Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE INTERNAL INTEGRITY OF A CHANGING COMPOSITE MEDIUM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/127314
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for determining (1) the integrity of a composite medium (3), which method is suitable for implementation on a calculator (20). In accordance with the invention, the method (1) comprises: - calculating (114) a first dimensionless coefficient (А11m) at a first time (t11); - calculating (123) a second dimensionless coefficient (A12m) at a second time (t12); - combining (124) the first and the second coefficients (А11m), (А12m) to give the function (Х12), which characterizes the present integrity of the medium (3); - comparing (131) this function (Х12) with a limit (G) of a control function (BG) modelling the integrity of the medium (3), said limit corresponding to the nominal integrity of the medium (3); - emitting (132) a signal that is characteristic of an impermissible present integrity if one point of the function (Х12) goes beyond the limit (G). The invention also relates to a device suitable for implementing said method (1) in accordance with the invention.

Inventors:
POGORIELOV OLEKSANDR (UA)
Application Number:
PCT/IB2012/000576
Publication Date:
September 27, 2012
Filing Date:
March 22, 2012
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
DTS LORRAINE S A S (FR)
POGORIELOV OLEKSANDR (UA)
International Classes:
G01N29/04; G01N33/44
Foreign References:
US20030101007A12003-05-29
US20100161244A12010-06-24
SU1714126A11992-02-23
US20030033878A12003-02-20
US20060069520A12006-03-30
Attorney, Agent or Firm:
DELAMARE, Raoul (FR)
ДЕЛЯМАР, Рауль (FR)
Download PDF:
Claims:
Формула изобретения

1. Способ определения (1) внутренней целостности изменяющейся многослойной композитной среды (3) из армированного пластика (31), способ определения (1) годный к исполнению на 5 калькуляторе (20), соединенном с ультразвуковыми излучателем (21) и приемником (22), способными соответственно излучать через активную зону излучения (ZE) в композитную среду (3) и принимать через активную зону приёма (ZR) из композитной среды (3) ультразвуковые волны (210), характеризующийся тем, что он содержит следующие ю этапы, состоящие в том, чтобы :

- рассчитать (114), согласно по меньшей мере первому предопределенному правилу, первый безразмерный коэффициент (А11т), свойственный ультразвуковым волнам (210), излученным излучателем (21) и принятым приемником (22), в первый момент (tn)

15 времени (Т,),

- рассчитать (123), согласно по меньшей мере первому предопределенному правилу, второй безразмерный коэффициент (Ai2m). свойственный ультразвуковым волнам (210), излученным излучателем (21) и принятым приемником (22), во второй момент (ti2)

20 времени (Tj), следующий за первым моментом (t ),

- скомбинировать (124) первый и второй коэффициенты (Ацт), (Ai2m), в первую функцию (Х12), характеризующую текущую внутреннюю целостность композитной среды (3) во второй момент (t-12),

- сравнить (131), по меньшей мере одну точку этой первой функции 25 (Х12), характеризующей текущую внутреннюю целостность композитной среды (3), с по меньшей мере одной первой границей (G), соответствующей минимальной номинальной внутренней целостности композитной среды (3), заранее зарегистрированной контрольной функции (BG), моделирующей внутреннюю целостность зо композитной среды (3), - испустить (132) сигнал тревоги, свойственный недопустимой текущей внутренней целостности композитной среды (3), если по меньшей мере одна точка первой функции (Х12) выходит за пределы упомянутой по меньшей мере одной первой границы (G) вне

5 контрольной функции (BG).

2. Способ определения (1) по пункту 1 , характеризующийся тем, что контрольная функция (BG) представлена множеством (М) точек в пространстве (S), определенном с помощью по меньшей мере первой оси (OS-i), представляющей величины первого коэффициента (Ащ), и по ю меньшей мере второй оси (OS2), представляющей величины второго коэффициента (Ai2,), тем, что множество (М) точек ограничено по меньшей мере первой границей (G), тем, что способ определения (1) содержит этап состоящий в том, чтобы изобразить (1310) первую функцию (Х12) в пространстве (S), и тем, что первая функция (Х12)

15 принадлежит множеству (М) точек, если текущая внутренняя целостность композитной среды (3) является допустимой.

3. Способ определения (1) по пункту 2, характеризующийся тем, что множество (М) точек ограничено по меньшей мере второй границей (В) отличной от первой границы (G), тем, что вторая граница

20 (В) соответствует максимальной номинальной внутренней целостности композитной среды (3), тем, что способ определения (1) содержит следующие этапы, состоящие в том, чтобы :

- записать (101) массив эталонных данных (Dc), подходящих для определения интерполированием, для каждой точки множества (М),

25 степень приблизительного износа (D,) допустимой внутренней целостности композитной среды (3),

- восстановить (134) степень приблизительного текущего износа (D12) допустимой внутренней целостности композитной среды (3), соответствующей первой функции (Х 2), принадлежащей множеству зо (М) точек.

4. Способ определения (1 ) по пункту 3, характеризующийся тем, что вдобавок пространство (S) определено с помощью по меньшей мере третьей оси (OS3), представляющей степени приблизительного износа (Dj) допустимой внутренней целостности композитной среды (3),

5 и тем, что способ определения (1 ) содержит этап состоящий в том, чтобы испустить (136) сигнал износа, соответствующий степени приблизительного текущего износа (D12).

5. Способ определения (1 ) по любому одному из пунктов от 1 до 4, характеризующийся тем, что излучатель (21 ) способен, с одной ю стороны, излучать в композитную среду (3) ультразвуковые волны (210) поперечного типа (ПЕ,) с первой частотой (f,) и, с другой стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн (210) по меньшей мере один из следующих параметров излучения: (а) амплитуду излучения (λεί); (б) фазу излучения (q>Ei), тем, что приемник (22)

15 способен, с одной стороны, принимать из композитной среды (3) ультразвуковые волны (210) поперечного типа (П^) с первой частотой (fi) и, с другой стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн (2 0) по меньшей мере один из следующих параметров приема: (в) амплитуду приёма (λκ,); (г) фазу приёма (c R,), и тем, что первое

20 предопределенное правило состоит в том, чтобы скомбинировать для первой частоты (f,) по меньшей мере один (λΕι) из параметров излучения (λεί), (ψΕι) и соответствующий параметр приёма (λ^):

- в упомянутый первый безразмерный коэффициент (Ацт) в первый момент (in), и

25 - в упомянутый второй безразмерный коэффициент (Ai2m) во второй момент (ti2).

6. Способ определения (1 ) по пункту 5, характеризующийся тем, что он содержит этап состоящий в том, чтобы рассчитать (1 1 1 ) избирательную частоту (fp) композитной среды (3) согласно по меньшей зо мере второму предопределенному правилу, тем, что избирательная частота (fp) расположена в интервале частот между предопределенной минимальной частотой (fmjn) и предопределенной максимальной частотой (fmax), и тем, что первая частота (f,) расположена в упомянутом интервале частот и по меньшей мере стремится к избирательной 5 частоте (fp).

7. Способ определения (1) по пункту 6, характеризующийся тем, что второе предопределенное правило состоит в том, чтобы рассчитать избирательную частоту (fp) согласно следующему уравнению: fp = c/ah, где a, - это избирательная константа; с, - это ю скорость распространения в композитной среде (3) ультразвуковых волн (210) поперечного типа (ΠΕί), (nRi) ; h, - это избирательная величина, выбранная среди одной из следующих величин: (д) минимальное расстояние (Н) между излучателем (21) и приемником (22); (е) характерный размер (UR) активной зоны приёма (ZR).

