专利名称：检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测系统。
背景技术：
能够检测腐蚀的传感器是已知的，例如美国专利编号6,384,610; 6,328,878; 6,316,646; 5,859,537; 6,054，038; 6,144,026; 4,380,763; 4,780,664; 4,962,360; 5,323,429; 5,367,583; 6,445,565以及6,896,779
中有所描述。例如，尽管这些常规方法中的一些利用"嵌入式"腐蚀 传感器，常规技术经常使用刚性印刷电路板和刚性硅晶薄片。此种技 术的局限性包括厚度和易碎性--将刚性电路板置于薄的环氧树脂或油 漆涂层下会引起涂层破裂，并且基于硅晶片的传感器容易断裂，以及 也不能适形于不平的表面。
发明内容
根据本发明的第一方面，用于监测工程结构的检测系统包括传感 器阵列，该传感器阵列能够以预定图形设置在工程结构上，并且能够 设置在工程结构的表面和基本上覆盖该表面的保护涂层之间。该检测 系统还包括与传感器阵列通信的控制器，用于检索来自传感器的数据。 该控制器通过光纤主干与传感器阵列通信。该传感器阵列可以提供与 下列中的至少一个相对应的数据保护涂层的固化度、固化保护涂层
的健全状态以及工程结构在传感器中的每一个处的腐蚀率。
本发明的上述发明内容并非意图描述本发明的每一个图示实施例 或每种实施方式。附图及其后的具体实施方式
更具体地举例说明了这 些实施例。
将参照附图进一步描述本发明，其中
图1为根据本发明的实施例的示例性检测系统。图1B为根据本发 明的可供选择的实施例的示例性检测系统。
图2为传感器的横截面图，该传感器根据本发明的示例性实施例 嵌入在涂层和工程结构之间。
图3A为根据本发明的实施例的示例性传感器。图3B根据本发明 的另一可供选择的实施例的示意性传感器的一部分的示意图。图3C为 图3B的电致变色开关的示意图。
图4为来自实例光谱分析仪的示例性显示输出。
图5A和5B示出了设置在不平坦表面上的示例性传感器的可供选 择的具体实施。
图6A和6B示出了本发明的传感器系统中使用的可供选择的电致 变色开关组件的制备方法。
虽然本发明可具有多种修改形式和替代形式，其具体特点已在图 中以举例的方式示出，并将详尽描述。然而应当理解，其目的不是将 本发明限制于所描述的具体实施例。相反，其目的在于涵盖由所附权 利要求书限定的本发明范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。
具体实施例方式
本发明涉及检测系统。具体地讲，示例性实施例的检测系统为嵌 入式，并可用于检测工程结构上的被涂敷的表面的若干关键特性。另 外，检测系统利用光纤主干或网将检测器阵列中的一个或多个与中心 控制系统连接。光纤主干提供长距离的连接并且显著降低或消除电磁 干扰(EMI)信号恶化。该检测系统可用于检测涂敷到工程结构表面上 的涂层的固化度。其次，该检测系统可用于检测涂层固化后的健全状 况，如通过检测涂层暴露于自然要素(如湿气侵入)的损耗情况进行 检测。此外，该检测系统可用于检测工程结构表面的完整性，如通过 检测促进腐蚀的物理状况进行检测。在这些示例性具体实施中，该检测系统可被构造为通过数据采集 系统提供与工程结构的一种或多种物理状况有关的实时、周期性(如 每小时、每日和每周)数据。相对于目前釆用的"预防性"维护而言， 这种数据釆集系统能够为工程结构提供"基于状况"的维护。因此， 示例性实施例的检测系统通过提供实时数据，以更好地对工程结构或 物体进行检修和更换的排程管理，从而有助于最大限度地延长工程结 构或物体的使用寿命。另外，使用光纤主干允许将控制器系统在远离
受监控的工程结构处(如，10km或更远，如通过光纤传输线的长度测 量的)就位。
