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飞机桥梁和其他结构的神经系统应该提高安全性

导读 技术结构很快就会有自己的神经系统。开发人员和用户希望这可以在需要时提供更高的安全性,维护活动,以及更有效地使用材料和能源。平均

技术结构很快就会有自己的神经系统。开发人员和用户希望这可以在需要时提供更高的安全性,维护活动,以及更有效地使用材料和能源。

平均而言,一平方厘米的人体皮肤包含300多个记录疼痛,压力,热或冷的受体。这些微型传感器每天24小时接收并通过广泛分支的网络向大脑传输关于我们最外层覆盖物状况的重要信息。以此神经系统为模型的电子网络将来将保护从飞机和管道到风力涡轮机转子叶片的技术结构。

雄心勃勃的概念名为“结构健康监测(SHM)”。先进的传感器,执行器和信号处理设备系统可在早期检测裂缝,生锈和其他缺陷,以防止损坏 - 尤其是在难以触及的关键位置。在结构状态监测中,与传统的测试方法不同,传感器牢固地连接在结构上,可以持续监控 - 即使在日常操作中也是如此。

几个弗劳恩霍夫研究所和各种工业合作伙伴目前正在研究SHM系统,该系统将使用超声波检测飞机,管道或风力涡轮机技术结构的任何损坏。所用传感器的核心由陶瓷压电纤维组成,将机械能转换为电脉冲,反之亦然。任何压电元件都可以用作发射器或接收器。它可以激发结构产生振动,并且可以记录结构中的振动。

根据结构的类型,超声波以某些模式展开。裂缝和其他缺陷改变了这种波浪模式,就像岩石改变了湖中波浪的模式一样。即使是一组四个压电元件也足以准确地将缺陷定位到最近的厘米 - 缺陷通常不超过几毫米。

“我们的系统旨在补充到目前为止使用的检查,”弗劳恩霍夫硅酸盐研究所的维尔茨堡研究所的Bernhard Brunner说。但这只是第一步。如果SHM系统证明成功,研究人员可以设想一个依赖状态的维护和修复系统:“以节省检查时间,”德累斯顿弗劳恩霍夫无损检测研究所的Brunner项目合作伙伴Bernd Frankenstein补充道。毫无疑问,SHM系统最终将取代传统的测试方法,至少部分是这样。弗劳恩霍夫结构耐久性和系统可靠性研究所LBF的任务是在结构中产生故意的缺陷,然后可以在测试期间检测到这些缺陷。

教学结构“感觉”的原因还有很多。它有助于更​​好地利用宝贵的资源,包括材料和能源。这在航空工业中尤其明显,其中每克的飞机重量增加其潜在的有效载荷以及减少废气。SHM系统的连续监测预计也会带来更高的安全性,特别是对于不易接近的海上风电场等设备。

在这种情况下,人工神经系统完成双重任务:它监视结构,同时在日常操作中提供结构中出现的数据。迄今为止几乎不存在的此类数据将有助于优化下一代组件。