專利名稱：緊固件數(shù)據(jù)的無線采集的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開主要涉及結(jié)構(gòu)緊固件，尤其是涉及來自緊固件的數(shù)據(jù)例如緊固件應(yīng)力的遠(yuǎn)程無線采集。
背景技術(shù)：
定期檢查用于夾緊結(jié)構(gòu)接頭(joints)的緊固件狀態(tài)有時候是必要的。例如，在車輛例如飛行器的情況下，由某些任務(wù)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)接頭和組裝件中的緊固件應(yīng)用的夾緊力必須保持在規(guī)定限額的情況下。由于某些結(jié)構(gòu)隨著時間的推移變松弛的趨勢，以及緊固件的物理變化，例如工作硬化(work hardening)和螺變,所有這些會導(dǎo)致緊固件的預(yù)加載變化和緊固件的應(yīng)力變化，緊固件夾緊力的定期監(jiān)控會是必要的。在發(fā)現(xiàn)緊固件預(yù)加載超出規(guī)定限額時，重新擰緊(re-torque)緊固件或替換緊固件會是必要的。過去，由會物理檢查并記錄緊固件狀態(tài)，包括緊固件預(yù)加載水平的維修技師完成這樣的緊固件監(jiān)控。這樣的手工過程是耗時和耗勞力的，而且有時候在緊固件位于不易存取的區(qū)域時難以完成。最近，已經(jīng)發(fā)明了一種緊固件，其包含測量緊固件上的應(yīng)力和預(yù)加載的傳感器。不過，為了讀取測量的預(yù)加載并且使其和正讀取的特定緊固件關(guān)聯(lián)，技師必須用讀取預(yù)加載的讀取器物理接觸該緊固件，而且必須物理接觸唯一鑒定該緊固件的條形碼。采集緊固件數(shù)據(jù)的這樣方法也是耗時的和耗勞力的，而且在緊固件存取受限時是難以完成的。在某些情況下，在緊固件位于密封區(qū)域內(nèi)或尤其是小隔間內(nèi)時，例如飛行器尾部，可能無法物理接觸緊固件，這樣就阻止了緊固件預(yù)加載的測量。因此，就有需要用于緊固件數(shù)據(jù)例如緊固件上的預(yù)加載或應(yīng)力的遠(yuǎn)程采集的非接觸方法和設(shè)備。還需要可以適于監(jiān)控現(xiàn)存類型緊固件，甚至是難以或不可能物理存取緊固件的地方監(jiān)控現(xiàn)存類型緊固件的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)公開的實施例，提供了用于遠(yuǎn)程監(jiān)控緊固件狀態(tài)，包括測量和無線采集指示緊固件狀態(tài)的一個或多于一個參數(shù)的非接觸方法和設(shè)備。該方法基于幾種無線技術(shù)中的任意一個來使用無線通信，且其可以用于在緊固件位于難以物理存取的結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)時采集數(shù)據(jù)。該方法允許緊固件ID可靠地與相應(yīng)的應(yīng)力值相關(guān)聯(lián)。該設(shè)備使用可以輕易改裝到現(xiàn)存類型緊固件的無線通信器件(device)。由公開的實施例提供的緊固件數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程無線采集可以通過減少或消除要求技師接觸勞動的手工檢驗的需要而降低勞力成本，而且允許緊固件狀態(tài)的更頻繁檢查。根據(jù)一個公開的實施例，提供了用于從多個緊固件中采集數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中每個包括用于測量緊固件上應(yīng)力的傳感器。該設(shè)備包括適于附著于緊固件中的每個以用于無線發(fā)射與測量的應(yīng)力相關(guān)的數(shù)據(jù)的器件以及用于無線讀取由該器件發(fā)射的數(shù)據(jù)的讀取器。該器件可以包括可附著于緊固件的帽，以及天線和用于發(fā)射數(shù)據(jù)到讀取器的帽中的無線發(fā)射器。讀取器可以包括用于將信號無線發(fā)射到器件中每個的發(fā)射器。器件中的每個可以進(jìn)一步包括用于從讀取器接收信號的在帽中的無線接收器以及用于將信號轉(zhuǎn)換為能量并存儲能量的裝置。該器件可以包括用于將存儲的能量轉(zhuǎn)換為用于激活傳感器的脈沖的在帽中的裝置。接收器可以包括紅外信號接收器、射頻信號接收器和聲信號接收器中的一個。根據(jù)另一個實施例，提供了用于從多個緊固件采集數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中每個包括用于測量緊固件上應(yīng)力的傳感器。該設(shè)備包括用于沿著相對窄路徑無線發(fā)射第一信號到緊固件的讀取器以及用于接收第一信號的在緊固件上的裝置(means)。該設(shè)備進(jìn)一步包括在緊固件上用于無線發(fā)射包括與由傳感器測量的應(yīng)力相關(guān)的數(shù)據(jù)的第二信號到讀取器的裝置。讀取器可以包括用于將第一信號形成為相對窄光束的發(fā)射天線，在緊固件上的接收裝置可以包括用于沿著窄路徑接收第一信號的定向天線。根據(jù)另一個公開的實施例，提供了從多個緊固件采集數(shù)據(jù)的方法。該方法包括從讀取器沿著窄路徑無線發(fā)射第一信號到緊固件，以及在緊固件接收第一信號。該方法還包括在緊固件感測至少一個參數(shù)，以及從緊固件無線發(fā)射與該參數(shù)有關(guān)的第二信號到讀取器。第一信號從讀取器的無線發(fā)射可以利用定向天線或能量束完成。能量束可以包括射頻電能、光能和聲能。根據(jù)進(jìn)一步實施例，提供了用于從多個緊固件采集數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中每個包括用于測量緊固件上應(yīng)力的傳感器。該設(shè)備包括適于附著于緊固件中的每個的用于感測緊固件溫度且用于無線發(fā)射與測量應(yīng)力和感測溫度有關(guān)的數(shù)據(jù)的器件。該設(shè)備還包括用于讀取由器件發(fā)射的數(shù)據(jù)的讀取器。該器件可以包括可附著于緊固件的帽、在帽中的溫度傳感器以及在帽中用于發(fā)射數(shù)據(jù)到讀取器的無線發(fā)射器。根據(jù)進(jìn)一步實施例，提供了采集與緊固件上應(yīng)力有關(guān)的數(shù)據(jù)的方法。該方法包括感測緊固件上與緊固件應(yīng)力有關(guān)的、緊固件上的至少一個隨溫度改變的參數(shù)的步驟，感測緊固件溫度的步驟以及基于感測溫度調(diào)整參數(shù)的步驟。利用緊固件的傳感器完成感測溫度。根據(jù)另一個實施例，提供了用于從安裝于結(jié)構(gòu)上的多個緊固件采集數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中每個緊固件均包括用于測量緊固件上應(yīng)力的傳感器。