15 8. Способ определения (1) по любому одному из пунктов от 1 до

4, характеризующийся тем, что излучатель (21) способен, с одной стороны, излучать в композитную среду (3) ультразвуковые волны (210) с по меньшей мере второй частотой (f,) и с третьей частотой (f,+i) отличной от второй частоты (fj), и, с другой стороны, измерять для 0 каждой из этих ультразвуковых волн (210) по меньшей мере один из следующих параметров излучения: (а) амплитуду излучения (λεί); (б) фазу излучения (φΕί), тем, что приемник (22) способен, с одной стороны, принимать из композитной среды (3) ультразвуковые волны (210) по меньшей мере с второй и третьей частотами (f,), (fi+1), и, с другой 5 стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн (210) по меньшей мере один из следующих параметров приема: (в) амплитуду приёма ( Ri); (г) фазу приёма (φ^), и тем, что первое предопределенное правило состоит в том, чтобы: - присвоить, согласно по меньшей мере третьему предопределенному правилу, привелигированный статус одной из следующих частот: (д) второй частоте (fj); (е) третьей частоте (ί,+ι),

- скомбинировать для частоты (f,), представляющей этот 5 привелигированный статус, по меньшей мере один (λεί) из параметров излучения (λΕί), (φεί) и соответствующий параметр приема (λ^):

о в упомянутый первый безразмерный коэффициент (Ацт) в первый момент (tn), и

10 о в упомянутый второй безразмерный коэффициент (А-|) во второй момент (ti2).

9. Способ определения (1) по пункту 8, характеризующийся тем, что он содержит этап состоящий в том, чтобы рассчитать (1 1 1) избирательную частоту (fp) композитной среды (3) согласно по меньшей

15 мере второму предопределенному правилу, тем, что избирательная частота (fp) расположена в интервале частот между предопределенной минимальной частотой (fmjn) и предопределенной максимальной частотой (fmax), тем, что вторая частота (fj) расположена в упомянутом интервале частот, тем, что третья частота (fj+i) расположена в

20 упомянутом интервале частот, и тем, что третье предопределенное правило состоит в том, чтобы определить какая из следующих частот: (ж) вторая частота (fj); (з) третья частота (fj+i), является ближайшей к избирательной частоте (fp).

10. Способ определения (1) по пункту 9, характеризующийся 25 тем, что излучатель (21) способен излучать в композитную среду (3) ультразвуковые волны (210) поперечного типа (Па), тем, что приемник (22) способен принимать из композитной среды (3) ультразвуковые волны (210) поперечного типа (ΠΕΙ), и тем, что второе предопределенное правило состоит в том, чтобы рассчитать зо избирательную частоту (fp) согласно следующему уравнению: fp = c/ah, где α, - это избирательная константа; с, - это скорость распространения в композитной среде (3) ультразвуковых волн (21 0) поперечного типа (nEi), (nRj) ; h, - это избирательная величина, выбранная среди одной из следующих величин: (и) минимальное расстояние (Н) между 5 излучателем (21 ) и приемником (22); (к) характерный размер (UR) активной зоны приёма (ZR).

1 1 . Устройство определения (2) внутренней целостности изменяющейся многослойной композитной среды (3) из армированного пластика (31 ), устройство определения (2) включающее калькулятор ю (20), соединенный с ультразвуковыми излучателем (21 ) и приемником (22), способными соответственно излучать через активную зону излучения (ZE) В композитную среду (3) и принимать через активную зону приёма (ZR) из композитной среды (3) ультразвуковые волны (21 0), устройство определения (2) пригодное для реализации способа

15 определения (1 ) по любому одному из пунктов от 1 до 1 0, характеризующийся тем, что ультразвуковые излучатель (21 ) и приемником (22) расположены сбоку друг относительно друга.

Description:
Способ и устройство для определения внутренней целостности изменяющейся композитной среды

Настоящее изобретение относится по большей части к технологиям неразрушающего контроля внутренней целостности изменяющихся многослойных композитных сред из армированного пластика и, в особенности, методов контроля с помощью ультразвука внутренней целостности предметов из армированного пластика, подвергающихся длительным динамическим нагрузкам, например, крыльев самолета.

В частности, согласно первой из своих сторон, изобретение касается способа определения внутренней целостности изменяющейся многослойной композитной среды из армированного пластика. Этот способ определения годен к исполнению на калькуляторе, соединенном с ультразвуковыми излучателем и приемником, способными соответственно излучать через активную зону излучения в композитную среду и принимать через активную зону приёма из композитной среды ультразвуковые волны.

Такой способ определения внутренней целостности композитной среды известен в авиационной промышленности. Он имеет целью текущий контроль с помощью ультразвука внутренней целостности крыльев самолета. Каждое крыло являет собой изменяющуюся многослойную композитную среду из армированного пластика. Этот последний включает в себя остов из армирующих волокон, склеенных друг с другом с помощью полимерной матрицы. По мере своей эксплуатации крыло изнашивается. Этот износ может выражаться в невидимых невооруженным глазом внутренних дефектах, вызванных, например, образованием микротрещин и в более общем случае любым изменением физических и/или механических свойств полимерной матрицы; разрывами остова и в более общем случае любым изменением физических и/или механических свойств армирующих

CONFIRMATION COPY волокон; недостаточным сцеплением между армирующими волокнами и полимерной матрицей. Эти дефекты могут привести к самопроизвольному разрушению крыла. Чтобы вовремя обнаружить износ, который может повлиять на внутреннюю целостность крыла, следует, согласно известному способу, сравнить результаты ультразвуковых измерений, сделанных на крыле (которое может иметь дефекты), с результатами ультразвуковых измерений, сделанных на контрольной композитной среде, называемой эталоном, отличной от крыла и не имеющей ни одного дефекта. Это ставит задачу изготовления бездефектного эталона и, более того, его сохранности, имея ввиду, что эталон подвержен естественному старению со временем, как всякая изменяющаяся композитная среда.

Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение главным образом имеет целью предложить способ определения, позволяющий по меньшей мере сгладить, как минимум один из указанных выше недостатков. Для достижения этой цели способ определения, соответствующий приведенному во вступлении выше общему описанию, характеризуется по существу тем, что содержит следующие этапы, состоящие в том, чтобы :

- рассчитать, согласно по меньшей мере первому предопределенному правилу, первый безразмерный коэффициент, свойственный ультразвуковым волнам, излученным излучателем и принятым приемником, в первый момент времени,

- рассчитать, согласно по меньшей мере первому предопределенному правилу, второй безразмерный коэффициент, свойственный ультразвуковым волнам, излученным излучателем и принятым приемником, во второй момент времени, следующий за первым моментом, - скомбинировать первый и второй коэффициенты в первую функцию, характеризующую текущую внутреннюю целостность композитной среды во второй момент,

- сравнить, по меньшей мере одну точку этой первой функции, характеризующей текущую внутреннюю целостность композитной среды, с по меньшей мере одной первой границей, соответствующей минимальной номинальной внутренней целостности композитной среды, заранее зарегистрированной контрольной функции, моделирующей внутреннюю целостность композитной среды,

- испустить сигнал тревоги, свойственный недопустимой текущей внутренней целостности композитной среды, если по меньшей мере одна точка первой функции выходит за пределы упомянутой по меньшей мере одной первой границы вне контрольной функции.