根据本发明的示例性实施例，图1A示出了检测系统100的示意图。 检测系统100包括通过传输光纤105a连接到传感器阵列120a的中央控 制器150。在该示例性实施例中，传感器阵列120a包括耦合到数据传 输光纤105a/106a的多个传感器(为简单明了，在该实例中示出了一组 六(6)个传感器(130a-130f))。传感器阵列120a设置在工程结构 110的表面112上。正如下文将进一步详细讲述的那样，本发明的实施 例可以使用不同类型的传感器。例如，在一些实施例中，具有阴极-阳 极结构的腐蚀传感器构造可以测量阻抗、电流和/或电压以监测腐蚀。 也可以利用其他类型的传感器，如化学检测器。
在示例性实施例中，涂层140涂敷到工程结构110的表面112。 传感器130a-130f被构造为具有很薄的设计(如，传感部分厚度为约 13pm到约75pm)，从而很容易将传感器设置在表面112和涂层1.40 之间。这样，传感器可以同时提供关于涂层140和工程结构110健全 状况的数据。
工程结构110可以是暴露于自然要素(如水、雨、风等)的任何 类型的结构或物体。结构110的物理组合物可以是金属(例如钢)、 碳纤维复合物、陶瓷或基于玻璃纤维的材料(如玻璃纤维层合物)。在示例性实施例中，检测系统IOO可用于海上平台(如船只、潜
水艇)，以检测压载舱或其他蓄水结构内的涂层和/或结构的健全状况。 应当理解的是，在海上平台中使用压载舱为船只提供压载。这些舱可 以连续不断地进行充水和/或排水，并且也可以收集杂物和其他材料。
由于盐水是腐蚀性很强的物质，因此利用示例性检测系统100对涂层
和/或结构的健全状况进行实时、定期的评估，可以提供与维护计划有 关的关键信息。
根据可供选择的实施例，检测系统100可用于其他类型的工程结
构(如隧道、桥梁、管道和飞机)，这些结构也容易遭受腐蚀或发生 其他形式的物理损耗。例如，传感器可以沿着由于物理边界难以目视 检查的水下/地下输油管的长度分布。本发明的实施例的远程传感属性 可以为用户提供从几千米以外查询传感器的能力。
为保护结构110，涂层140可以包含涂层，例如基于环氧树脂的 涂层或油漆，例如聚酰胺环氧树脂(如，符合军用规格24441的环氧 树脂)和涂层环氧树脂(如，可得自3M公司(St.Paul,Minnesota)的产 品no.2216A/B。如下文进一步说明的那样，检测系统100可用于检测 特性，例如涂层140的固化状况和/或健全状况。
根据示例性实施例，中央控制器150可以位于远离被监控的具体 工程结构110的地方。在优选的方面，控制器150包括耦合到光源152 和光谱分析仪154的数据采集系统151。
由光源152生成的光信号通过传输光纤105a传送到传感器阵列 120a。在优选的方面，控制器150发送和接收光信号。返回光信号可以 通过光环行器156分配到光谱分析仪154。可任选地，由控制器150控 制的光开关158可用于将光信号分配到其他工程结构和/或其他传感器 阵列，例如传感器阵列120c。使用光信号与总体系统的一个或多个传
8感器阵列通信提供了长距离的连接并且显著降低或消除电磁干扰
(EMI)信号恶化。
在一个方面，数据采集系统151可以被构造为服务器或其他与光 源152、光谱分析仪154和(任选的)光开关158通信的基于计算机的 装置。数据采集系统151可以包括接口装置和用于数据储存和显示的 计算机。另外，该数据采集系统可耦合到单独的显示器，以便向用户 提供诸如实时涂层状况数据之类的图形数据。因为数据采集系统151 可以为计算机、服务器或基于计算机的装置，所以可通过加载到其上 的应用专用软件程序提供数据采集、处理、分析和传输。相似的数据 检索、解码和储存过程可以用于在系统中使用的所有的传感器或传感 器组。如果传感器显示涂层或结构发生劣化，可以向用户发出(如音 频和/或视频格式的)报警。否则，数据可依用户要求显示。可以采用 自动过程以实时、周期性的方式启动数据检索和分析。