該設(shè)備包括在緊固件中的每個上耦合于傳感器的器件，其用于穿過結(jié)構(gòu)無線發(fā)射代表測量應(yīng)力的聲信號。該設(shè)備還包括用于讀取聲信號的讀取器。該器件可以包括可附著于緊固件的帽，以及帽中的用于穿過結(jié)構(gòu)發(fā)射聲信號的換能器。該器件可以包括適用于結(jié)構(gòu)以便將聲信號從換能器耦合到結(jié)構(gòu)的聲耦合器。該讀取器可以包括用于將聲信號轉(zhuǎn)換為電能的聲換能器，以及用于將換能器聲音耦合到結(jié)構(gòu)的聲耦合器。根據(jù)另一個實施例，提供了從結(jié)構(gòu)上的緊固件采集數(shù)據(jù)的方法。該方法包括感測在緊固件上至少一個參數(shù)，以及穿過結(jié)構(gòu)發(fā)射包括從緊固件感測的參數(shù)的聲信號。該方法進(jìn)一步包括讀取聲信號。可以通過導(dǎo)引信號沿著相對窄路徑穿過結(jié)構(gòu)來完成發(fā)射信號。該方法還可以還包括至少部分基于結(jié)構(gòu)的特征來選擇用于聲信號的頻率。公開的實施例提供了方法和相關(guān)設(shè)備，其用于從安裝于結(jié)構(gòu)上的緊固件遠(yuǎn)程和無線采集數(shù)據(jù)，其允許監(jiān)控處于難以存取的結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)的緊固件而且可以減少人工接觸勞力。


圖I示出用于從安裝于結(jié)構(gòu)上的緊固件無線采集數(shù)據(jù)的設(shè)備的功能框圖。圖2不出緊固件的不圖和對解釋與緊固件上的預(yù)加載有關(guān)的正時測量有用的正時繪圖。圖3示出具有安裝于其上的帽的緊固件的俯視圖。圖4不出米用圖3中線4_4截取的橫截面視圖。圖5示出包含在圖3和圖4所示緊固件帽內(nèi)的電子電路的功能框圖。圖6示出利用在圖3-5所示的帽器件來無線采集緊固件數(shù)據(jù)的方法的流程圖。圖7示出采集緊固件數(shù)據(jù)的可替代方法的流程圖。

圖8示出從安裝于飛行器上的緊固件采集數(shù)據(jù)的組合塊和圖表視圖。圖9示出利用沿著相對窄路徑發(fā)送定向信號而從緊固件采集數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備。圖10示出使用激光束來輔助瞄準(zhǔn)讀取器上的定向天線。圖11示出和圖10相似但是示出在讀取器已經(jīng)被瞄準(zhǔn)后，向緊固件的射頻質(zhì)詢信號的發(fā)射。圖12示出用于沿著相對窄路徑發(fā)射射頻信號到緊固件的碟形天線的使用。圖13示出將紅外能量聚焦成用于質(zhì)詢緊固件的光束的透鏡的使用。圖14示出會聚由二極管產(chǎn)生的紅外能量的碟形反射器的使用。圖15示出瞄準(zhǔn)形成為讀取器一部分的紅外發(fā)射器的激光的使用。圖16示出和圖15相似但是示出瞄準(zhǔn)在讀取器上的紅外發(fā)射器的可見光源的使用。圖17示出包括手槍式握把和用于朝向緊固件瞄準(zhǔn)讀取器的光學(xué)瞄準(zhǔn)具的側(cè)視圖。圖18示出包括溫度傳感器的讀取器，該溫度傳感器用于遠(yuǎn)程感測緊固件或緊固件周圍的結(jié)構(gòu)的溫度。圖19示出讀取器的透視圖，其具有非接觸溫度傳感器和輔助瞄準(zhǔn)讀取器的手槍式握把。圖20示出采集緊固件數(shù)據(jù)的方法的流程圖，其包括基于緊固件的感測溫度的調(diào)節(jié)。圖21示出包括遠(yuǎn)程溫度傳感器的讀取器的組件的功能框圖。圖22示出采用聲信號來質(zhì)詢緊固件的讀取器的組合塊和圖表視圖。圖23示出和圖22示出相似但是示出利用聚焦聲信號來質(zhì)詢緊固件的聲讀取器。圖24示出聲讀取器以及配備聲換能器緊固件的功能框圖。圖25示出利用聲能量通信來采集緊固件數(shù)據(jù)的方法。圖26示出飛行器生產(chǎn)和使用方法的流程圖。圖27示出飛行器的框圖。
具體實施例方式首先參考圖1，公開的實施例涉及器件36，其可以附著于緊固件30以便使得緊固件30適于和遠(yuǎn)程讀取器38無線通信。緊固件30可以安裝于結(jié)構(gòu)34上，且可以由用于將兩個或多于兩個構(gòu)件機(jī)械連結(jié)、固定或夾持在一起的廣泛的硬件器件中的任意器件組成。例如，緊固件30可以包括但不限于，螺栓、螺釘、大頭釘、夾子或別針，僅列出其中一部分。緊固件30包括測量與緊固件30狀態(tài)或狀況有關(guān)的一個或多于一個參數(shù)的傳感器32。例如，傳感器32可以包括測量與緊固件30上的應(yīng)力且因而與其上的預(yù)加載有關(guān)的參數(shù)的換能器。在一個實施例中，器件36可以被編程以便定期發(fā)射測量的參數(shù)到讀取器38，以便可以監(jiān)控緊固件30的狀態(tài)。在另一個實施例中，通過定期發(fā)射無線信號(后文中有時候稱為“質(zhì)詢信號”)到器件36從而導(dǎo)致傳感器32的激活來測量期望參數(shù)，讀·取器38可以質(zhì)詢緊固件30。測量的參數(shù)通過器件36被無線發(fā)射到讀取器38，在這里參數(shù)可以被讀取或可以用于計算以確定緊固件30的狀態(tài)，例如緊固件30上的應(yīng)力。在其他實施例中，確定應(yīng)力值的計算可以由器件36完成，接著無線發(fā)射應(yīng)力值到讀取器38。讀取器38可以給用戶提供視覺和/或聽覺信號來指示特定讀周期是否已經(jīng)被成功實現(xiàn)?，F(xiàn)關(guān)注示出緊固件30和器件36更多細(xì)節(jié)的圖2、圖3和圖4。正如最好在圖4所示，緊固件30被描繪成具有頭部56和柄44的螺栓，其中該柄44穿過包括一對板34a、34b的結(jié)構(gòu)34。柄44的下端45具有接納螺母62的外螺紋(未示出)。頭部56包括肩部60，當(dāng)頭部56和/或螺母62被擰緊時該肩部60將墊圈74夾抵于板34a以便施加將板34a、34b保持在一起的夾緊力。在緊固件30上的預(yù)加載且因而其上應(yīng)力是至少部分由緊固件30施加于結(jié)構(gòu)34的夾緊力的函數(shù)。器件36包括由合適硬質(zhì)材料例如金屬形成的帽66，不過在某些應(yīng)用中，也有可能由復(fù)合或其他高強(qiáng)度材料形成帽66。在示出的例子中帽66包括是大體圓形的頭部68，不過其他外形也是可能的。例如，頭部68可以包括形成為六邊形或八邊形外形的扳手面(未示出)，其適合由在將器件36安裝于緊固件30上時所用的扳手(未示出)接合。帽66進(jìn)一步包括圍繞緊固件30頭部56的斜面70并且包括可以接合結(jié)構(gòu)34的環(huán)形底部78。帽66包括在其內(nèi)的圓周凹縫72，其靠近底部78，且互補(bǔ)地接納在墊圈74外周上的上翹法蘭76。這樣，通過將帽66保留在緊固件30頭部56上的法蘭76，帽66附著于緊固件30。器件36還可以包括被容納在帽66內(nèi)的電子電路86。