Благодаря такому режиму работы, эталон больше не нужен для предупреждения оператора о недопустимой текущей внутренней целостности композитной среды. Кроме того текущий контроль композитной среды может быть реализован в любой момент в течение её эксплуатации: например, возможно контролировать внутреннюю целостность крыла, когда самолет в воздухе. Таким образом способ определения согласно изобретению способствует увеличению авиационной безопасности.

Преимущественно контрольная функция представлена множеством точек в пространстве, определенном с помощью по меньшей мере первой оси, представляющей величины первого коэффициента, и по меньшей мере второй оси, представляющей величины второго коэффициента. Множество точек ограничено по меньшей мере первой границей. В этих условиях способ определения содержит этап состоящий в том, чтобы изобразить первую функцию в пространстве. Кроме того первая функция принадлежит множеству точек, если текущая внутренняя целостность композитной среды является допустимой.

Этот режим работы позволяет избежать случайностей при обработке результатов и способствует тому, чтобы способ определения согласно изобретению стал более надежным. Визуальное представление результатов особенно уместно при чрезвычайных ситуациях. В частности, когда сигнал тревоги, свойственный недопустимой текущей внутренней целостности крыла, испущен калькулятором, оператор, например, пилот самолета, должен немедленно проверить, что этот сигнал тревоги соответствует тревожной физической реальности, а не случайному артефакту. Для этого пилоту достаточно посмотреть на устройство сопряжения человек- машина такое, как экран, соединенный с калькулятором и показывающий изображение указанного пространства, чтобы тотчас увидеть принадлежит ли первая функция, характеризующую текущую внутреннюю целостность крыла множеству точек или нет. Если, несмотря на сигнал тревоги, испущенный калькулятором, первая функция отображается на экране внутри множества точек, то возможно, что сигнал тревоги возник вследствие артефакта. Таким образом способ определения согласно изобретению способствует ещё большему увеличению авиационной безопасности.

Множество точек удобно ограничено по меньшей мере второй границей отличной от первой границы. Вторая граница соответствует максимальной номинальной внутренней целостности композитной среды. При этих условиях способ определения содержит следующие этапы, состоящие в том, чтобы :

- записать массив эталонных данных, подходящих для определения интерполированием, для каждой точки множества, степень приблизительного износа допустимой внутренней целостности композитной среды, - восстановить степень приблизительного текущего износа допустимой внутренней целостности композитной среды, соответствующей первой функции, принадлежащей множеству точек.

Вторая граница позволяет более точно установить пределы множества точек в пространстве, что делает более надежным определение наличия первой функции внутри множества точек. Это способствует тому, чтобы способ определения согласно изобретению рассматривался как достоверный. Кроме того, благодаря такому режиму работы, положение первой функции относительно, с одной стороны, первой границы и, с другой стороны, относительно второй границы, позволяет восстановить степень приблизительного текущего износа допустимой внутренней целостности композитной среды. Возвращаясь к примеру выше, касающемуся текущего контроля внутренней целостности крыла самолета, способ определения предоставляет пилоту возможность визуально, с помощью устройства сопряжения человек-машина, контролировать степень приблизительного текущего износа крыла до взлета. Таким образом способ определения согласно изобретению способствует ещё большему увеличению авиационной безопасности.

Вдобавок пространство определено с помощью по меньшей мере третьей оси, представляющей степени приблизительного износа допустимой внутренней целостности композитной среды. В этих условиях способ определения содержит этап состоящий в том, чтобы испустить сигнал износа, соответствующий степени приблизительного текущего износа.

Этот режим работы направлен на то, чтобы внести большую ясность в графическое изображение степени приблизительного текущего износа допустимой внутренней целостности композитной среды и таким образом избежать ошибочной или случайной интерпретации результатов измерений, которая могла бы повлиять на принятие решений относительно продолжения или остановки эксплуатации объектов из армированного пластика. Такой подход способствует тому, чтобы способ определения согласно изобретению стал соответствовать требованиям качества, в частности, авиационной промышленности.

5 В первом варианте функционирования излучатель способен, с одной стороны, излучать в композитную среду ультразвуковые волны поперечного типа с первой частотой и, с другой стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн по меньшей мере один из следующих параметров излучения: (а) амплитуду излучения; (б) фазу ю излучения. Приемник способен, с одной стороны, принимать из композитной среды ультразвуковые волны поперечного типа с первой частотой и, с другой стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн по меньшей мере один из следующих параметров приема: (в) амплитуду приёма; (г) фазу приёма. В этих условиях первое

15 предопределенное правило состоит в том, чтобы скомбинировать для первой частоты по меньшей мере один из параметров излучения и соответствующий параметр приема:

- в упомянутый первый безразмерный коэффициент в первый момент, и

20 - в упомянутый второй безразмерный коэффициент во второй момент.

Использование поперечных ультразвуковых волн во время измерений способствует тому, чтобы способ определения согласно изобретению стал более чувствительным, т.е. чтобы смог выявлять более эффективно самые незначительные дефекты, едва уловимые

25 ультразвуком, внутри композитной среды. Такое увеличение разрешения измерений особенно явно, когда армированные слои композитной среды ориентированы перпендикулярно направлению распространения поперечных ультразвуковых волн, т.е. ориентированы в направлении возмущения, наведенного этими поперечными зо ультразвуковыми волнами. Кроме того первый вариант функционирования особенно подходит для экспресс измерений, которые реализуются с поперечными ультразвуковыми волнами единственной первой частоты. Как следствие, эти измерения являются быстрыми.

В первом варианте функционирования, способ определения выгодно содержит этап состоящий в том, чтобы рассчитать избирательную частоту композитной среды согласно по меньшей мере второму предопределенному правилу. Эта избирательная частота расположена в интервале частот между предопределенной минимальной частотой и предопределенной максимальной частотой. При этом первая частота расположена в упомянутом интервале частот и по меньшей мере стремится к избирательной частоте.

Это позволяет улучшить чувствительность настоящего метода определения внутренней целостности в зависимости от частотных характеристик композитной среды. Способ определения согласно изобретению становится таким образом более надежным.

В первом варианте функционирования, второе предопределенное правило преимущественно состоит в том, чтобы рассчитать избирательную частоту f p согласно следующему уравнению: f p = c/ h, где a, - это избирательная константа; с, - это скорость распространения в композитной среде ультразвуковых волн поперечного типа ; h, - это избирательная величина, выбранная среди одной из следующих величин: (д) минимальное расстояние между излучателем и приемником; (е) характерный размер активной зоны приёма.

Это позволяет улучшить чувствительность настоящего метода определения внутренней целостности в зависимости от избирательной частоты, легко определяемой для любой формы тестируемой ( композитной среды. Таким образом способ определения согласно изобретению становится более легким в использовании неопытным оператором.

Во втором варианте функционирования, излучатель способен, с одной стороны, излучать в композитную среду ультразвуковые волны с по меньшей мере второй частотой и с третьей частотой отличной от второй частоты, и, с другой стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн по меньшей мере один из следующих параметров излучения: (а) амплитуду излучения; (б) фазу излучения. Приемник способен, с одной стороны, принимать из композитной среды ультразвуковые волны с по меньшей мере второй и третьей частотами и, с другой стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн по меньшей мере один из следующих параметров приема: (в) амплитуду приёма; (г) фазу приёма. В этих условиях первое предопределенное правило состоит в том, чтобы:

- присвоить, согласно по меньшей мере третьему предопределенному правилу, привелигированный статус одной из следующих частот: (д) второй частоте; (е) третьей частоте,

- скомбинировать для частоты, представляющей этот привелигированный статус, по меньшей мере один из параметров излучения и соответствующий параметр приема:

о в упомянутый первый безразмерный коэффициент в первый момент, и

о в упомянутый второй безразмерный коэффициент во второй момент.