在一个方面，光源152包括具有(相对)低的光谱功率密度的连 续宽带源(如，灯)。例如，源(例如放大自发发射源)可用于在约 30nm的带宽(中心波长为1550nm)上提供具有约200mw的总光学功 率的光信号。或者，光源152可以包括一组较窄的带源，每一个在不 同波长处具有输出，产生具有多单独波长信道入i-An的光输出信号。 例如， 一组较窄的带源可包括一组二极管源，例如激光二极管，每一 个具有不同的输出波长入i-入。。例如，可以单独使用具有入rXn (如， 1550nm、 1550.5nm、 1551nm…570nm)的不同波长输出的二极管。作 为另外的替代形式，光源152可以包括在较宽波长范围产生激光输出 (如，激光输出跨越10-20nm的范围)的可调谐激光器。在另一个替 代形式中，光源152可以为有助于增加信号采集的灵敏度的调制光源。 还在另一个替代形式中，光源152可以包括宽带和固定波长或可调谐 波长激光源的组合。
多波长光信号沿着光纤105a传输到第一传感器阵列120a。光纤105a可以为常规的通信光纤(例如得自Coming, Inc. (Corning, NY)的 SMF28 Optical Fiber (光纤))或在典型光通信波长区域1300nm或 1550nm之外的波长区域处可操作的不同光纤。可任选地，光信号可以 进一步通过开关159分配到另外的传感器阵列120b。
如在图1A的实施例中示出的，在传感器阵列120a处接收的光信 号(具有波长入r入n)可以通过一系列分接装置161a-161f分配到各个 传感器130a-130f。在优选的方面，分接装置161a可以包括功率分接， 将输入信号的一部分(如，约1%的信号)分配到传感器130a，同时将 剩余的信号分配到阵列的其他传感器(传感器130b-130f)。在优选的 方面，装置161a-161f每一个可以包括1X2光纤基的功率分配器或1 X2光学耦合器。
如图1B所示，在可供选择的实施例中，传感器阵列120d可以包 括多个单独的传感器(在该实例中为传感器130a-1301)。这里，每一 个单独的传感器直接耦合到控制器150 (如，通过光纤105a-1051)。
如在图2的横截面视图中示出的，可以将传感器130a设置在结构 110 (例如压载舱)的表面112上。通过粘合剂，例如防潮二组份环氧 树脂(如可得自Tra-Con Corp.(Bedford， MA)的Tra-Con 2151粘合剂)， 或通过双面胶或转印胶(如可得自3M公司(St. Paul， Minnesota)的3M VHB)，可以将传感器130a固定到表面112。传感器130a可以通过光 纤105a/106a传送到控制器150。涂层140被涂敷到表面112，以保护 结构110不受外部物质或材料(如海水160)的腐蚀影响。如下文更加 详细说明的那样，传感器130A可检测涂层140的健全状况(例如，通 过检测是否存在化学物质(如氯化物)来监测阻抗)，这种健全状况 反映了当涂层140磨损和结构110开始遭受腐蚀时涂层的一般健全状 况。
如图1A所示，传感器阵列120a可以包括若干单独的传感器130a-130f。当然，取决于工程结构的尺寸或具体应用，可以在传感器 阵列120a中利用更大量的传感器或更少量的传感器。在优选的方面， 每一个单独的传感器可以具有相同的基本结构。例如，如图3A和3B 所示，传感器130a可以在柔性聚酰亚胺基底上形成(下面将更详细地 描述)，并且可以包括设置在其上的光电接口 134。或者，各个传感器 可以具有不同的结构。
在一个方面，光电接口 134能够设置在基材上，例如聚合物基材 料，如聚酰亚胺、聚酯、液晶聚合物或丙烯酸树脂材料。基材可以为 光电接口 134和/或具有顶盖部分的密封件部分(未示出)提供支撑。 基材和/或传感器的其他部分可通过粘合剂(例如可得自3M公司(St Paul, Minnesota)的VHB粘合剂)粘附到工程结构110的表面。也可 以提供保护涂层或密封剂133以防止元件和互连器暴露。可任选地， 为了进一步保护，包装顶盖材料(如硬塑料)可以提供保护外壳。总 包装厚度可保持为约10(Him到约1000nm。
