù)方案16. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量步驟包括以傳導(dǎo)性探頭測(cè)量傳導(dǎo)性的變化。

技術(shù)方案17. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量步驟包括以電容探頭測(cè)量電容的變化。

技術(shù)方案18. 根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量步驟還包括：

使穿過所述渦流線圈的電流交變，由此感生初始電磁場，以及

檢測(cè)二次電磁場，其包括在所述應(yīng)變傳感器處生成的渦流場。

技術(shù)方案19. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量步驟在第一時(shí)間處發(fā)生，并且所述方法還包括：

在第二時(shí)間處沿所述X軸和所述Y軸測(cè)量所述應(yīng)變傳感器以獲得第二數(shù)據(jù)點(diǎn)集，所述第二時(shí)間不同于所述第一時(shí)間；以及

基于所述第二數(shù)據(jù)點(diǎn)集匯編所述應(yīng)變傳感器的第二場分布圖。

技術(shù)方案20. 根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括將所述應(yīng)變傳感器的所述第一場分布圖與所述應(yīng)變傳感器的第二場分布圖相比較。

本發(fā)明的這些及其它的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將參照以下描述和所附權(quán)利要求變得更好理解。并入在本說明書中并且構(gòu)成本說明書的部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同描述用于闡釋本發(fā)明的原理。

附圖說明

包括針對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員的其最佳模式的本發(fā)明的完整且開放的公開在參照附圖的說明書中闡述，在該附圖中：

圖1為根據(jù)本公開的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的包括電場掃描器和應(yīng)變傳感器的示例性構(gòu)件的透視圖；

圖2為根據(jù)本公開的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的包括電場掃描器和處理器的示例性構(gòu)件的示意圖；

圖3為根據(jù)本公開的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的示例性應(yīng)變傳感器實(shí)施例的俯視圖；

圖4為根據(jù)本公開的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的設(shè)置在應(yīng)變傳感器之上的電場掃描器的示意性側(cè)視圖；

圖5為根據(jù)本公開的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的設(shè)置在應(yīng)變傳感器之上的電場掃描器的放大透視圖；以及

圖6為示出根據(jù)本公開的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例的用于監(jiān)測(cè)構(gòu)件的方法的流程圖。

部件列表

10 構(gòu)件

11 外表面

40 應(yīng)變傳感器

41 基準(zhǔn)點(diǎn)

42 基準(zhǔn)點(diǎn)

45 負(fù)空間

47 獨(dú)特標(biāo)識(shí)符

60 電場掃描器

62 熱障涂層

64 (渦輪構(gòu)件的)基部

66 電探頭

68 柔性矩陣陣列

70 渦流線圈

72 驅(qū)動(dòng)線圈繞組

74 感測(cè)線圈繞組

76 中間層連接

100 處理器

200 方法

210 方法步驟

220 方法步驟

230 方法步驟

240 方法步驟

250 方法步驟

D 距離

L (傳感器的)長度

W (傳感器的)寬度

T (傳感器的)厚度。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施例，其一個(gè)或更多個(gè)實(shí)例在附圖中示出。各個(gè)實(shí)例經(jīng)由闡釋本發(fā)明提供，而不限制本發(fā)明。實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，可在本發(fā)明中作出各種改型和變型，而不脫離本發(fā)明的范圍或精神。例如，示為或描述為一個(gè)實(shí)施例的部分的特征可與另一個(gè)實(shí)施例一起使用以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。因此，意圖是，本發(fā)明覆蓋歸入所附權(quán)利要求和它們的等同物的范圍內(nèi)的此類改型和變型。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1和2，構(gòu)件10示為具有應(yīng)變傳感器40，其構(gòu)造在構(gòu)件的外表面11的一部分上。如所示，場掃描器60可設(shè)置在應(yīng)變傳感器40和/或外表面11之上。構(gòu)件10(以及更具體而言，整個(gè)構(gòu)件10的基質(zhì)11)可包括用于多種不同應(yīng)用中的多種類型的構(gòu)件，如例如，用于高溫應(yīng)用中的構(gòu)件(例如，包括鎳基或鈷基超級(jí)合金的構(gòu)件)。在一些實(shí)施例中，構(gòu)件10可包括工業(yè)燃?xì)鉁u輪或蒸汽渦輪構(gòu)件，如，燃燒構(gòu)件或熱氣體路徑構(gòu)件。在一些實(shí)施例中，構(gòu)件10可包括渦輪葉片、壓縮機(jī)葉片、導(dǎo)葉、噴嘴、護(hù)罩、轉(zhuǎn)子、過渡件或殼體。在其它實(shí)施例中，構(gòu)件10可包括渦輪的任何其它構(gòu)件，如，用于燃?xì)鉁u輪、蒸汽渦輪等的任何其它構(gòu)件。在一些實(shí)施例中，構(gòu)件可包括非渦輪構(gòu)件，其包括但不限于汽車構(gòu)件(例如，汽車、卡車等)、航空航天構(gòu)件(例如，飛機(jī)、直升機(jī)、航天飛機(jī)、鋁部件等)、機(jī)車或軌道構(gòu)件(例如，火車、火車軌道等)、結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)設(shè)施或土木工程構(gòu)件(例如，橋梁、建筑物、建筑裝備等)，以及/或發(fā)電裝置或化學(xué)處理構(gòu)件(例如，用于高溫應(yīng)用中的管)。