Текущий контроль композитной среды с помощью ультразвуковых волн разной частоты способствует улучшению чувствительности настоящего метода определения внутренней целостности и, в особенности, более надежному установлению степени приблизительного текущего износа. Способ определения согласно второму варианту функционирования выгодно содержит этап состоящий в том, чтобы рассчитать избирательную частоту композитной среды согласно по меньшей мере второму предопределенному правилу. Избирательная 5 частота расположена в интервале частот между предопределенной минимальной частотой и предопределенной максимальной частотой. Вторая частота расположена в упомянутом интервале частот. Третья частота расположена в упомянутом интервале частот. В этих условиях третье предопределенное правило состоит в том, чтобы определить ю какая из следующих частот: (ж) вторая частота; (з) третья частота, является ближайшей к избирательной частоте.

Это позволяет улучшить чувствительность настоящего метода определения внутренней целостности в зависимости от частотных характеристик композитной среды. Способ определения согласно 15 изобретению становится таким образом более надежным.

Преимущественно, во втором варианте функционирования, излучатель способен излучать в композитную среду ультразвуковые волны поперечного типа. Приемник способен принимать из композитной среды ультразвуковые волны поперечного типа. В этих условиях второе

20 предопределенное правило состоит в том, чтобы рассчитать избирательную частоту f p согласно следующему уравнению: f p = c/ah, где a, - это избирательная константа; с, - это скорость распространения в композитной среде ультразвуковых волн поперечного типа ; h, - это избирательная величина, выбранная среди одной из следующих

25 величин: (и) минимальное расстояние между излучателем и приемником; (к) характерный размер активной зоны приёма.

Это позволяет улучшить чувствительность настоящего метода определения внутренней целостности в зависимости от избирательной частоты, легко определяемой для любой формы тестируемой зо композитной среды. Таким образом способ определения согласно изобретению становится более легким в использовании неопытным оператором.

Кроме того использование поперечных ультразвуковых волн во время измерений способствует тому, чтобы способ определения согласно изобретению стал более чувствительным, т.е. чтобы смог выявлять более эффективно самые незначительные дефекты, едва уловимые ультразвуком, внутри композитной среды. Такое увеличение разрешения измерений особенно явно, когда армированные слои композитной среды ориентированы перпендикулярно направлению распространения поперечных ультразвуковых волн, т.е. ориентированы в направлении возмущения, наведенного этими поперечными ультразвуковыми волнами.

Согласно второй из своих сторон, изобретение относится к устройству определения внутренней целостности изменяющейся многослойной композитной среды из армированного пластика, устройство определения включающее калькулятор, соединенный с ультразвуковыми излучателем и приемником, способными соответственно излучать через активную зону излучения в композитную среду и принимать через активную зону приёма из композитной среды ультразвуковые волны, устройство определения пригодное для реализации способа определения согласно изобретению, характеризующийся тем, что ультразвуковые излучатель и приемником расположены сбоку друг относительно друга.

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:

- фигура 1 схематично изображает первый вариант устройства согласно изобретению, - фигура 2 схематично изображает последовательность этапов, соответствующих примеру реализации второго варианта функционирования способа определения согласно изобретению.

- фигура 3 схематично изображает последовательность операций (цепь обратной связи), соответствующих одному из этапов примера на фигуре 2,

- фигура 4 изображает схему, относящуюся к одному из этапов примера на фигуре 2, имеющую целью изобразить графически первую функцию в пространстве, содержащем контрольную функцию.

- фигура 5 изображает схему, относящуюся к одному из этапов примера на фигуре 2, имеющую целью восстановить степень приблизительного текущего износа допустимой внутренней целостности композитной среды.

- фигура 6 изображает графики, относящиеся к одному из этапов примера на фигуре 2, имеющий целью рассчитать первый и второй безразмерные коэффициенты,

- фигура 7 схематично изображает второй вариант устройства согласно изобретению.

Прежде чем описать изобретение более детально, напомним несколько определений (см. веб страницу: http://www.webphysique.fr/IIVIG/pdf/Oncles mecaniques.pdf):

- « возмущением» называют любое временное и локальное изменение среды,

- «механической волной» называют явление распространения возмущения в материальной среде без переноса материи,

- «источником» волны называют место, где берет начало возмущение, - механическая волня является «бегущей», если возмущение, которое она производит, удаляется все дальше и дальше от источника с течением времени,

- бегущая механическая волна является является «поперечной», если материя, затронутая возмущением, колеблется в направлении перпендикулярном направлению распространения волны.

Как сообщено ранее и проиллюстрировано на фигурах с 1 по 7, изобретение относится к способу определения 1 и устройству 2, пригодному для реализации указанного способа определения 1 , для определения неразрушающим способом внутренней целостности изменяющейся многослойной композитной среды 3 из армированного пластика 31 , например, крыла самолета, подвергающемуся длительным во времени динамическим нагрузкам. На фигурах 1 и 7 показан пример такой композитной среды 3, в которой:

- композитная среда 3 являет первую координатную ось <Ro9?i и вторую координатную ось 9ίο9Ϊ2, перпендикулярные друг относительно друга,

- композитная среда 3 вытянута в плоскости, содержащей вторую координатную ось 9? 0 9 таким образом, что протяженность композитной среды 3 вдоль второй координатной оси 9? 0 5R 2 превышает протяженность композитной среды 3 вдоль первой координатной оси 9t 0 9li-

Устройство 2 включает в себя по меньшей мере один калькулятор 20, который может быть погружен в самолет и соединен с ультразвуковыми излучателем 21 и приемником 22. Ультразвуковой излучатель 21 включает в себя активную зону излучения Z E и способен излучать через эту активную зону излучения Z E в композитную среду 3 механические ультразвуковые волны 210, описанные периодической (например, синусоидальной) функцией типа λΕίΩ(τττ + φει), где, f, - частота излучения, , - амплитуда излучения, c Ei, - фаза излучения, которая представляет собой разницу между текущей фазой излучения φ Ε , и нулевой фазой, i является итерационной составляющей, которая может быть выражена предопределенной последовательностью чисел, например, i = 1 , 2, 3, ... . Ультразвуковой приемник 22 включает в себя активную зону приёма Z R и способен принимать через эту активную зону приёма Z R ИЗ КОМПОЗИТНОЙ среды 3 механические ультразвуковые волны 210, излученные излучателем 21 и описанные после прохождения композитной среды 3 периодической (например, синусоидальной) функцией типа Хк 1{Ьх + е я,), где, f, - частота приёма обычно равная частоте излучения f,, λ^-, - амплитуда приёма обычно отличная от амплитуды излучения λ & , ц> , - фаза приёма (которая представляет собой разницу между текущей фазой приёма и нулевой фазой) обычно отличная от фазы излучения с н,.

Каждый излучатель 21 и приемник 22 включает в себя чувствительные элементы на основе пьезоэлектрических композитов, преимущественно гибких. Эти композиты содержат керамические пьезоэлектрические частицы и/или волокна, связанные с электроизолирующим и акустически прозрачным полимерным соединением (например, каучуковой или эпоксидной природы).