光电接口 134可以包括光信号多路分解器137 (见图3B)。在一 个方面，分解器137可以包括选择单一预定信道(如，入。的基于薄 膜的信道选择器。此外，每个传感器的光信号多路分解器可以用于通 过其波长入n识别每一个传感器。光信号多路分解器137可以用于将光 信号分流为两个路径，如路径139a和139b,如图3B所示。在一个方 面，多路分解器137选择信号入i并将其沿着路径139a发送，同时将剩 余的信号入2-入n沿着路径139b发送。
传感器130a还可以包括PIN二极管阵列135，以接收并转换光信 号的一部分为电能。如图3B示意性地示出的，将信号X2-入n沿着路径 139b发送至PIN二极管阵列135，其接收光信号并产生电能。电能可 用作电致变色开关136的电源，其接收由光信号多路分解器137分流 的光信号的另一部分。在该示例性方面，将信号入i沿着路径139a发送 到电致变色开关136。如在下面描述的，由于传感部分132耦合到用于
11电致变色开关136的电源，可用于电致变色开关136的功率量可以取 决于保护涂层140的状况。
如图3C所示，电致变色开关136包括两个光传输材料136c、136d， 压敏材料136a设置在两者间。压敏材料136a可以包括如三氧化钨。电 解质136e设置在压敏材料和层136f (优选地五氧化钒层)之间。电解 质层136e为施加的电压V提供电荷转移机制，其中五氧化钒层136f 可以在接通和断开电致变色开关期间增加对比度。此外，透射材料中 的至少一个，例如透射材料136d可以用高度反射的涂层136b涂敷。 电致变色开关136的操作在下面进一步详细地描述。
在另一个方面，微电致变色开关可以用于光电接口 134中作为对 图3C中示出的结构136的替代形式。具体地讲，图6A和6B示出制 造光纤基电致变色开关200及其元件的方法。如所示，开关200可以 为在光纤210(例如包括图3B中示出的路径139a的光纤)的末端上形 成的极其致密的结构。
参见图6A和6B，在步骤301中，制备将用于制造微电致变色开 关200的光纤部分。光纤210可以通过劈开光纤以生成末端215来制 备。可以使用浓酸溶液(例如95%的硫酸溶液)剥除光纤210的末端 的保护性聚合物涂层212。光纤剥除的速率可以随着温度变化并且优选 地在15(TC下约为60秒。还可以利用第二光纤220，而且其末端225a 以相似的方式制备。
在步骤302中，氧化铟锡(ITO) 230、 232的层可以分别沉积在 光纤210和光纤220的侧面215和末端225a。在示例性实施例中，使 用标准真空溅射技术沉积ITO层。ITO层的厚度可以为约100nm至约 200nm。
在步骤303中，形成电触点235、 237。由PIN 二极管阵列135提供的电压源可以通过触点235、 237连接到电致变色开关200。使用真 空沉积方法、电镀方法、化学镀方法或它们的组合沉积至少一个导电 层可以形成触点。在示例性实施例中，导电层包括选自金、铜、镍和/ 或银的金属层。导电层可以使用化学金属化方法沉积，例如在美国专 利No. 6,355,301中描述的方法，全文以引用的方式并入本文。
在一个示例性实施例中，镍层带化学镀到光纤表面217、 227上使 得其重叠ITO玻璃层。镍层的厚度可以为约O.lpm至约0.2pm。在该 镍层的顶部，可以化学镀另外厚度的镍以提供厚度为约lpm的镍带。 此外，可以将一层金电镀到镍带的顶部上至约O.lpm的厚度，以完成
触点结构。