在一個實施例中，連接電路86的天線88可以被集成到帽66的頭部68內(nèi)，而在另一實施例中，天線88a可以被集成到帽66的斜面70內(nèi)。在另一個實施例中，天線88和88a 二者均可以被集成到帽66內(nèi)。緊固件30的頭部56包括中央凹縫64，其包含會在下面更詳細(xì)討論的傳感器32。傳感器32測量反映緊固件30狀態(tài)的至少一個參數(shù)，其或者被直接發(fā)射到讀取器38(圖1)，或者用于由電路86實現(xiàn)的計算以確定緊固件30的狀態(tài)。借助于可壓縮O形環(huán)80，帽66圍繞凹縫64的周界被密封到緊固件30的頭部56，從而密封凹縫64以防止?jié)駳夂?或外來顆粒。器件36進(jìn)一步包括一對電觸頭82、84，當(dāng)帽66安裝于緊固件30上時，其與電路86耦合并且相應(yīng)地接觸傳感器32和緊固件頭部56。裝設(shè)在帽66上的可選溫度傳感器90與電子電路86耦合，并且接觸緊固件頭部56以便測量緊固件30的或恰環(huán)繞緊固件30的結(jié)構(gòu)34的溫度。正如前面所指示的，墊圈74使得帽66適于附著于緊固件30的頭部56。不過，將器件36附著于緊固件30的其他部分，或者利用不需要使用墊圈76的其他附接技術(shù)附著于螺母62也是可能的。在一個實施例中，帽66和墊圈76可以經(jīng)配置提供卡口型裝設(shè)(未示出)，以便帽66通過扭緊的動作而附著于緊固件30?？商娲?，在帽66和緊固件30之間和/或帽66和墊圈74之間可以提供使得帽66適于被螺紋擰到緊固件30和/或墊圈74上的螺紋(未示出)。由此，應(yīng)當(dāng)理解通過安裝墊圈74，然后利用扭緊的動作將帽66附著于墊圈74，可以使用器件36來翻新現(xiàn)存的緊固件30。在某些實施例中，為了允許修復(fù)或更換帽66，可以以反向擰開動作從緊固件30移除帽66?，F(xiàn)詳細(xì)參考圖2，傳感器32可以包括適合測量反映緊固件30狀態(tài)的一個或多于一個參數(shù)的、利用各種技術(shù)的各種傳感器或換能器中的任意傳感器或換能器，包括但不限于可以用于確定緊固件30中的應(yīng)力或預(yù)加載40的那些傳感器或換能器。在一個實施例中，傳感器32可以使用超聲波技術(shù)來測量與緊固件30上的預(yù)加載40直接相關(guān)的“渡越時間(time-of-flight)”。在42處施加于傳感器32的電壓脈沖作為超聲波46穿過柄44傳播，其在緊固件30端部48被反射并沿著返回路徑50返回到傳感器32。超聲波46作為回波52返回，該回波52由傳感器32記錄并具有和緊固件30的預(yù)加載直接成比例的渡越時間54 (time-o f-f light)。涉及零負(fù)載渡越時間的評估渡越時間54的變化,允許直接測量預(yù)加載40。在擰緊期間，緊固件30隨著加載而伸長，而超聲波46的速度隨著緊固件應(yīng)力的 增加而降低，從而導(dǎo)致總渡越時間的增加和預(yù)加載40直接成比例。正如之前提到的，雖然已經(jīng)示出超聲波型傳感器32，不過利用其它類型技術(shù)的其它傳感器和換能器是可能的?，F(xiàn)關(guān)注示出裝納在帽66內(nèi)(圖4)的并且與傳感器32和天線88耦合的電子電路86更多細(xì)節(jié)的圖5。在這個實施例中，電路86包括可以被合并為單個電路從而形成收發(fā)器(未示出)的射頻(RF)接收器90和RF發(fā)射器92。代表緊固件質(zhì)詢的、從讀取器38 (圖I)發(fā)射的RF信號由接收器90傳遞到將接收的RF信號轉(zhuǎn)換為可以存儲在電能存儲器件96中例如電容或其他存儲介質(zhì)(未不出)中的電功率的電子轉(zhuǎn)換器94。RF質(zhì)詢信號可以包括被連續(xù)存儲直到存儲在存儲器件96中的能量足以啟動讀取周期的一系列脈沖。電路86還可以由一個或多于一個可替代動力源/電源98例如電池、能源收集器或其他發(fā)電機(jī)(未示出)提供動力。例如，可替代動力源98可以包括在帽66內(nèi)的、收集環(huán)境能量(例如由緊固件30的溫度波動所產(chǎn)生的熱能)的能量收集器件。這種形式的能量收集器件可以采用相變材料作為抵抗緊固件30的溫度波動的散熱器/熱沉，在飛行器爬升/下降(climb/decent)期間這種溫度波動會是明顯的。可以采用使用其他技術(shù)的能量收集器件，包括但不限于收集那些在飛行器爬升/下降期間由大氣壓變化產(chǎn)生的振動能量的能量收集器件。由于帽66安裝在緊固件30上，所以電觸頭82、84與緊固件30和傳感器32接合，從而導(dǎo)致開關(guān)106關(guān)閉。開關(guān)106的關(guān)閉使得電路86準(zhǔn)備待用。在隨后將帽66從緊固件30移除從而導(dǎo)致電觸頭82、84從緊固件30脫離接合的情形下，開關(guān)106打開并導(dǎo)致在數(shù)據(jù)存儲102中的唯一數(shù)字標(biāo)識(ID)號104被擦除/刪除。此特征可以確保特定ID是永久且可靠地僅僅與一個特定緊固件30相關(guān)聯(lián)。存儲在能量存儲器件96中的能量用于啟動/點(diǎn)火(fire)脈沖發(fā)生器110，其導(dǎo)致傳感器32產(chǎn)生穿過緊固件30傳播的超聲波46 (圖2)，如之前所描述的。脈沖檢測電路112感測返回脈沖并將返回脈沖傳遞到測量脈沖渡越時間的脈沖測量電路114。測量的渡越時間代表與緊固件30上應(yīng)力相關(guān)的參數(shù)并且被傳遞到將渡越時間測量和其他數(shù)據(jù)一起結(jié)合為數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)打包電路116。例如，存儲在電路86中的數(shù)據(jù)存儲102中的唯一數(shù)字ID號104可以和渡越時間信息結(jié)合為數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包通過RF發(fā)射器92和天線88被發(fā)射返回到讀取器38 (圖I)。在某些實施例中，電路86可以包括控制電路86的各種組件和/或執(zhí)行計算的微處理器100。例如，微處理器100可以將被包括在從讀取器38接收的RF信號中的緊固件ID和在數(shù)據(jù)存儲102中的數(shù)字ID 104作比較以核實質(zhì)詢是否針對接收質(zhì)詢信號的特定緊固件30。一旦確認(rèn)這兩個ID之間匹配，則可以由電路86執(zhí)行測量和發(fā)射功倉泛?，F(xiàn)關(guān)注大體示出從一個或多于一個緊固件30無線采集數(shù)據(jù)的方法的步驟，該數(shù)據(jù)例如是緊固件預(yù)加載。在118開始，給多個帽66中的每個分配唯一 ID。這個唯一 ID可以是隨機(jī)的ID，或可以是與結(jié)構(gòu)中的具體螺栓位置相關(guān)的，或可以是其他方式分配的。在120，帽66安裝于緊固件30中的每個上。在步驟122，激活信號隨數(shù)字ID —起從讀取器38發(fā)射到帽66。