В первом варианте реализации устройства 2, изображенном на фигуре 1 , излучатель 21 и приемник 22 расположены преимущественно друг против друга, то есть отодвинуты друг относительно друга на минимальное (в геометрическом смысле) расстояние Н, измеряемое вдоль первой координатной оси SR 0 9 i композитной среды 3. В настоящем примере это минимальное расстояние Н является толщиной Н композитной среды 3. Такая компоновка содействует улучшению захвата приемником 22 ультразвуковых волн 210, излученных излучателем 21 . Как показано на фигуре 1 , излучатель 21 и приемник 22 могут быть приклеены соответственно на лицевую сторону 2100 и на обратную сторону 2200 композитной среды 3. Во втором варианте реализации устройства 2, изображенном на фигуре 7, излучатель 21 и приемник 22 расположены сбоку друг относительно друга, то есть отодвинуты друг относительно друга на предопределенное расстояние, измеряемое вдоль второй координатной 5 оси 9Ч 0 9?2 композитной среды 3. Такое расположение позволяет более тонко определять внутреннюю целостность композитной среды 3 в боковом секторе 3000 композитной среды 3, расположенном между излучателем 21 и приемником 22. Кроме того это позволяет уменьшить число излучателей 21 и приемников 22 необходимых для обеспечения ю мониторинга композитных сред 3, обладающих боковой протяженностью (вдоль второй координатной оси Яо^г), например, крыльев самолета. Как изображено на фигуре 7, излучатель 21 и приемник 22 расположены преимущественно на одной и той же стороне (например, на лицевой стороне 2100) композитной среды 3. Это

15 уменьшает экспонирование излучателя 21 и приемника 22 агрессивной внешней среде вокруг композитной среды 3 (например, каплям воды, падающим на обратную сторону 2200 крыла самолета при посадке). Как изображено на фигуре 7, активная зона приёма ZR имеет характерный размер UR (ВДОЛЬ второй координатной оси 91о9*2) преимущественно

20 больший, чем толщина Н (вдоль первой координатной оси 9?ο9?ι) композитной среды 3, чтобы дополнительно увеличить точность измерений с помощью устройства 2.

В другом варианте (нет показан) выполнения установки 2, излучатель 21 и приемник 22 могут быть монолитны со композитной

25 средой 3, например, могут быть встроены непосредственно в композитную среду 3 на этапе её изготовления. Независимо от способа (приклеиванием, непосредственным встраиванием), которым композитная среда 3 жестко связывается с излучателем 21 и приемником 22, наличие последних не изменяет характеристик зо композитной среды 3 (геометрию, вес, сопротивление и т.д.).

Калькулятор 20 преимущественно оборудован (фигура 1 ): - центральным процессором 201 , называемым ЦПУ (по-английски Central Processing Unit), для мильтипрограмной обработки данных, снабженным хронометром,

- средствами памяти 202 способными регистрировать данные (например, шаг частоты Δτ) и/или сведения (например, правила),

- по меньшей мере одним устройством сопряжения человек-машина 203, включающим по меньшей мере одно средство отображения (преимущественно тактильный экран) и/или одно средство тревоги (звуковой, визуальной, тактильной, пахучей).

ю Устройство сопряжения человек-машина 203 расположено преимущественно по меньшей мере на приборной доске кабины самолета и доступно летному составу (особенно пилотам) и/или специалистам авиационной промышленности (особенно конструкторам самолетов).

15 Центральный процессор 201 связан с излучателем 21 и приемником 22 посредством генератора 204 и компаратором 205 соответственно. В варианте выполнения устройства 2 на фигуре 1 генератор 204 и компаратор 205 являются составной частью калькулятора 20. В другом не представленном варианте генератор 204 и

20 компаратор 205 являются отдельными от калькулятора 20 блоками.

Как показано на фигуре 1 центральный процессор 201 , генератор 204 и компаратор 205 связаны друг с другом так, чтобы сформировать цепь обратной связи. Генератор 204 способен генерировать команду, предназначенную с одной стороны излучателю

25 21 , а с другой стороны компаратору 205. Эта команда может иметь вид первого сигнала (электрического, жидкостного) способного параметризовать ультразвуковые волны 210 (их функцию (тип) Ω, частоту излучения fj, амплитуду излучения λ Ε ί, фазу излучения φ Ε ,) излучения, которое выходит из излучателя 21 в композитную среду 3. зо Компаратор способен получать команду от генератора 204 и возвратный сигнал от приемника 22. Этот возвратный сигнал может выглядить, как второй сигнал (электрический, жидкостной), присущий параметрам ультразвуковых волн 210, возвращающихся из композитной среды 3, на входе в приёмник 22, после их прохождения по композитной среде 3: их функцию (тип) Ω, частоту приёма , амплитуду приёма λ^, фазу приёма cpR,. Компаратор 205 способен соотнести команду от генератора 204 с возвратным сигналом от приёмника 22, а затем донести это соотношение наверх до центрального процессора 201. Последний способен по меньшей мере обработать это соотношение в свете данных и/или сведений, зарегистрированных средствами памяти 202. В конце этой обработки центральный процессор 201 может, например:

- приказать, с помощью цепи обратной связи, генератору 204 изменить команду (например, увеличив частоту на один заранее зарегистрированный шаг частоты Af, как показано на рисунке 3), и/или

- снестись с устройством сопряжения человек-машина 203, например, испустить 32 сигнал тревоги средствам тревоги, и/или

- осуществить другие действия, описанные ниже.

Способ определения 1 годен к исполнению в реальном времени на калькуляторе 20. Как показано на рисунках 2-5, этот способ определения 1 содержит следующие этапы, состоящие в том, чтобы :

- рассчитать 114, согласно по меньшей мере первому предопределенному правилу, первый безразмерный коэффициент А 11т , свойственный ультразвуковым волнам 210, излученным излучателем 21 и принятым приемником 22, в первый момент tn времени Т,,

- рассчитать 123, согласно по меньшей мере первому предопределенному правилу, второй безразмерный коэффициент Ai2m, свойственный ультразвуковым волнам 210, излученным излучателем 21 и принятым приемником 22, во второй момент ti 2 времени Tj, следующий за первым моментом tn,

- скомбинировать 124 первый и второй коэффициенты Ац т , Ai 2m , в первую функцию Χι 2 = ς (Ац т , Ai 2m ), характеризующую текущую внутреннюю целостность композитной среды 3 во второй момент ti 2 ,

- сравнить 131 , по меньшей мере одну точку этой первой функции Χι 2 , характеризующей текущую внутреннюю целостность композитной среды 3, с по меньшей мере одной первой границей G, соответствующей минимальной номинальной внутренней целостности композитной среды 3, заранее зарегистрированной (средствами памяти 202) контрольной функции BG, моделирующей внутреннюю целостность композитной среды 3,

- испустить 132 (устройством сопряжения человек-машина 203) сигнал тревоги, свойственный недопустимой текущей внутренней целостности композитной среды 3, если по меньшей мере одна точка первой функции Х 12 выходит за пределы упомянутой по меньшей мере одной первой границы G вне контрольной функции BG (т.е. за стрелку BG на фигурах 4 и 5).