根據(jù)本公開的應(yīng)變傳感器40可使用任何適合的技術(shù)構(gòu)造在構(gòu)件10上，該任何適合的技術(shù)包括沉積技術(shù)；適合的添加制造技術(shù)；或使用適合的安裝設(shè)備或技術(shù)如粘合、焊接、硬釬焊等的之前形成的應(yīng)變傳感器40的安裝。在一些實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40包括檢測(cè)材料，其構(gòu)造成具有與構(gòu)件10的材料顯著不同的傳導(dǎo)性。例如，在示例性實(shí)施例中，構(gòu)件10由具有第一傳導(dǎo)值的材料形成，而應(yīng)變傳感器40包括具有不同于第一傳導(dǎo)值的第二傳導(dǎo)值的檢測(cè)材料。在又一個(gè)實(shí)施例中，第二傳導(dǎo)值大于第一傳導(dǎo)值。在某些實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40的檢測(cè)材料包括相對(duì)高的傳導(dǎo)性的材料。具體而言，應(yīng)變傳感器40可包括鉑、銅、鋁、金或另一高傳導(dǎo)性金屬。在可選實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40的檢測(cè)材料包括相對(duì)低的傳導(dǎo)性的材料。例如，應(yīng)變傳感器40的檢測(cè)材料可包括鎢或具有低傳導(dǎo)性的金屬或陶瓷材料。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1至3，應(yīng)變傳感器40的示例性實(shí)施例構(gòu)造在構(gòu)件10的外表面11的一部分上。圖1中所示的示例性構(gòu)件10實(shí)施例包括渦輪構(gòu)件，其包括渦輪葉片。然而，構(gòu)件10可包括各種附加或備選的構(gòu)件，如上文所述。如所示，電場掃描器60可選擇性地置于應(yīng)變傳感器40之上和/或與應(yīng)變傳感器40接觸來分析應(yīng)變傳感器40。處理器100可與電場掃描器60可操作通信，以測(cè)量橫跨應(yīng)變傳感器40的電場值，如將在下文所述。

應(yīng)變傳感器40大體上包括至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)41和42，應(yīng)變傳感器40可用于以多個(gè)時(shí)間間隔測(cè)量所述至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)41和42之間的距離D。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，這些測(cè)量結(jié)果可有助于確定構(gòu)件10的該區(qū)域處的應(yīng)變量、應(yīng)變率、蠕變、疲勞、應(yīng)力等。至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)41和42可取決于特定構(gòu)件10設(shè)置在多種距離處和多種位置，只要可測(cè)量其間的距離D。此外，至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)41和42可包括點(diǎn)、線、圓、框或任何其它幾何形狀或非幾何形狀，只要它們能夠被一致地識(shí)別，并且可用于測(cè)量其間的距離D。

應(yīng)變傳感器40可包括多種不同的構(gòu)造和截面，如通過并入多種不同形狀、尺寸和位置的基準(zhǔn)點(diǎn)41和42。例如，如圖3中所示，應(yīng)變傳感器40可包括多種不同的基準(zhǔn)點(diǎn)，其包括各種形狀和尺寸。此類實(shí)施例可提供更多種的距離測(cè)量結(jié)果D，如在最外基準(zhǔn)點(diǎn)(如圖所示)之間、在兩個(gè)內(nèi)部或外部基準(zhǔn)點(diǎn)之間，或其間的任何組合。更多種還可通過提供橫跨更多種的位置的應(yīng)變測(cè)量結(jié)果來提供對(duì)構(gòu)件10的特定部分的更穩(wěn)健的應(yīng)變分析。