在步骤304中，可以通过常规的方法(例如真空溅射沉积方法或 浸涂方法)将氧化钨(W03)材料240涂敷到在光纤210的末端上的 ITO层230上。当使用浸涂时，可以使用W03的水溶液。将光纤210 的顶端置于溶液中，抽出并干燥(如，在170。C下20分钟)以产生厚 度至少为约100nm的氧化钨层。可以例如通过改变氧化钨溶液的浓度 或通过应用水溶液的多次施加，根据所需的电致变色开关对比度来变 化氧化钨层的厚度。
在步骤305中，可以通过常规的方法，例如真空溅射沉积方法或 浸涂方法将氧化钒(V205)材料245涂敷到在光纤220的末端上的ITO 层232上。当使用浸涂时，可以使用V20s的水溶液。可以将光纤220 的顶端置于溶液中，抽出并干燥(如，在17(TC下20分钟)以产生厚 度至少为约100nm的氧化钒层。可以例如通过改变氧化钒溶液的浓度 或通过应用水溶液的多次施加，根据所需的电致变色开关对比度来变 化氧化钒层的厚度。
在步骤306中，可以切削光纤220，使得仅利用一小部分的光纤 220。另外，反射涂层或反射镜250可以涂敷到光纤区段220的第二末端225b上。在一个方面，反射镜250可以通过金属化形成。使用常规 的方法，例如真空沉积方法、电镀方法、化学镀方法、浸涂或它们的 组合沉积至少一个反射层可以形成反射镜350。反射层可以包括银、铝 或一系列具有交替折射率的涂层。在示例性实施例中，反射镜的厚度 可以为至少约150nm。
在步骤307中，聚合物电解质260可以放置在光纤210上的W03 层240和在光纤区段220上的V20s层245之间。聚合物电解质优选地 包括含锂的UV固化性聚合物电解质，例如三氟甲基磺酰亚胺锂电解 质。可以通过将涂敷有W03的光纤210浸到聚合物电解质的未固化溶 液中涂敷电解质。然后可以将涂敷有V205的光纤区段220与电解质接 触。
在步骤308中，组件可以插入UV透射套圈(例如玻璃套圈)中 以保护电致变色开关。在套圈两端中的任何一端的粘合剂可以将套圈 粘合到光纤210以及光纤区段220。
在步骤308中，包装的组件可以暴露于UV光以固化聚合物电解 质。固化的聚合物电解质层的厚度可以为约lnm至约100pm。
电线可以焊接到金属化的电触点以将电致变色开关连接到引脚二 极管阵列。在示例性实施例中，可以使用标准铅锡或银焊接方法。
传感器130a还包括传感器部分132在优选的方面，阵列传感部分 132可以包括电极结构，该结构含有交指型的金属基(如金、银、铜) 电路，可用作电化学/腐蚀量度的阳极和阴极，并可以在柔性聚酰亚胺 基底上形成。此外，传感器130a的一部分可以涂有其自己的保护涂层 133 (如，覆盖传感器的电/光转换部分，但让传感部分132露于结构 110及涂层140)。在示例性实施例中，传感部分132在薄的柔性基底材料上形成， 例如，可以商品名3JVTFlex得自3M公司(St.Paul,MN)的3M柔性 电路材料的那些。制作此类柔性电路的示例性制品和方法在美国专利 No. 6,320,137中有所描述，该专利以引用方式全文并入本文。所谓"柔 性"是指传感器和(如适用)基底可以被弯曲，以使得传感部分不会 剥离，(例如，传感部分能够以非常小的曲率半径或甚至是急弯的合 适角度来承受90度(或以上)的弯曲或者折叠，而不会失去其传导性 质)。
例如，传感部分可包括基底132，如聚酰亚胺材料。传感器电极 结构可作为图案化的多层材料在基底上形成，该基底具有(例如)铬
粘结层、设置在其上的铜(或其他导体)层和设置在铜层上的银(或 金或其他金属)层。可以利用其他多层结构，在给出的本描述中应该 是显而易见的。因此，具有示例性阴极-阳极结构的传感部分132可用 来在以前难以监测的位置测量阴极和阳极之间的电压降、阴极和阳极 之间的电流电平和/或阴极和阳极之间的阻抗。
在可供选择的实施例中，传感部分132可被构造为由水敏性化学 物质(如A1、 Fe或Zn)形成的电极。当该化学物质与水相互作用时， 测得的阻抗或电阻将发生变化。也可以利用其他腐蚀敏感性物质，在 给出的本描述中，对于本领域的普通技术人员来说应该是显而易见的。