Как показано на фигуре 4, контрольная функция BG представлена множеством М точек в пространстве S: М € S. Это последнее определено с помощью по меньшей мере первой оси OSi, представляющей величины первого коэффициента АЦ, И по меньшей мере второй оси OS 2 , представляющей величины второго коэффициента Ai 2i . Множество М точек ограничено по меньшей мере первой границей G. В этом случае способ определения 1 содержит этап состоящий в том, чтобы изобразить 1310 (преимущественно графически на устройстве сопряжения человек-машина 203) первую функцию Х 2 в пространстве S, имея ввиду, что первая функция Χι 2 принадлежит множеству M точек, если текущая внутренняя целостность композитной среды 3 является допустимой (фигура 4).

Как показано на фигуре 5, множество М точек ограничено по меньшей мере второй границей В отличной от первой границы G. 5 Вторая граница В соответствует максимальной номинальной внутренней целостности композитной среды 3. В этом случае способ определения 1 содержит следующие этапы, состоящие в том, чтобы :

- записать 101 (с помощью средств памяти 202) массив эталонных данных Dc, подходящих для определения интерполированием, для ю каждой точки множества М, степень приблизительного износа D, допустимой внутренней целостности композитной среды 3,

- восстановить 134 степень приблизительного текущего износа D-i 2 допустимой внутренней целостности композитной среды 3, соответствующей первой функции Χι 2 , принадлежащей множеству М

15 точек.

Вдобавок пространство S определено с помощью по меньшей мере третьей оси OS 3 , представляющей степени приблизительного износа Dj допустимой внутренней целостности композитной среды 3 (фигура 5). В этом случае способ определения 1 содержит этап 20 состоящий в том, чтобы испустить 136 (на устройство сопряжения человек-машина 203) сигнал износа, соответствующий степени приблизительного текущего износа D 12 .

В первом варианте функционирования способа определения 1 согласно изобретению, излучатель 21 способен, с одной стороны,

25 излучать в композитную среду 3 ультразвуковые волны 210 поперечного типа ΠΕΙ = λ Ε ϊΩ(ί ί τ + φε ί ) с первой частотой f, (в этом первом варианте итерационная составляющая являет последовательность из одного числа i = 1 , т.е. f, = f-i; λε, = λει; φει = φειί ΠΕΙ = Π Ε ι) и, с другой стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн 210 по меньшей мере зо один из следующих параметров излучения: (а) амплитуду излучения λ&, (б) фазу излучения φ Ε ί. Вдобавок приемник 22 способен, с одной стороны, принимать из композитной среды 3 ультразвуковые волны 210 поперечного типа n Ri = λ^Ωίί,τ + <p Ri ) с первой частотой fj (в этом первом варианте итерационная составляющая являет последовательность из одного числа i = 1 , т.е. = ; λ Κί = λ Κ ι ; q> Ri = <p R1 ; n Ri = n R i) и, с другой стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн 210 по меньшей мере один из следующих параметров приёма: (в) амплитуду приёма λ^; (г) фазу приёма <p R j. В этих условиях первое предопределенное правило состоит в том, чтобы скомбинировать для первой частоты f, по меньшей мере один из параметров излучения (λε , (φ Εί ) (например, амплитуду излучения ΧΕΪ) И соответствующий параметр приёма (в этом же примере: амплитуду приёма R\) :

- в упомянутый первый безразмерный коэффициент (Ац т ) в первый момент (t-ц), и - в упомянутый второй безразмерный коэффициент (Ai2m) во второй момент (ti 2 ).

В этом первом варианте функционирования способ определения 1 может содержать этап, состоящий в том, чтобы рассчитать 1 1 1 избирательную частоту f p композитной среды 3 согласно по меньшей мере второму предопределенному правилу. В этих условиях избирательная частота f p расположена в интервале частот между предопределенной минимальной частотой f min и предопределенной максимальной частотой f max : fmin < f p < fmax- Первая частота f, расположена в упомянутом интервале частот и по меньшей мере стремится к избирательной частоте f p : f m i n < f, < fmax ; fi -» fp-

Преимущественным образом разница между первой частотой f, и избирательной частотой f p , выраженная в процентах, составляет менее 10%: (l fi - fpl ) / f p < 10% Это позволяет улучшить чувствительность настоящего метода определения внутренней целостности. Способ определения согласно изобретению становится таким образом более надежным.

Еще лучше, когда разница между первой частотой fj и 5 избирательной частотой f p , выраженная в процентах, составляет менее 5%: (| fi - fp| ) / f p < 5%

Это позволяет еще больше улучшить чувствительность настоящего метода определения внутренней целостности. Способ определения согласно изобретению становится таким образом более ю надежным.

Еще лучше, когда первая частота f, равняется избирательной частоте f p : fj = f p .

Это позволяет еще больше улучшить чувствительность настоящего метода определения внутренней целостности. Способ

15 определения согласно изобретению становится таким образом более надежным. Преимущественным образом второе предопределенное правило может состоять в том, чтобы рассчитать избирательную частоту f p согласно следующему уравнению: f p = Ψ(ο, h) = c/ah, где с, - это скорость распространения в композитной среде 3 ультразвуковых

20 волн 210 поперечного типа n E i, n Ri ; h, - это избирательная величина, выбранная среди одной из следующих величин: (д) минимальное расстояние Н между излучателем 21 и приемником 22, когда излучатель 21 и приемник 22 расположены друг против друга (фигура 1); (е) характерный размер UR активной зоны приёма ZR, когда излучатель 21 и

25 приемник 22 расположены сбоку друг относительно друга (фигура 7); а, - это избирательная константа, которая преимущественно представляет значения а = 2 или а = 4.

Во втором варианте функционирования способа определения 1 согласно изобретению (фигуры с 2 по 6), излучатель 21 способен, с зо одной стороны, излучать в композитную среду 3 ультразвуковые волны 210 с по меньшей мере двумя разными частотами, называемыми ниже «второй частотой» fj и «третьей частотой» fj + i отличной от второй частоты fj (т.е. f,+i Ф f,, где i является итерационной составляющей), и, с другой стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн 210 по меньшей мере один из следующих параметров излучения: (а) амплитуду излучения ', (б) фазу излучения ΦΕ Ϊ . Приемник 22 способен, с одной стороны, принимать из композитной среды 3 ультразвуковые волны 210 с по меньшей мере второй и третьей частотами fj, fj + i , и, с другой стороны, измерять для каждой из этих ультразвуковых волн 210 по меньшей мере один из следующих параметров приема: (в) амплитуду приёма Ri ; (г) фазу приёма < р«. В этих условиях первое предопределенное правило состоит в том, чтобы:

- присвоить, согласно по меньшей мере третьему предопределенному правилу, привелигированный статус одной из следующих частот: (д) второй частоте ϊ,; (е) третьей частоте fj+i ,

- скомбинировать для частоты fj, представляющей этот привелигированный статус (например, для второй частоты fj), по меньшей мере один из параметров излучения λ&, <рв (например, амплитуду излучения λβ) и соответствующий параметр приема (в этом же примере: амплитуду приема λ^): о в упомянутый первый безразмерный коэффициент Ац т в первый момент t , и

о в упомянутый второй безразмерный коэффициент А 12т во второй момент ti2.