此外，應(yīng)變傳感器40的大小可取決于例如構(gòu)件10、應(yīng)變傳感器40的位置、測(cè)量結(jié)果的目標(biāo)精度、應(yīng)用技術(shù)和電場測(cè)量技術(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40可包括范圍從小于1毫米到大于300毫米的長度L和寬度W?？蛇x地，長度L可在5到25毫米之間，而寬度W在5到25毫米之間。此外，應(yīng)變傳感器40可包括適用于應(yīng)用和隨后識(shí)別而不顯著影響下方的構(gòu)件10的性能的任何厚度T。例如，在一些實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40可包括范圍從小于大約0.01毫米到大約1毫米的厚度T。在一些實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40可具有大致一致的厚度。此類實(shí)施例可有助于促進(jìn)第一基準(zhǔn)點(diǎn)41與第二基準(zhǔn)點(diǎn)42之間的用于隨后應(yīng)變計(jì)算的更準(zhǔn)確測(cè)量。

在可選的實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40可包括正應(yīng)用的正方形或矩形，其中第一基準(zhǔn)點(diǎn)41和第二基準(zhǔn)點(diǎn)42包括所述正方形或矩形的兩個(gè)相對(duì)側(cè)。在一些實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40可包括由負(fù)空間45(即，其中應(yīng)變傳感器材料未應(yīng)用的區(qū)域)分開的至少兩個(gè)應(yīng)用的基準(zhǔn)點(diǎn)41和42。負(fù)空間45可包括例如構(gòu)件10的外表面11的暴露部分。作為備選或此外，負(fù)空間45可包括隨后施加的材料，其具有不同于至少兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)41和42的材料的傳導(dǎo)性(或反之亦然)。

如圖3中所示，在一些實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40可包括獨(dú)特標(biāo)識(shí)符47(下文中為"UID")。UID47可包括任何類型的條碼、標(biāo)記、標(biāo)簽、序列號(hào)、圖案或便于該特定應(yīng)變傳感器40的識(shí)別的其它識(shí)別系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，UID47可此外或作為備選包括關(guān)于構(gòu)件10或應(yīng)變傳感器40安置在其上的整個(gè)設(shè)備的信息。UID47由此可有助于特定應(yīng)變傳感器40、構(gòu)件10或甚至整個(gè)設(shè)備(例如，渦輪)的識(shí)別和跟蹤，以有助于過去、當(dāng)前和未來的操作跟蹤的相關(guān)測(cè)量。

應(yīng)變傳感器40由此可構(gòu)造在各種構(gòu)件10的多種位置中的一個(gè)或更多個(gè)。例如，如上文所論述，應(yīng)變傳感器40可構(gòu)造在渦輪葉片、導(dǎo)葉、噴嘴、護(hù)罩、轉(zhuǎn)子、過渡件或殼體上。在此類實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40可構(gòu)造在已知在單元操作期間經(jīng)歷各種力的一個(gè)或更多個(gè)位置，如在翼型件、平臺(tái)、末端或任何其它適合的位置上或附近。此外，應(yīng)變傳感器40可安置在已知經(jīng)歷升高溫度的一個(gè)或更多個(gè)位置。例如，應(yīng)變傳感器40可構(gòu)造在熱氣體路徑或燃燒構(gòu)件10上。

在一些實(shí)施例中，多個(gè)應(yīng)變傳感器40可構(gòu)造在單個(gè)構(gòu)件10上或在多個(gè)構(gòu)件10上。例如，多個(gè)應(yīng)變傳感器40可在各種位置處構(gòu)造在單個(gè)構(gòu)件10(例如，渦輪葉片)上，使得應(yīng)變可在關(guān)于獨(dú)立構(gòu)件10的較大數(shù)量的位置處確定。作為備選或此外，多個(gè)類似的構(gòu)件10(例如，多個(gè)渦輪葉片)可均具有構(gòu)造在標(biāo)準(zhǔn)位置的應(yīng)變傳感器40，以使由各個(gè)特定構(gòu)件10經(jīng)歷的應(yīng)變的量可與其它類似的構(gòu)件10比較。甚至在一些實(shí)施例中，同一單元的多個(gè)不同構(gòu)件10(例如，用于同一渦輪的葉片和導(dǎo)葉)可均具有構(gòu)造在其上的應(yīng)變傳感器40，以使可確定整個(gè)設(shè)備單元內(nèi)的不同位置處經(jīng)歷的應(yīng)變的量。