在124，數(shù)字ID被存儲在帽66中，從而使得帽66準(zhǔn)備待用。數(shù)據(jù)采集過程開始于步驟126，其中質(zhì)詢或讀取信號從讀取器38發(fā)射到緊固件30中的一個或多于一個上的帽66。在128，質(zhì)詢信號在帽66處被接收并在帽66內(nèi)轉(zhuǎn)換為存儲的電能。假設(shè)被包含在質(zhì)詢信號中的ID (代表待讀取的緊固件30)匹配于接收該質(zhì)詢信 號的緊固件30上的帽66中的存儲ID，則開始測量和發(fā)射功能，從而利用存儲在128的能量，在130生成激勵脈沖。在132檢測返回脈沖，而在134測量其渡越時間。在136，形成數(shù)據(jù)包，其包括測量的渡越時間和其他信息，例如但不限于緊固件ID、緊固件溫度、時間/日期印記等。在步驟138，數(shù)據(jù)包以射頻(RF)信號的形式從帽66發(fā)射到讀取器38，并在步驟140讀取器38接收和處理數(shù)據(jù)包。圖7示出從緊固件30采集數(shù)據(jù)的可替代方法的步驟。開始于步驟144，質(zhì)詢信號從讀取器38無線發(fā)射到帽66。在146，生成激勵脈沖，其被傳輸通過緊固件30。在148，引入固定的處理時間延時以允許可靠地檢測返回超聲波脈沖。在150檢測返回脈沖，在152檢測信息從帽66發(fā)射到讀取器38。在讀取器38處接收返回脈沖，如在步驟154所示，隨后讀取器38測量RF開始脈沖和RF結(jié)束脈沖之間的時間，并且之后減去固定的處理時間延時并計算超聲波渡越時間作為在156所示的這兩個脈沖之間的差異。因為帽66不再做出正時測量，所以這個實施例可以減少和簡化在帽66中的電路(electronics) 86。現(xiàn)參考圖8，利用移動讀取器160或位于遠(yuǎn)離緊固件30的固定讀取器162，可以從安裝于結(jié)構(gòu)上的緊固件30遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)，該結(jié)構(gòu)例如是飛行器158。例如，可以由維護(hù)技師或在飛行器158上或在地面上使用移動讀取器160來監(jiān)控緊固件30的狀態(tài)，包括緊固件預(yù)加載?？商娲?，在飛行器158上固定位置的讀取器162可以通過采集被存儲用于未來使用或發(fā)送到機(jī)載服務(wù)器(未示出)以用于分析的緊固件數(shù)據(jù)，從而定期監(jiān)控緊固件狀態(tài)。類似地，固定的基于地面的監(jiān)控系統(tǒng)166可以從緊固件30無線采集數(shù)據(jù)，之后在本地由計算機(jī)168處理并且在170存儲為維護(hù)記錄的一部分，和/或由接收器/發(fā)射器172無線發(fā)射到其他站點(diǎn)。公開的方法和設(shè)備還可以有利使用在裝配或維修例如飛行器158的結(jié)構(gòu)的工廠生產(chǎn)設(shè)置或維護(hù)設(shè)施設(shè)置。固定的或移動讀取器174可以安裝在裝配飛行器158的工廠的頂棚176上或嵌入其地板內(nèi)/下面或工裝夾具/站臺/腳手架(全部未示出)內(nèi)。當(dāng)飛行器158正在裝配時，讀取器174可以從緊固件30采集例如預(yù)加載的數(shù)據(jù)以核實緊固件30是否被恰當(dāng)?shù)匕惭b和/或扭轉(zhuǎn)到規(guī)格。在某些應(yīng)用中，期望的是，通過沿著相對窄路徑定向的無線發(fā)射，在讀取器38和緊固件30之間傳輸信號，而不是全方位無線發(fā)射。因為發(fā)射信號的能量的較大部分到達(dá)其預(yù)期目的地，即緊固件30或讀取器38，所以定向發(fā)射會比全方位發(fā)射更有效。這個技術(shù)可以提高電池壽命并且改善質(zhì)詢每個緊固件30所需的時間?，F(xiàn)參考圖9，合適的射頻讀取器180可以被打包成由維護(hù)技師使用的手持式設(shè)備，以便在難以獲取/通達(dá)緊固件30的地方讀取緊固件數(shù)據(jù)，像飛行器158尾部178的情形下。在這個實施例中，讀取器180包括手槍式握把182，其允許用戶朝向期望緊固件30定向并且瞄準(zhǔn)讀取器180。讀取器180包括定向天線184，其包括用于發(fā)射質(zhì)詢信號以及從緊固件30接收包括數(shù)據(jù)包的響應(yīng)RF信號的、被安排成相控陣列的偶極子 。在這個實施例中，操作員首先物理定位待測量的緊固件30，然后將緊固件指向讀取器180以便測量。讀取器180可以進(jìn)一步包括瞄準(zhǔn)器件，例如激光器186，其導(dǎo)引激光束188朝向緊固件30中的特定一個。激光束188與定向天線184的取向?qū)R以便通過將激光束188指向特定緊固件30，天線184的發(fā)射路徑自動朝向緊固件30對齊。這個實施例可以進(jìn)一步改善系統(tǒng)的能量效率，延長電池壽命和/或減少測量給定緊固件30組的應(yīng)力所需的勞動力時間。圖10示出已經(jīng)指向特定緊固件30的激光束188。天線184沿緊固件30的方向?qū)R，則RF信號沿著相對窄路徑194 (圖11)從天線184發(fā)射到緊固件30 (圖11)。可以采用其他技術(shù)沿著相對窄路徑會聚RF信號。例如，如圖12所示的，可以采用天線碟196 (圖12)來沿著相對窄路徑194朝向緊固件30會聚或聚焦RF信號。在某些應(yīng)用中，為了減少可能的射頻干擾(RFI)并/或減少發(fā)射信號所需的功率，定向天線相比全向性天線是優(yōu)選的。被裝納在帽66中的天線88 (圖4)可以類似地配置為定向天線的形式以減少發(fā)送數(shù)據(jù)包到讀取器180的功率消耗。根據(jù)公開的實施例，可以采用其他形式的通信技術(shù)，包括聲音(聲波)能量和在可見頻域和近可見頻域范圍內(nèi)的電磁能，有時候稱為光能，來采集緊固件數(shù)據(jù)。例如，如圖13所示，可以采用紅外光脈沖發(fā)射質(zhì)詢信號到緊固件30，其中紅外二極管200產(chǎn)生由合適透鏡204聚焦成窄脈沖束206的紅外光202脈沖。透鏡204和讀取器38被瞄準(zhǔn)到緊固件30，以便紅外脈沖束206照射到所期望的緊固件30上以啟動讀取周期。圖14示出使用反射碟208來將由紅外二極管200產(chǎn)生的光會聚為會聚的脈沖束210。由可以裝設(shè)在讀取器38上的碟208的取向來控制光束210朝向所期望緊固件30的瞄準(zhǔn)。在“嘈雜” RF環(huán)境，例如工廠或機(jī)場中，使用紅外信號是理想的。在上述的紅外通信系統(tǒng)中，較短波長可以允許較高增益系數(shù)并且在某些應(yīng)用中會是更加有利的。圖15示出結(jié)合紅外發(fā)射器212使用激光瞄準(zhǔn)器186以定位和質(zhì)詢期望的緊固件30。激光瞄準(zhǔn)器186產(chǎn)生可被用戶使用來定位和瞄準(zhǔn)/對準(zhǔn)(aim)紅外發(fā)射器212的可見激光束188。一旦恰當(dāng)?shù)孛闇?zhǔn)了發(fā)射器212，則紅外質(zhì)詢信號195被發(fā)送到緊固件30，從而啟動讀取周期。