В этом втором варианте функционирования способ определения

1 может содержать этап состоящий в том, чтобы рассчитать 1 1 1 избирательную частоту f p композитной среды 3 согласно по меньшей мере второму предопределенному правилу. Избирательная частота f p расположена в интервале частот между предопределенной минимальной частотой f m j n и предопределенной максимальной частотой fmax: fmin fp ^ fmax- Вторая ЧЭСТОТа fj раСПОЛОЖвНЭ В уПОМЯНуТОМ интервале частот: f min < f , < f ma x- Третья частота + ι расположена в упомянутом интервале частот: f min < f,+i < f max . Третье предопределенное правило состоит в том, чтобы определить какая из следующих частот: 5 (ж) вторая частота ; (з) третья частота f l+ i , является ближайшей к избирательной частоте f p .

Выгодным образом в этом втором варианте функционирования излучатель 21 способен излучать в композитную среду 3 ультразвуковые волны 210 поперечного типа ΠΕΙ = λΕίΩ(ί;τ + φεί). ιο Вдобавок приемник 22 может быть адаптирован для приёма из композитной среды 3 ультразвуковые волны 210 поперечного типа = λ^Ω^τ + (p R j). В этом случае второе предопределенное правило состоит в том, чтобы рассчитать избирательную частоту f p согласно следующему уравнению: f p = Ψ(ο, h) = c/ah, где с, - это скорость

15 распространения в композитной среде 3 ультразвуковых волн 210 поперечного типа Па, n Ri ; h, - это избирательная величина, выбранная среди одной из следующих величин: (и) минимальное расстояние Н между излучателем 21 и приемником 22, когда излучатель 21 и приемник 22 расположены друг против друга (фигура 1 ); (к) характерный

20 размер UR активной зоны приёма Z R , когда излучатель 21 и приемник 22 расположены сбоку друг относительно друга (фигура 7); а, - это избирательная константа, которая преимущественно представляет значения а = 2 или а = 4.

Пример функционирования способа определения 1 согласно его 25 второму варианту, реализованный с помощью первого варианта устройства 2 (фигура 1 ), описан ниже с помощью алгоритмов, схематично проиллюстрированных на фигурах с 2 по 5 и графиков реальных измерений на фигуре 6.

В этом примере изменяющаяся композитная среда 3 зо представлена пластиной с лицевой стороной 2100 и с оборотной стороной 2200, расположенными параллельно друг другу. Пластина изготовлена из синтетического пластика, содержащего по меньшей мере аддитив на базе углерода. Этот аддитив адаптирован для формирования внутри пластины армированные слои 31 , которые усиливают внутренние связи внутри синтетического пластика. Это увеличивает механическое сопротивление пластины. Как следствие композитная среда 3 считается «армированной». Процентное содержание аддитива по объёму в пластине превышает 60%. Армированные слои 31 расположены преимущественно параллельно друг другу и лицевой и оборотной сторонам 2100, 2200 пластины (фигура 1). Излучатель 21 приклеен к лицевой стороне 2100 композитной среды 3. Приёмник 22 приклеен напротив излучателя 21 на оборотной стороне 2200 композитной среды 3. Как упомянуто выше, в первом варианте устройства 2 избирательная величина h равна минимальному расстоянию Н (которое собственно является толщиной Н пластины вдоль первой координатной оси 9t 0 9ti) между излучателем 21 и приёмником 22: h = Н = 4 * 10 "3 м.

Излучатель 21 и приёмник 22 изготовлены компанией, называемой по-английски «Advanced Cerametrics Incorporated™)), под артикулом « PFC-W14 ». Как излучатель 21 , так и приёмник 22, содержит чувствительные элементы на основе пьезоэлектрических керамических волокон, связанных с полимерным соединением.

Излучатель 21 содержит активную зону излучения ZE, характерный размер которой составляет около 14 * 0 "3 м. Эта активная зона излучения ZE предназначена для генерации механических синусоидальных ультразвуковых волны 210 поперечного типа ΠΕΙ = λΕιΩ(ί,τ + φΕί) в композитную среду 3. Приёмник 22 содержит активную зону приёма ZR, характерный размер U которой составляет также около 14 * 10 "3 м. Эта активная зона приёма Z R предназначена для приёма механических синусоидальных ультразвуковых волны 210 поперечного типа n Rj = λκιΩ(1γτ + е и) из композитной среды 3. Скорость распространения с синусоидальных ультразвуковых волн 210 поперечного типа ПЕ, = λΕίΩ(ί,τ + φ Ε ί), П , = R jQ(frc + φ^) в композитной среде 3 настоящего примера равняется 1440 м/с: с = 1440 м/с. Избирательная константа а имеет величину 4: а = 4. Способ определения 1 (его второй вариант) внутренней целостности изменяющейся многослойной композитной среды 3 из армированного пластика 31 содержит первую, вторую, третью и четвертую последовательные стадии, обозначенные соответственно 10, 11 , 12 и 13 на фигуре 2. Эти стадии выражают соответственно: предварительные операции; эталонные измерения; текущие измерения и завершающие (финальные) операции.

Первая стадия 10 предваряет любое измерение и содержит по меньшей мере следующие этапы, состоящие в предварительной регистрации, в начальный момент tio времени Т,, средствами памяти 202:

- контрольной функции BG, представленной множеством М точек в пространстве S, определенном с помощью трех осей OSi , OS 2 , OS 3 , и моделирующей внутреннюю целостность композитной среды 3, имея ввиду, что эта контрольная функция BG содержит:

о первую границу G, соответствующую минимальной номинальной внутренней целостности композитной среды 3, т.е. внутренней целостности, малейшее уменьшение которой неизбежно ведет к механическому разрушению пластины, и

о вторую границу В отличную от первой границы G, которая соответствует максимальной номинальной внутренней целостности композитной среды 3, т.е. внутренней целостности неизменённой пластины;

- массив эталонных данных Dc, подходящих для определения интерполированием, для каждой точки множества М, степени приблизительного износа D, допустимой внутренней целостности композитной среды 3 (т.е. внутренней целостности, уменьшение которой не ведёт к механическому разрушению пластины), имея ввиду, что степени приблизительного износа D, формируют одну из трех осей пространства S (ОЭз на фигуре 5).

Вторая стадия 11 способа определения 1 следует за первой стадией 10 (фигура 2). Эта вторая стадия 11 содержит этапы, соответствующие эталонным исследованиям композитной среды 3. В нашем примере вторая стадия 11 способа определения 1 реализуется с помощью устройства 2 на недавно произведённой неизменённой пластине, внутренняя целостность которой никогда не была подвергнута испытаниям.

В течение второй стадии 11 средства памяти 202 регистрируют (этап 111 на фигуре 2) данные и сведения, относящиеся к пластине и к измерениям, которые надо осуществить, как упомянуто выше, а именно: - избирательная величина h равна толщине Н пластины: h = Н = 4 * 10 3 м,

- скорость распространения с ультразвуковых волн 210: с = 1440 м/с,

- избирательную константу а: а = 4,

- минимальную частоту f min : f m m = 50 кГц,

- максимальную частоту f max : fmax = 145 кГц,

' - шаг частоты Δί, предназначенный для цепи обратной связи, чтобы обследовать внутреннюю целостность композитной среды 3: Δί = 1 кГц.