如圖4中所示，構(gòu)件10可包括熱障涂層62。在此類實(shí)施例中，熱障涂層62可置于應(yīng)變傳感器40之上或之下。在一些實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40可在構(gòu)件10的基部64與熱障涂層62之間設(shè)置在熱障涂層62之下?？蛇x地，基部64可為由一種或更多種鎳基或鈷基超級(jí)合金形成的超級(jí)合金基部。在另外的實(shí)施例中，熱障涂層62可完全涂覆應(yīng)變傳感器40的頂面，將應(yīng)變傳感器40包圍在基部64與熱障涂層62之間。在又一些實(shí)施例中，應(yīng)變傳感器40可嵌入在熱障涂層62中。應(yīng)變傳感器40的此類實(shí)施例將在頂面和底面兩者上由熱障涂層62完全涂覆。電場掃描器60可構(gòu)造成通過熱障涂層62分析應(yīng)變傳感器40。在此類實(shí)施例的操作期間，熱障涂層62可在應(yīng)變傳感器40與電場掃描器60之間布置在應(yīng)變傳感器40之上。

參照?qǐng)D5，電場掃描器60構(gòu)造成分析應(yīng)變傳感器40。如所示，電場掃描器60可包括一個(gè)或更多個(gè)電探頭66。多個(gè)探頭66可連結(jié)在一起作為柔性矩陣陣列68。柔性矩陣陣列68可容許電場掃描器60大致符合構(gòu)件10和外表面11的形狀。柔性矩陣陣列68可于在原地的傳感器40之上操縱就位，而不拆卸設(shè)備(例如，渦輪)或構(gòu)件10。電探頭66的示例性實(shí)施例包括渦流線圈70、霍爾效應(yīng)探頭、傳導(dǎo)性探頭和/或電容探頭。

如圖4和5中所示，陣列68可沿相互正交的X軸和Y軸定位在傳感器40和構(gòu)件10之上。陣列68可附加地定位成在正交于X軸和Y軸的Z軸上平行于應(yīng)變傳感器40。在使用期間，電場掃描器60可將電信號(hào)傳送至應(yīng)變傳感器40和/或從應(yīng)變傳感器40接收電信號(hào)。從傳感器40接收的電信號(hào)可接著由包括的處理器100測(cè)量。在附加或備選的實(shí)施例中，電場掃描器60可構(gòu)造成測(cè)量橫跨應(yīng)變傳感器40的傳導(dǎo)性，傳導(dǎo)值(例如，傳導(dǎo)性的變化)。

大體上，如本文中使用的，用語"處理器"不僅是指本領(lǐng)域中稱為包括在計(jì)算機(jī)中的集成電路，而且是指控制器、微控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器(PLC)、專用集成電路，以及其它可編程電路。處理器100還可包括各種輸入/輸出通道用于接收來自各種其它構(gòu)件(如，電場掃描器60)的輸入和將控制信號(hào)發(fā)送至該各種其它構(gòu)件，處理器100與該各種其它構(gòu)件通信。處理器100還可包括適合的硬件和/或軟件，用于儲(chǔ)存和分析來自電場掃描器60的輸入和數(shù)據(jù)，以及大體上執(zhí)行方法步驟，如本文中所述。

大體上，處理器100能夠操作用于沿相互正交的X軸和Y軸測(cè)量應(yīng)變傳感器40。處理器100可沿X軸和Y軸測(cè)量來自信號(hào)的電場值，以獲得數(shù)據(jù)點(diǎn)集。在一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)點(diǎn)集可包括X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集和Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集中的一個(gè)或兩者。X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集可包括多個(gè)X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)。Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集可包括Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集。在一些實(shí)施例中，處理器100能夠進(jìn)一步操作用于計(jì)算Z軸中的一個(gè)或更多個(gè)Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)?？蛇x地，多個(gè)Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)可收集為Z軸數(shù)據(jù)集的部分。X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)、Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)和Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)為關(guān)于應(yīng)變傳感器40的直接測(cè)量的維度數(shù)據(jù)點(diǎn)。例如，數(shù)據(jù)點(diǎn)可指示關(guān)于基準(zhǔn)表面如構(gòu)件10的外表面11或關(guān)于彼此的一條或更多條軸線中的表面的位置。