圖16示出使用傳統(tǒng)可見光源214，例如裝設(shè)在紅外發(fā)射器212上的閃光燈。光源214產(chǎn)生用于照亮緊固件30的可見光束216。可以在緊固件30上放置反光材料218以輔助反射來自光源214的光，以便緊固件30對技師是更為可見的。光束216瞄準(zhǔn)到緊固件30會自動地對齊紅外發(fā)射器212以便RF信號指向緊固件30。在另一個實施例中，如圖17所示，在讀取器38產(chǎn)生定向質(zhì)詢信號的應(yīng)用中，讀取器38可以采用手槍式握把182和光學(xué)瞄準(zhǔn)具220以用于使讀取器38朝向所期望的緊固件30瞄準(zhǔn)。正如之前關(guān)于圖4所討論的，理想的是，感測緊固件30的溫度以調(diào)節(jié)渡越時間信息并改進(jìn)預(yù)加載測量的精度。在圖4所示實施例的情形中，用于這個目的的溫度傳感器90被結(jié)合到帽66中。不過可以采用其他技術(shù)感測緊固件30的溫度，或恰環(huán)繞緊固件30的結(jié)構(gòu)34的溫度，其通常具有和緊固件30基本一樣的溫度。例如，如圖18所示，非接觸溫度傳感器224可以被結(jié)合到讀取器38內(nèi)以遠(yuǎn)程感測緊固件30的溫度。溫度傳感器224可以包括各種已知非接觸溫度感測器件中的任意器件，例如但不限于高溫計、紅外熱成像攝像機(jī)、線測量溫度計、點(diǎn)輻射計和紅外輻射溫度計。典型的紅外輻射溫度計測量在至少兩個波段中的紅外放射，計算這兩個波段的強(qiáng)度的比，并且使用該比來估計放射表面的溫度。圖19示出結(jié)合了紅外輻射溫度計228和激光束188來輔助瞄準(zhǔn)讀取器38的手持槍式讀取器38。讀取器38可以包括顯示屏230和合適控制件234，所述控制件234用于激活/致動激光束188、讀取緊固件溫度以及啟動與感測溫度自動關(guān)聯(lián)的質(zhì)詢信號。顯示屏230與存儲在讀取器38中的一個或多于一個程序(未示出)一起用于向用戶示出每個緊固 件30位于什么位置以輔助瞄準(zhǔn)讀取器38。現(xiàn)關(guān)注圖20，其示出采集緊固件數(shù)據(jù)的方法的步驟，其包括針對緊固件30溫度變化而調(diào)節(jié)緊固件的參數(shù)測量。在236，在讀取器38接收包括渡越時間信息的數(shù)據(jù)包，隨后在238提取渡越時間數(shù)據(jù)。在240緊固件30的溫度被遠(yuǎn)程感測，并在242與特定緊固件30相關(guān)聯(lián)。在244，與緊固件相關(guān)聯(lián)的溫度用于調(diào)節(jié)渡越時間數(shù)據(jù)，如在244所示，隨后在246計算感興趣的參數(shù)，例如緊固件應(yīng)力。圖21示出采用遠(yuǎn)程溫度傳感器224的讀取器38的基本組件。讀取器38包括和遠(yuǎn)程溫度傳感器224 —起用于從緊固件30接收數(shù)據(jù)包的接收器248、處理器250和緊固件ID存儲/存儲器254。處理器250使得在存儲器254中的緊固件ID和由遠(yuǎn)程溫度傳感器224感測的緊固件30的溫度相關(guān)聯(lián)。處理器250可以執(zhí)行包括對渡越時間數(shù)據(jù)的調(diào)節(jié)的計算并且計算感興趣的參數(shù)，例如緊固件30上的預(yù)加載。圖22示出利用聲音信號通信從安裝于結(jié)構(gòu)34上的多個緊固件30采集數(shù)據(jù)的聲讀取器256的使用。在這個實施例中，使得聲讀取器256和結(jié)構(gòu)34物理接合，并且聲信號260從讀取器256通過結(jié)構(gòu)34發(fā)射到緊固件30中的每個。這樣，結(jié)構(gòu)34用作在讀取器256和緊固件30之間攜帶聲能信號的傳遞介質(zhì)。在緊固件30位于由例如對電磁輻射信號是不透過的復(fù)合材料的材料組成的封閉式結(jié)構(gòu)內(nèi)時，使用聲讀取器256是特別有利的。穿過大多數(shù)結(jié)構(gòu)時，長波段聲信號通常比短波段信號可以傳播得更遠(yuǎn)，不過，長波段信號的數(shù)據(jù)率(data rate)會小于短波段的數(shù)據(jù)率。這樣，給用戶提供選擇兩個或多于兩個通信波段的選項是有利的。圖23示出設(shè)備的另一個實施例，其中采用定向聲讀取器256來導(dǎo)引聲質(zhì)詢信號260a沿著相對窄路徑通過結(jié)構(gòu)34到達(dá)特定緊固件30。在沿著相對窄路徑聚焦能量以便到達(dá)特定緊固件30的某些應(yīng)用中這個實施例會是有利的。圖24示出利用聲信號采集緊固件數(shù)據(jù)的設(shè)備的整體組件。聲讀取器256大致包括由波段選擇器263控制來產(chǎn)生具有期望波長的聲信號的聲換能器262?？梢赃x擇聲信號的波長以便最佳地適合其上裝設(shè)有緊固件30的特定結(jié)構(gòu)34的特征。讀取器256進(jìn)一步包括聲耦合器264，其被置于接觸結(jié)構(gòu)34并且用于將來自換能器262的聲信號耦合到結(jié)構(gòu)34中。在某些實施例中，讀取器256可以包括聲功率計265，其允許用戶優(yōu)化地調(diào)節(jié)定向光束260a的方向，這將優(yōu)化地調(diào)節(jié)耦合器264的方向取向。由虛線260指示的聲信號在特定緊固件30上的帽66處被接收。帽66包括聲耦合器266，其將接收的聲信號耦合到帽66中的換能器267。換能器267轉(zhuǎn)換聲信號為電功率，其可以被存儲在能量存儲器272中并被用于驅(qū)動發(fā)送脈沖到緊固件30上以用于測量預(yù)加載的傳感器(未不出)的脈沖發(fā)生器270。類似于較早描述的帽66,帽66可以包括用于存儲緊固件ID的存儲器268，以及溫度傳感器274。雖然圖24未具體示出，不過帽66可以進(jìn)一步包括處理器和/或用于通過結(jié)構(gòu)34發(fā)射數(shù)據(jù)包到讀取器256的發(fā)射器。現(xiàn)關(guān)注圖25，其示出利用聲信號采集緊固件數(shù)據(jù)的方法的步驟。開始于276，選擇期望的、最適合其上裝設(shè)有緊固件30的特定結(jié)構(gòu)34的通信波長。在278，選擇待質(zhì)詢的特定緊固件30。在280，使得聲讀取器256物理接觸包括待質(zhì)詢緊固件30的結(jié)構(gòu)34。下一步，在282，以一個或多于一個聲脈沖的形式生成一個或多于一個聲信號，以及在284，待質(zhì)·詢緊固件的ID被編碼到脈沖內(nèi)。在286，利用聲耦合器264 (圖24)，被編碼的脈沖被發(fā)射到結(jié)構(gòu)34。在288，在被質(zhì)詢的緊固件30處接收聲脈沖，隨后在緊固件30處做檢查以核實接收的ID編碼是否匹配于被質(zhì)詢緊固件的ID，如在步驟290所示。在292，聲能脈沖被存儲并且用于生成和發(fā)射內(nèi)部脈沖到緊固件30內(nèi)。