用于使用超声来检验复合材料结构的可重构设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于在整个制造过程中监测由复合材料制成的结构的制造品质的仪 器装置的一般领域。具体涉及实施传感器、换能器以及超声以执行该监测的装置。
【背景技术】
[0002] 为了在整个制造过程期间检测由复合材料制成的结构的制造品质，已知的做法 是，使用实施超声换能器的测量装置，其功能是在制造期间发射超声波穿过结构并且收取 穿过该结构的波，这些换能器以已知的方式通过透射或反射来操作。因此，通常经由超声传 感器、压电换能器来执行通过超声对制造过程的监测，压电换能器支持在该过程中施加的 烘焙温度。
[0003] 然而，这些设备通常引入制造工具本身中，使得所使用的换能器相对于当前被制 造的结构的表面通常占据固定、预定的位置。这些传感器持久性地布置在用于制造的工具 和模具上。这些传感器通常胶合在这些工具的与当前被制造的结构接触的元件上，或者，替 选地，被插入到这些相同的元件中，然后，这些相同的元件经历使它们能够结合这些传感器 的加工。
[0004] 现在，尤其在用于制造由复合材料制成的这些结构的方法的开发阶段期间，特别 是在实施LRI (液体树脂注入）技术的制造方法的情况下，超声仪器的使用提供了很有价值 的帮助。然而，目前该帮助受下述事实所限制：使用位置在工具中不可以容易地更改的超声 传感器，这样的更改必然导致对制造装置本身进行更改。
[0005] 然而，看起来特别有利的是，如果必要，通过增加例如所关注区域中的测量路径的 数量并在观察所需要的时间内这样做，能够更加准确地观察要制造的结构的一个区域而不 是另一区域，然后，能够恢复为更加标准的传感器配置，其中传感器是例如面向当前被制造 的结构而均勾分布的。对于这一切，仅在对传感器的分布的重构的实施既不冗长，制造设备 或过程的成本也不高昂的情况下，这样的可能性是真正有利的，而当前使用的超声测量设 备并非如此。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的是提出下述解决方案：具有包括多个超声传感器的测量装置， 旨在在由复合材料制成的部件的整个制造过程中对这些部件执行超声测量，超声传感器定 位在被分析的部件的表面的水平处，该装置可以用不同传感器布置来简单地和廉价地执行 测量。
[0007] 本发明的另一目的是提出一种超声测量装置，虽然其与用于制造在整个制造过程 中要检验的复合材料制成的部件的装置相配合，但该超声测量装置不同于这些装置。
[0008] 换言之，本发明的一个目的在于找到下述解决方案：具有可以容易地被重构和更 改的仪器，以优化本身旨在优化制造过程的超声测量。
[0009] 为此，本发明的主题是一种用于在由复合材料制成的结构的制造期间检验该结构 的设备，所述结构制造于由第一形体的内面和由第二形体的内面限制的空间中，所述设备 包括多个超声传感器，多个超声传感器布置在该结构的附近使得每个超声传感器可以将超 声波发射到该结构中并且收取由该结构返回的回波。该设备包括压电材料层和电绝缘柔性 材料膜，压电材料层的内面布置在第二形体的外面上，电绝缘柔性材料膜布置为压靠压电 材料层的外面。所述柔性材料膜在其与压电材料层接触的面上包括多个电极，每个电极可 以由经由导体传输的控制信号单独地激发。电极中的每个的导电表面布置为接触压电材 料层的表面，使得每个电极与压电材料层的面对每个电极设置的区域形成独立的超声传感 器。
[0010] 根据可能结合使用的各种布置和性能，根据本发明的设备还可以呈现附加的特 征。
[0011] 因此，根据一个实施方案，压电材料层通过实施溶胶凝胶型方法直接形成在第二 形体的外面上。
[0012] 根据另一实施方案，用聚酰亚胺类型的聚合材料来制造电绝缘柔性材料膜。
[0013] 根据另一实施方案，在所述膜的接触压电材料层的面上，通过布置在所述表面的 导电焊盘来形成电极，经由导电元件对每个电极加电，导电元件包括布置在膜的相反面上 或者布置在膜的厚度中的导电迹线。
[0014] 根据前述实施方案的变型，对不同的电极加电的导电迹线在导电迹线的末端处设 置有连接器系统，使得能够对每个电极施加激发电压。
[0015] 根据另一实施方案，每个电极由单个导电焊盘构成，单个导电焊盘的尺寸限定为 使得由该电极和压电材料层形成的超声传感器发射基本平面超声波。
[0016] 根据可替代前述实施方案的另一实施方案，每个电极由多个个体焊盘形成的导电 焊盘构成，多个个体焊盘的尺寸限定为使得由个体焊盘和压电材料层形成的超声传感器发 射基本球面超声波或基本柱面超声波；个体焊盘配置为使得可以单独地被控制。
[0017] 根据前述实施方案的变型，个体焊盘相对于彼此布置为使得它们能够被激发以构 成单一超声传感器。
[0018] 根据另一实施方案，针对每个电极，在所述电极与由第二形体构成的公共接地之 间施加激发电压。
[0019] 根据另一实施方案，沉积在第二形体的外面上的压电材料层具有大约数十微米的 厚度e2。
[0020] 根据另一实施方案，柔性材料膜具有大约数百微米的厚度ei。
[0021] 此外，本发明的一个主题是一种用于实施LRI方法来制造复合材料制成的结构的 工具，所述工具包括第一元件或模具、以及面向第一元件的第二元件或垫板，该结构被置于 这两个元件的内面之间来制造。该工具包括根据本发明的超声检验设备，在垫板的外面上 形成有超声检验设备的压电材料层，柔性材料膜就其本身而言被压靠在所述层上。
【附图说明】
[0022] 根据下面的描述将会更好地理解本发明的特征和优点，所述描述基于附图，附图 呈现了 ：
[0023] 图1，在通过LRI方法的制造的上下文中，根据现有技术的用于通过超声来检验复 合材料结构的制造的设备的示意图；
[0024] 图2,在通过LRI方法的制造的上下文中，根据本发明的用于通过超声来检验复合 材料结构的制造的设备的示意图；
[0025] 图3,结合了根据本发明的设备的、用于通过LRI方法来制造结构的工具的部分示 意图；
[0026] 图4,根据本发明的设备的实施方案的示意图；
[0027] 图5,图4的实施方案中的设备的操作原理的图解；
[0028] 图6,根据本发明的设备的另一实施方案的示意图；
[0029] 图7,图6的实施方案中的设备的操作原理的图解。
【具体实施方式】
[0030] 为了清楚起见，下文通过对根据本发明的设备在用于实施LRI (液体树脂注入）方 法来制造复合材料制成的结构的工具的上下文中的应用的描述来呈现根据本发明的设备。 该示例性实施方案当然绝不限制本发明的范围或主题，根据本发明的设备能够被实施以及 引入用于制造复合材料制成的结构的任何类型的工具中，只要这些工具包括与根据本发明 的设备相配合的元件即可。
[0031] 图1尤其示意性地呈现了根据现有技术的在用于实施LRI方法来制造复合材料制 成的结构的工具的上下文中通过超声来检验复合材料结构的制造的设备。
[0032] 已知的是，该制造工具具体包括：元件12,被称为模具，用于形成要被制造的复合 材料制成的结构11的树脂被注入到元件12中；以及元件13,被称为垫板或"盖板"，元件13 确保了要被注入的结构11在