處理器100還可能夠操作用于基于數(shù)據(jù)集來匯編一個(gè)或更多個(gè)場分布圖。在一些實(shí)施例中，處理器100能夠進(jìn)一步操作用于基于數(shù)據(jù)點(diǎn)集和一個(gè)或更多個(gè)Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)來匯編應(yīng)變傳感器40的一個(gè)或更多個(gè)三維分布圖。可選地，三維分布圖可基于X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集、Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集和Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集。場分布圖可在用于相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件10的不同時(shí)間處測(cè)量和匯編，如，在用于設(shè)備(例如，渦輪機(jī))中或其它操作使用之前，以及在此類使用周期之后，或在此類使用的變化周期之后。分布圖中的維度差可接著測(cè)量并且用于例如隨后的應(yīng)變計(jì)算中。

仍參照?qǐng)D5，將描述示例性電場掃描器60實(shí)施例。如所示，示例性掃描器60包括矩陣陣列68，其具有預(yù)定形狀，并且由多個(gè)電場探頭66組成。作為矩陣陣列68，電場掃描器60可限定關(guān)于其總體長度L和寬度W的X軸和Y軸。在此類實(shí)施例中，Z軸從陣列68向外且朝陣列68置于其之上的傳感器40和/或構(gòu)件10延伸。

探頭66中的各個(gè)可包括渦流線圈70，其具有由中間層連接部76電連結(jié)的驅(qū)動(dòng)線圈繞組72和感測(cè)線圈繞組74。在某些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)線圈繞組72和感測(cè)線圈繞組74可由相同的線圈繞組結(jié)構(gòu)實(shí)施。大體上，驅(qū)動(dòng)線圈繞組72構(gòu)造成朝傳感器40傳送初始電磁場。感測(cè)線圈繞組74構(gòu)造成接收相對(duì)的二次電磁場。

在使用期間，交變電流傳導(dǎo)穿過渦流線圈70。初始電磁場由此在驅(qū)動(dòng)線圈繞組72處感生。在與初始電磁場的反應(yīng)中，反射場將朝感測(cè)線圈繞組74傳送并且傳送至其。在由驅(qū)動(dòng)線圈繞組72傳送之后，初始電磁場還可接收在傳感器40處。在傳感器40處，初始電磁場通過傳感器40感生渦流。渦流繼而可生成渦流場，其改變陣列68處的反射場。渦流場和反射場一起可形成由感測(cè)線圈繞組74檢測(cè)到的二次電磁場的至少一部分。一旦接收到，則二次電磁場可在沿X軸和Y軸的已知點(diǎn)處由控制器100測(cè)量。此類點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于沿陣列68的獨(dú)立探頭66的位置。在可選實(shí)施例中，變化和總體二次電磁場強(qiáng)度可用于計(jì)算指示傳感器離陣列68的距離的Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)。如提到的，數(shù)據(jù)點(diǎn)可收集到相應(yīng)的X軸、Y軸和Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集中。

盡管用于分析渦流場的渦流線圈70描述為示例性實(shí)施例，但可使用其它適合的構(gòu)造和方法。例如，測(cè)量的電場可包括由霍爾效應(yīng)探頭分析的霍爾磁場。作為備選，測(cè)量的電場可包括由電容探頭分析的電容的變化。在另外的實(shí)施例中，測(cè)量的電場可包括由一個(gè)或更多個(gè)傳導(dǎo)性探頭分析的傳導(dǎo)性變化。

還如提到的，在針對(duì)應(yīng)變傳感器40獲得一個(gè)或更多個(gè)X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)和/或Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)之后，應(yīng)變傳感器40的場分布圖可如由處理器100基于數(shù)據(jù)點(diǎn)集匯編。例如，處理器100可收集數(shù)據(jù)點(diǎn)，并且輸出沿相關(guān)的X軸和Y軸的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖。可選的實(shí)施例還可包括計(jì)算的Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)和/或數(shù)據(jù)點(diǎn)集，允許沿相關(guān)的X,Y和/或Z軸的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的輸出圖。

此外，多個(gè)場分布圖可如由處理器100比較。例如，多個(gè)分布圖之間的應(yīng)變傳感器40的各種特征的沿X軸、Y軸和(在可選實(shí)施例中)Z軸的位置差可觀察和測(cè)量用于在隨后的應(yīng)變計(jì)算中使用。此外，可執(zhí)行此類應(yīng)變計(jì)算。