在294，測量內(nèi)部發(fā)射的脈沖的渡越時間?？蛇x地，在296，測量被質(zhì)詢緊固件的溫度。在步驟298，渡越時間和溫度及其他數(shù)據(jù)一起被加載到數(shù)據(jù)包內(nèi)，在300該數(shù)據(jù)包以聲脈沖的形式被發(fā)射，其通過結(jié)構(gòu)34傳播到讀取器256。在步驟302，來自緊固件30的聲脈沖在讀取器256被接收并被處理以確定緊固件30上的應(yīng)力。本公開的實施例可以發(fā)現(xiàn)被用于各種潛在應(yīng)用，尤其是運(yùn)輸行業(yè)，包括例如航空航天、輪船以及機(jī)動車等應(yīng)用。這樣，現(xiàn)參考圖26和圖27，本公開的實施例可以應(yīng)用在如圖26所示的飛行器制造和使用方法320以及如圖27所示的飛行器322的背景下。在預(yù)生產(chǎn)期間，示范性方法320可以包括飛行器322的規(guī)格和設(shè)計324以及材料采購326，其中公開的實施例可以指定用于安裝和/或監(jiān)控飛行器322中的緊固件。在生產(chǎn)期間，進(jìn)行飛行器322的組件和子組件制造328以及系統(tǒng)整合330。公開的實施例可以用于安裝和監(jiān)控用于所述組件和子組件的緊固件。因此，飛行器322可以通過認(rèn)證和交付332以投入使用334。在由客戶使用時，飛行器322按計劃例行維護(hù)和維修336 (其也包括修改、重整、翻新等等)。公開的方法可用于在認(rèn)證332期間和/或維護(hù)和維修336期間檢查或監(jiān)控緊固件的預(yù)加載?？梢杂上到y(tǒng)集成商、第三方和/或操作員(例如，用戶)完成或?qū)嵤┓椒?20的過程中的每個。為了這個描述的目的，系統(tǒng)集成商可以包括但不限于任何數(shù)量的飛行器制造商和主要系統(tǒng)轉(zhuǎn)包商；第三方可以包括但不限于任何數(shù)量的賣家、轉(zhuǎn)包商以及供應(yīng)商；以及操作員可以是航線、租賃公司、軍事機(jī)構(gòu)、服務(wù)機(jī)構(gòu)等等。如圖27所示，通過示范性方法320生產(chǎn)的飛行器322可以包括具有多個系統(tǒng)340的機(jī)身338和內(nèi)部342。高級系統(tǒng)340的例子包括推進(jìn)系統(tǒng)344、電氣系統(tǒng)346、液壓系統(tǒng)348以及環(huán)境系統(tǒng)350中的一個或多于一個。可以包括任何數(shù)量的其他系統(tǒng)。公開的實施例可以用于安裝和/或監(jiān)控形成機(jī)身338 —部分的接頭內(nèi)的或在形成推進(jìn)系統(tǒng)344或液壓系統(tǒng)348的一部分的組件上的緊固件。雖然示出航空的例子，不過本公開的原則可以適應(yīng)于其他行業(yè)，例如輪船、重型裝備、發(fā)電、精煉廠以及汽車行業(yè)。可以采用公開的實施例在生產(chǎn)和使用方法320的任意一個或多于一個階段期間 測量被安裝在飛行器322上的緊固件的預(yù)加載。例如，對應(yīng)生產(chǎn)過程328的組件或子組件可以包括需要精確測量預(yù)加載的緊固件。而且，在生產(chǎn)階段328和330，可以使用一個或多于一個方法實施例或者其結(jié)合，例如借此加快裝配或降低飛行器322的成本。雖然本公開已經(jīng)描述了關(guān)于某些示范性實施例的實施例，應(yīng)當(dāng)理解具體的實施例用于說明目的而不是起限制作用，因為本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以做出其他變化。
權(quán)利要求
1.從多個緊固件采集數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中每個緊固件均包括用于測量在該緊固件上的應(yīng)力的傳感器，該設(shè)備包括 適于附著于每個所述緊固件以用于無線發(fā)射與測量的應(yīng)力相關(guān)的數(shù)據(jù)的器件；以及 用于無線讀取由所述器件發(fā)射的所述數(shù)據(jù)的讀取器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述器件包括 可附著于所述緊固件的帽， 在所述帽中的天線，以及 在所述帽中的且與所述天線耦合以用于發(fā)射所述數(shù)據(jù)到所述讀取器的無線發(fā)射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中 所述讀取器包括用于無線發(fā)射信號到所述器件中的每個器件的發(fā)射器，以及所述器件中的每個器件進(jìn)一步包括在所述帽中的用于從所述讀取器接收所述信號的無線接收器以及用于將所述信號轉(zhuǎn)換為能量并存儲所述能量的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述器件中的每個器件包括 用于將環(huán)境能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置，以及 用于存儲所述電能并將存儲的能量轉(zhuǎn)換為用于激活所述傳感器的脈沖的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述帽包括一組電觸頭，當(dāng)所述器件附著于所述緊固件時使得所述一組電觸頭接觸所述傳感器和所述緊固件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述接收器是下列中的一個 光信號接收器， 射頻信號接收器，以及 聲信號接收器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述器件進(jìn)一步包括在所述帽上用于感測所述緊固件的溫度的溫度傳感器。
8.一種從多個緊固件采集數(shù)據(jù)的方法，其包括 將帽附著于所述緊固件中的每一個； 從讀取器無線發(fā)射質(zhì)詢信號到所述緊固件中的一個； 在所述帽內(nèi)的接收器處無線接收所述質(zhì)詢信號； 利用在該緊固件上的傳感器測量該緊固件上的應(yīng)力；以及 利用在所述帽中的無線發(fā)射器無線發(fā)射測量的應(yīng)力到所述讀取器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中附著所述帽包括在所述帽中使得一組電觸頭與該傳感器和該緊固件接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中附著所述帽是通過將所述帽擰到所述緊固件的頭部而完成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包括 將接收的質(zhì)詢信號轉(zhuǎn)換為電能； 將所述電能存儲在所述帽中；以及 利用存儲的能量來激活所述傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包括 將環(huán)境能量轉(zhuǎn)換為電能；將所述電能存儲在所述帽中；以及 當(dāng)被激活時利用存儲的能量給所述傳感器提供動力。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包括 使得所述讀取器瞄準(zhǔn)待質(zhì)詢緊固件，其包括將光束從所述讀取器導(dǎo)引到該緊固件以輔助所述讀取器的瞄準(zhǔn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中無線發(fā)射所述質(zhì)詢信號是利用下列之一而完成的 電能發(fā)射， 光能發(fā)射，以及 聲能發(fā)射。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中將所述帽附著于所述緊固件包括 固定法蘭到該緊固件，以及 利用該法蘭將所述帽保持在該緊固件上。