在操作中，在一个方面，电致变色开关136由PIN二极管135的 输出提供能量。如图3B的示意图所示，传感部分132 (优选地具有电 极结构的物理构造，其含有在柔性聚酰亚胺基底上形成的交指型的金 属基电路)表示为电耦合到电致变色开关136的电阻器。
例如，在初始阶段，涂层140的质量好。因此，由传感部分132 产生的电阻/阻抗高。因此，电致变色开关136上的电压(V)髙(如， 3V)。当电致变色开关136上的电压(V)高时，压敏材料136a吸收
15输入信号(A。，从而没有Ai信号反射回控制器150。在随后阶段， 在暴露于腐蚀性要素之后，涂层140的质量恶化。因此，由传感部分 132产生的电阻/阻抗增加。因此，电致变色开关136上的电压(V)降 低。当电致变色开关136上的电压(V)较低时，压敏材料136a开始 传输更多的输入信号(A。，从而一些入,信号反射出涂层136d并传 送回控制器150。当涂层状况变差时，更多的A ,信号反射回控制器150。 因此，操作者可以在远程位置确定涂层140的相关健全状况。还可以 利用这种操作的其他变型，在给出本描述的情况下，对于本领域的普 通技术人员来说应该是显而易见的。
在优选的方面，与在工程结构的其他位置处的涂层健全状况相对 应，在其他传感器位置(130b-130n)处生成其他信号(A2-Xn)。因 此，光谱仪装置，例如光谱分析仪154可以用于分析反射的光信号。 图4示出来自实例光谱分析仪154的示例性显示输出，其中在特定波 长(如，ArAn)处的信号强度可以为操作者在工程结构的不同位置 处提供对应的涂层状况。此外，使用光纤主干提供长距离的连接(如， 10km或更大)并且显著降低或消除电磁干扰(EMI)信号恶化。
利用上述设计，本文所述检测系统的示例性实施例可提供非破裂 型内涂层传感器。此外，传感器可构造在柔性可弯曲基底上，以使得 用户将传感器放置在工程结构的临界区域，例如不平坦表面上(如弯 曲和拐角周围以及其他锐角位置处)。由于在拐角和其他锐角位置处 可能无法均匀涂敷保护涂层，因而这些位置更容易遭受腐蚀或其他类 型的损坏。例如，如图5A和5B所示，可将示例性传感器130a设置在 单个拐角表面111 (图5A)或多个拐角表面113 (图5B)上，后者可 能出现在I型横梁边缘的周围。
因此，根据上述示例性实施例，可提供嵌入式腐蚀传感器来检测 水分侵入、物质侵入(诸如氯化物和其他阴离子物质)、涂层固化、 涂层健全状况和结构健全状况。由于这类传感器可以在柔性基底上形成，更多与位置相关的实时测量可提供给用户。同样，可以将这种薄
式电路(如 0.001"厚)置于保护涂层和结构之间，而不会对涂层状况
产生不良影响。同样，数据采集系统可提供对腐蚀相关事件的实时测 量。这种腐蚀传感器有助于降低腐蚀相关的破坏所带来的直接和间接成本。
与本发明相关的领域的技术人员阅览本发明的说明书之后将会马
上意识到本发明可适用于各种修改、等效处理以及许多结构。
权利要求
1.一种用来监测工程结构的物理状况的检测系统，包括传感器阵列，所述传感器阵列能够以预定图形设置在所述工程结构上，并且能够设置在所述工程结构的表面和基本上覆盖所述表面的保护涂层之间；控制器，所述控制器用于检索来自所述传感器的数据；以及一个或多个光纤，所述一个或多个光纤将由所述控制器产生的光信号耦合到所述传感器阵列，其中所述传感器阵列提供与下列中的至少一个相对应的数据所述保护涂层的固化度、固化保护涂层的健全状况、以及所述工程结构在所述传感器中的每一个处的腐蚀率。
2. 根据权利要求l所述的检测系统，其中所述阵列中的至少一个 传感器包括传感部分，所述传感部分被构造用于检测阻抗、电流、以及电压 中的至少一项，所述传感部分设置在柔性基底上；以及光电接口，所述光电接口接收由所述控制器产生的光信号。