在示例性實(shí)施例中，相比于另一分布圖的應(yīng)變傳感器40的各個(gè)分布圖基于在用于構(gòu)件10的不同時(shí)間處獲得的X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)和/或Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)。例如，第一場分布圖可基于在第一時(shí)間處獲得的一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)集，而第二場分布圖可基于在第二時(shí)間處獲得的一個(gè)或更多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)集。第一時(shí)間可在用于設(shè)備中之前發(fā)生，或者可在一定量的此類使用之后發(fā)生。第二時(shí)間可在用于設(shè)備中之前，在用于設(shè)備中之后或在第一時(shí)間發(fā)生之后發(fā)生。例如，第一時(shí)間可對(duì)于新制造的構(gòu)件10而言為零，而第二時(shí)間可在構(gòu)件10的特定服務(wù)時(shí)間段之后發(fā)生。通過在這些不同時(shí)間處測(cè)量應(yīng)變傳感器40，可計(jì)算由構(gòu)件10在使用中的使用引起的變形等，以及所得的應(yīng)變。

第二場分布圖的附加或備選實(shí)施例可由與第一場分布圖大致相似或不同的方法獲得。第二場分布圖的一些示例性實(shí)施例包括一個(gè)或更多個(gè)模型數(shù)據(jù)點(diǎn)集。例如，一些實(shí)施例的第二分布圖包括基于應(yīng)變傳感器40的模型或理想形狀和/或位置的X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集或Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集中的一個(gè)或更多個(gè)。第二場分布圖可指示應(yīng)變傳感器40的預(yù)期形狀和/或應(yīng)變傳感器40應(yīng)當(dāng)關(guān)于構(gòu)件10定位的位置。在一些實(shí)施例中，單個(gè)第二場分布圖可用于多個(gè)離散構(gòu)件10(即，相同類型的構(gòu)件的多個(gè)單元)。

如提到的，并且現(xiàn)在參照?qǐng)D6，本公開附加地涉及用于監(jiān)測(cè)構(gòu)件10變形的方法200。在示例性實(shí)施例中，此類方法200可由處理器100執(zhí)行，如上文所論述。方法200可包括例如沿相互正交的X軸和Y軸測(cè)量橫跨應(yīng)變傳感器40的電場值來獲得第一數(shù)據(jù)點(diǎn)集的步驟210。在圖6的示例性實(shí)施例中，第一數(shù)據(jù)點(diǎn)集包括X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集和第一Y軸集。測(cè)量步驟210可包括以渦流線圈70測(cè)量渦流電場、以霍爾效應(yīng)探頭測(cè)量霍爾電磁場、以電容探頭測(cè)量電容變化，或者以傳導(dǎo)性探頭測(cè)量傳感器40的傳導(dǎo)性。如上文所述，測(cè)量渦流場可附加地包括使穿過渦流線圈70的電流交變，以及檢測(cè)二次電磁場。

方法200還包括基于第一數(shù)據(jù)點(diǎn)集(例如，第一X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集和第一Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集)來匯編應(yīng)變傳感器40的第一場分布圖的步驟220。可選地，步驟220可包括計(jì)算在正交于X軸和Y軸的Z軸中的第一Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集，計(jì)算基于第一X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集和第一Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集。在此類實(shí)施例中，步驟230可包括基于第一X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集、第一Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集和第一Z軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集匯編應(yīng)變傳感器40的第一三維分布圖。

步驟210可在第一時(shí)間處發(fā)生，并且場分布圖可基于第一時(shí)間處的X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集或Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集中的一個(gè)或更多個(gè)，如上文所論述。因此，方法實(shí)施例200還可包括例如在第二時(shí)間處沿X軸和Y軸測(cè)量應(yīng)變傳感器40來獲得第二數(shù)據(jù)點(diǎn)集(例如，第二X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集和第二Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集)的步驟230，如上文所論述。第二時(shí)間可不同于第一時(shí)間，并且在示例性實(shí)施例中，在第一時(shí)間之后。此外，方法200可包括例如基于第二時(shí)間處的X軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集或Y軸數(shù)據(jù)點(diǎn)集中的一個(gè)或更多個(gè)匯編應(yīng)變傳感器40的第二場分布圖的步驟240，如上文所論述。更進(jìn)一步，方法200可包括例如比較第一場分布圖和第二場分布圖的步驟250，如上文所論述。

該書面的描述使用實(shí)例以公開本發(fā)明(包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明(包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這些其它實(shí)例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其它實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其它實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。