16.從多個緊固件采集數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中每個所述緊固件均包括用于測量緊固件上的應(yīng)力的傳感器，該設(shè)備包括 用于沿著相對窄路徑無線發(fā)射第一信號到該緊固件的讀取器； 在該緊固件上用于接收該第一信號的裝置；以及 在該緊固件上用于無線發(fā)射包括與由該傳感器測量的應(yīng)力有關(guān)的數(shù)據(jù)的第二信號到該讀取器的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述讀取器包括用于將該第一信號形成為相對窄光束的發(fā)射天線。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述天線是定向偶極子天線。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述天線是碟形天線。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中 所述讀取器包括射頻發(fā)射器，所述第一信號是射頻信號，以及 在所述緊固件上的所述接收裝置是射頻接收器。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中 所述讀取器包括紅外光束發(fā)射器， 所述第一信號是紅外光束，以及 在所述緊固件上的所述接收裝置是紅外接收器。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述紅外光束發(fā)射器包括 用于產(chǎn)生紅外光的紅外二極管，以及 用于將紅外光會聚為所述紅外光束的裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中 所述讀取器包括聲能發(fā)射器， 所述第一信號是聲信號，以及 在所述緊固件上的所述接收裝置是聲信號接收器。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中在所述緊固件上的所述接收裝置包括用于沿著所述窄路徑接收所述第一信號的定向天線。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其進(jìn)ー步包括 可附著于所述緊固件的用于裝納所述接收裝置和用于發(fā)射所述第二信號的裝置的帽。
26.一種從多個緊固件采集數(shù)據(jù)的方法，其包括 從讀取器沿著相對窄路徑無線發(fā)射第一信號到所述緊固件； 在所述緊固件處接收第一信號； 在該緊固件處感測至少ー個參數(shù)；以及 從該緊固件無線發(fā)射與所述參數(shù)有關(guān)的第二信號到該讀取器。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中從所述讀取器無線發(fā)射所述第一信號是利用定向天線完成的。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中從所述讀取器無線發(fā)射所述第一信號是利用能量束完成的。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述能量束是下列中的ー種 射頻能量， 光能，以及 聲能。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中無線發(fā)射所述第二信號是利用定向天線完成的。
31.從多個緊固件采集數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中每個所述緊固件均包括用于測量緊固件上的應(yīng)カ的傳感器，該設(shè)備包括 適于附著于所述緊固件中的每個緊固件的用于感測該緊固件的溫度并無線發(fā)射與測量的應(yīng)カ和感測的溫度有關(guān)的數(shù)據(jù)的器件；以及用于讀取由所述器件發(fā)射的所述數(shù)據(jù)的讀取器。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其中所述器件包括 可附著于該緊固件的帽， 在該帽中的溫度傳感器，以及 在該帽中的用于發(fā)射所述數(shù)據(jù)到所述讀取器的無線發(fā)射器。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中 所述讀取器包括用于將質(zhì)詢信號無線發(fā)射到所述器件中的每個的發(fā)射器，以及所述器件中的每個均進(jìn)ー步包括在所述帽中用于接收該質(zhì)詢信號的無線接收器以及用于將該質(zhì)詢信號轉(zhuǎn)換為能量并存儲該能量的裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述器件中的每個均進(jìn)ー步包括在所述帽中用于將環(huán)境能量轉(zhuǎn)換為電能并存儲用于發(fā)射所述數(shù)據(jù)到所述讀取器的能量的裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中所述器件中的每個均包括在所述帽中用于將存儲的能量轉(zhuǎn)換為用于激活所述傳感器的脈沖的裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述帽包括ー組電觸頭，當(dāng)所述器件附著于所述緊固件時使得該組電觸頭與所述傳感器和所述緊固件接觸。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中所述溫度傳感器通過所述電觸頭中的至少ー個耦合于所述緊固件。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中所述溫度傳感器接合所述緊固件。