3. 根据权利要求2所述的检测系统，其中所述控制器包括 数据釆集系统；以及光源，所述光源生成所述光信号。
4. 根据权利要求3所述的检测系统，其中所述光源包括连续宽带 源、可调谐激光源和一系列窄带光源中的至少一个。
5. 根据权利要求3所述的检测系统，其中所述控制器还包括 光环行器；以及光谱分析仪，所述光谱分析仪接收来自所述传感器阵列的一个或 多个传感器的返回光信号。
6. 根据权利要求2所述的检测系统，还包括分接装置，所述分接 装置被耦合到所述一个或多个光纤中的光纤，以分配所述光信号的一 部分至所述传感器阵列的传感器，其中所述光信号的剩余部分被分配 到所述传感器阵列的其他传感器。
7. 根据权利要求6所述的检测系统，其中所述传感器的所述光电 接口包括光信号多路分解器，用于选择预定的光学信道，并沿着第一 光学路径发送所选择的信号以及沿着第二路径发送所述光信号的剩余 部分。
8. 根据权利要求7所述的检测系统，其中所述传感器的所述光电 接口还包括设置在所述第一光学路径上的电致变色开关，以及设置 在所述第二光学路径上的二极管阵列。
9. 根据权利要求8所述的检测系统，其中所述二极管阵列包括PIN 二极管阵列，所述PIN 二极管阵列将沿着所述第二路径的所述光信号 的所述剩余部分转换为电信号，所述电信号为所述电致变色开关提供 电源。
10. 根据权利要求9所述的检测系统，其中所述电致变色开关包 括至少第一和第二光传输材料，所述第一和第二光传输材料具有设置 在两者间的压敏材料，其中所述光传输材料中的至少一个还包括设置 在其表面上的高反射涂层。
11. 根据权利要求10所述的检测系统，其中所述电致变色开关沿 着第一光学路径反射回所选择的光信号的一部分，并且其被所述控制 器接收，其中所反射的光信号的量对应于所述保护涂层的状况。
12. 根据权利要求9所述的检测系统，其中能用于为所述电致变 色开关提供功率的功率量对应于由所述传感部分产生的阻抗。
13. 根据权利要求7所述的检测系统，其中所述多路分解器包括 薄膜信道选择器。
14. 根据权利要求2所述的检测系统，其中所述传感部分能够设 置在所述工程结构的不平坦表面上。
15. 根据权利要求2所述的检测系统，其中所述传感部分包括在 所述柔性基底上图形化为至少两个电极的导电元件。
16. 根据权利要求1所述的检测系统，其中所述工程结构包括金 属、复合材料、陶瓷材料和玻璃纤维材料。
17. 根据权利要求1所述的检测系统，其中所述阵列中的至少一 个传感器包括传感部分，所述传感部分被构造为当暴露于腐蚀环境时腐蚀。
18. 根据权利要求1所述的检测系统，其中所述阵列中的至少一 个传感器包括厚度为约13pm到约75pm的传感部分。
19. 根据权利要求5所述的检测系统，其中由所述光谱分析仪接 收的第一光信号具有第一波长并且对应于所述阵列的第一传感器，并 且其中由所述光谱分析仪接收的第二光信号具有不同于所述第一波长 的第二波长并且对应于所述阵列的第二传感器。
全文摘要
本发明说明了一种用于监测工程结构的检测系统，包括传感器阵列，所述传感器阵列能够以预定图形设置在所述工程结构上，并且能够设置在所述工程结构的表面和基本上覆盖所述表面的保护涂层之间。该检测系统也包括与所述传感器阵列通信的控制器，所述控制器用于检索来自所述传感器的数据。所述控制器通过光纤主干与所述传感器阵列通信。所述传感器阵列可以远程提供与下列中的至少一个相对应的数据所述保护涂层的固化度、所述固化保护涂层的健全状况、以及所述工程结构在所述传感器中的每一个处的腐蚀率。
文档编号C23F13/00GK101553724SQ200780045403
公开日2009年10月7日 申请日期2007年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者史蒂文·Y·余, 丁 王 申请人:3M创新有限公司