39.一種采集與緊固件上的應(yīng)カ有關(guān)的數(shù)據(jù)的方法，其包括 感測與所述緊固件的應(yīng)カ有關(guān)的、在所述緊固件上的至少ー個溫度改變參數(shù)； 感測所述緊固件的溫度；以及 基于所感測的溫度調(diào)整所述參數(shù)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中感測所述溫度是利用所述緊固件的區(qū)域中的傳感器完成的。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其進(jìn)ー步包括 從所述緊固件無線發(fā)射所感測的參數(shù)和所感測的溫度到讀取器。
42.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中調(diào)節(jié)所感測的參數(shù)是在所述讀取器處完成的。
43.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中調(diào)節(jié)所感測的參數(shù)是在所述緊固件處完成的。
44.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其進(jìn)ー步包括 將帽附著于所述緊固件； 從所述帽無線發(fā)射所感測的參數(shù)和所感測的溫度到讀取器。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其進(jìn)ー步包括 在所述帽中生成包括所感測的參數(shù)和所感測的溫度的數(shù)據(jù)包； 從所述帽無線發(fā)射所述數(shù)據(jù)包到讀取器； 在所述讀取器處接收所述數(shù)據(jù)包；以及 利用所感測的溫度在所述讀取器處調(diào)節(jié)所述參數(shù)。
46.從安裝于結(jié)構(gòu)上的多個緊固件采集數(shù)據(jù)的設(shè)備，其中所述緊固件中的每個均包括用于測量所述緊固件上的應(yīng)カ的傳感器，該設(shè)備包括 在所述緊固件中的每個上的且與所述傳感器耦合以用于無線發(fā)射代表所測量的應(yīng)カ的聲信號穿過所述結(jié)構(gòu)的器件；以及用于讀取所述聲信號的讀取器。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中所述器件包括 可附著于所述緊固件的帽，以及 在所述帽中用于發(fā)射所述聲信號穿過所述結(jié)構(gòu)的換能器。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述器件包括適于接合所述結(jié)構(gòu)以用于將所述聲信號從所述換能器耦合到所述結(jié)構(gòu)的聲耦合器。
49.根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中所述讀取器包括 用于將所述聲信號轉(zhuǎn)換為電能的聲換能器，以及 用于將所述換能器聲耦合于所述結(jié)構(gòu)的聲耦合器。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的設(shè)備，其中所述聲換能器是用于將所述聲信號從所述讀取器沿著相對窄路徑導(dǎo)引到所述緊固件中的一個緊固件的定向換能器。
51.根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中 所述讀取器包括用于發(fā)射聲信號來質(zhì)詢所述器件的聲換能器，以及所述器件中的每個器件均包括用于從所述讀取器接收所述聲信號并將所接收的信號轉(zhuǎn)換為電能的聲換能器。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其中所述器件中的每個器件均包括用于存儲所述電能并利用所存儲的能量向所述傳感器提供動カ的裝置。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的設(shè)備，其中所述讀取器包括用于選擇被發(fā)射到所述緊固件的所述聲信號的頻率的裝置。
54.ー種從結(jié)構(gòu)上的緊固件采集數(shù)據(jù)的方法，其包括 感測在所述緊固件處的至少ー個參數(shù)； 從所述緊固件發(fā)射包括所感測的參數(shù)的聲信號通過所述結(jié)構(gòu)；以及 讀取所述聲信號。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中發(fā)射所述信號是通過導(dǎo)引所述信號沿著相對窄路徑通過所述結(jié)構(gòu)而完成的。
56.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其進(jìn)ー步包括 基于所述結(jié)構(gòu)的特征來選擇所述聲信號的頻率。
57.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中所述讀取通過下列完成 將讀取器聲耦合于所述結(jié)構(gòu)， 利用所述讀取器從所述緊固件接收所述聲信號，以及 將所接收的聲信號轉(zhuǎn)換為代表所感測的參數(shù)的值的電信號。
58.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中讀取所述聲信號是通過讀取器完成的，并且所述方法進(jìn)ー步包括 通過從所述讀取器發(fā)送聲質(zhì)詢信號通過所述結(jié)構(gòu)到所述緊固件來質(zhì)詢所述緊固件；以及 在所述緊固件處接收所述質(zhì)詢信號， 其中響應(yīng)在所述緊固件處接收到所述質(zhì)詢信號而完成所述感測。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其進(jìn)ー步包括 在所述緊固件處將所接收的質(zhì)詢信號轉(zhuǎn)換為電能；以及 在所述緊固件處存儲所述電能。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中從所述緊固件發(fā)射所述聲信號是利用被存儲在所述緊固件處的所述電能而完成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及，從多個緊固件遠(yuǎn)程采集數(shù)據(jù)作為由讀取器無線發(fā)射質(zhì)詢信號的響應(yīng)。緊固件中的每個包括用于測量涉及與緊固件上應(yīng)力的相關(guān)的參數(shù)的傳感器。適于附著于緊固件中的每個的器件接收質(zhì)詢信號，激活傳感器來測量參數(shù)并無線發(fā)射包括參數(shù)的數(shù)據(jù)到讀取器。
文檔編號H04Q9/00GK102714766SQ201080061935
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者B·J·米切爾, B·J·蒂洛森, B·K·卡爾森, C·B·斯皮內(nèi)利, D·A·亨德里克斯, D·B·布萊克威爾, J·T·法里克, K·A·秦, K·Y·尤恩格, P·E·赫利, R·R·勞克斯, S·C·維尼瑪, T·E·羅絲 申請人:波音公司