Вдобавок центральный процессор 201 (этап 111 на фигуре 2): - рассчитывает избирательную частоту f p композитной среды 3: f p = Ψ(ο, h) = c/αη = 1400/4 * 4* 10 "3 = 90*10 3 Гц = 90 кГц,

- проверяет неравенство f m j n < f p < f max между минимальной, избирательной и максимальной частотами f min , f p> fmax- В первый момент t времени Т, такой, что tn > ti 0 (этап 112 на фигуре 2) центральный процессор 201 отправляет команду по частоте компаратору 205 и генератору 204: в нашем примере эта команда предписывает им вторую частоту fj, равную минимальной частоте = f m i n 5 = 50 кГц. Генератор 204 приказывает излучателю 21 , который посредством своей активной зоны излучения Z E излучает механические синусоидальные ультразвуковые волны 210 поперечного типа П Е | = λ Ε ιΩ(ίιτ + φΕί) с упомянутой второй частотой f, в композитную среду 3. Как следствие приёмник 22 принимает из композитной среды 3 посредством ю своей активной зоны приёма ZR механические синусоидальные ультразвуковые волны 210 поперечного типа n Ri = λ^Ωίί,τ + <p Ri ) с упомянутой второй частотой и преобразовывает их в возвратный сигнал для компаратора 205. Последний комбинирует для командной частоты (т.е. для второй частоты fj = 50 кГц), по меньшей мере один из

15 параметров излучения λ&, <рв и соответствующий параметр приема λ^, φ Ε ί в первый безразмерный коэффициент Ащ или точнее в его текущую величину, соответствующую упомянутой командной второй частоте f,: V fi, Ani = { E AR,; φΕί - фи} . Эта первая текущая величина первого безразмерного коэффициента Ащ затем регистрируется средствами

20 памяти 202. Таким образом заканчивается первое измерение композитной среды 3 с помощью механических синусоидальных ультразвуковых волн 210 поперечного типа с командной частотой равной третьей частоте f i+ i .

Далее, по аналогии с первым измерением выше производят 25 второе измерение композитной среды 3 с помощью механических синусоидальных ультразвуковых волн 210 поперечного типа с другим значением командной частоты, называемой в нашем примере «третьей частотой f i+1 ». Чтобы определить эту третью частоту fj+i центральный процессор 201 использует алгоритм на фигуре 3, добавляя ко второй зо частоте f, шаг частоты Δί: + ι = f, + Δί = 50 + 1 = 51 кГц. Как только третья частота ί, + ι получена, она вводится центральным процессором 201 через цепь обратной связи как в компаратор 205, так и в генератор 204. Таким образом осуществляется второе измерение композитной среды 3 с помощью механических синусоидальных ультразвуковых волн 210 поперечного типа с командной частотой равной третьей частоте f i+ . В 5 результате получается вторая текущая величина первого безразмерного коэффициента Ащ, соответствующая командной третьей частоте f i+ i : V f i+1 , Ац,+1 = {λΕ,+ι/λ^ + ι ; φ Ε ί + ι - 9 I+I } - Эта вторая текущая величина первого безразмерного коэффициента Ац, затем регистрируется средствами памяти 202. Таким образом заканчивается ю второе измерение композитной среды 3 с помощью механических синусоидальных ультразвуковых волн 210 поперечного типа с командной частотой равной второй частоте f,.

В течение этапа 1 13 на фигуре 2 измерения повторяют, последовательно сканируя композитную среду 3 с помощью

15 механических синусоидальных ультразвуковых волн 210 поперечного типа, имеющих каждый раз новую командную частоту (которая в настоящем примере отличается от предыдущей на шаг частоты AT), предписываемую перед каждым измерением центральным процессором 201 генератору 204 и компаратору 205. Как указано на фигуре 3 повтор

20 измерений заканчивается, когда командная частота достигает максимальной частоты f ma x. В настоящем примере реализуют в целом 95 последовательных измерений с 95 командными частотами равными соответственно: 50, 51 , 52, 53, ... 144, 145 кГц. Как следствие средства памяти 202 регистрируют 95 текущих величин первого безразмерного

25 коэффициента Ащ, которые могут быть воспроизведены на устройстве сопряжения человек-машина 203 в форме первого графика An(fj) из сплошной линии на фигуре 6.

Возможно получить первый график An(fi), сканируя композитную среду 3 с помощью механических синусоидальных ультразвуковых волн зо 210 поперечного типа иначе, чем с помощью последовательных измерений, описанных выше в качестве неисчерпывающего примера. Другие алгоритмы оптимизации (например с нелинейным шагом частоты Af, который в свою очередь может зависеть от командной частоты) могут быть предложены, например, чтобы уменьшить общее количество измерений (и, следовательно, уменьшить время необходимое для получения первого графика A (fj)) и/или чтобы увеличить точность измерений (например, увеличивая количество измерений вокруг по меньшей мере одной предопределенной величины командной частоты, преимущественно когда командная частоты приближается к избирательной частоте f p (например, когда разница между командной частотой и избирательной частотой f p , выраженная в процентах, составляет менее 10% (преимущественно менее 5%))).

Последний этап 114 второй стадии 11 способа определения 1 состоит в определении локального максимума первого графика An(fj) в непосредственной близости от частоты измерения (т.е. от командной частоты), имеющей привелигированный статус. Последний присваивается частоте измерения (т.е. командной частоте), которая является ближайшей к избирательной частоте. Упомянутый локальный максимум первого графика An(fj) определяет первый безразмерный коэффициент Ант (свойственный ультразвуковым волнам 210, излученным излучателем 21 и принятым приемником 22), в первый момент ti i времени T A 1m = 0[An(fj)] = Lim M Ax[An(fi)] при fj -» f p . В настоящем примере для избирательной частоты равной 90 кГц первый коэффициент Ац т определяется локальным максимумом первого графика A (fj) вблизи 90 кГц: Ац т = 554.

Третья стадия 12 способа определения 1 начинается этапом воздействия 120 на композитную среду 3. Воздействия могут иметь механическую природу способную моделировать нормальную эксплуатацию крыльев самолета. В настоящем примере, в ответ на эти воздействия, пластина изнашивается. Этот износ может выражаться в невидимых невооруженным глазом внутренних дефектах, вызванных, например, образованием микротрещин композитной среды 3. Эти дефекты могут привести к самопроизвольному разрушению пластины.

Во второй момент ti 2 времени Т, : t| 2 > tn производят этапы 121 , 122 и 23 третьей стадии 12, касающиеся сканирования композитной среды 3 (изменившейся в течение этапа воздействия 120) с помощью механических синусоидальных ультразвуковых волн 210 поперечного типа, по аналогии с этапами 112, 113 и 114 второй стадии 11 , детализированными выше. Из этого следует второй график A-i 2 (fj) из пунктирной линии на фигуре 6, состоящий из соответствующих текущих величин второго безразмерного коэффициента Ai2i-

По аналогии с первым коэффициентом Ац т , описанным выше и свойственным ультразвуковым волнам 210, излученным излучателем 21 и принятым приемником 22, в первый момент tn времени Tj, получают второй коэффициент А 12т , свойственный ультразвуковым волнам 210, излученным излучателем 21 и принятым приемником 22, во второй момент t 12 времени Т,: А 12т = ®[A 12 (fj)] = Lim M Ax[Ai 2 (fj)] при fj ->· f p . В настоящем примере для избирательной частоты равной 90 кГц второй коэффициент Ai 2m определяется локальным максимумом второго графика Ai 2 (f,) вблизи 90 кГц: Ai 2m = 372.

В течение последнего этапа 124 третьей стадии 12 способа определения 1 комбинируют первый и второй коэффициенты Ац т , А-| , в первую функцию Χι 2 , характеризующую текущую внутреннюю целостность композитной среды 3 во второй момент t| 2 . В нашем примере первая функция Χι 2 определяется следующим образом: Х 12 = [Ацт - Ai 2m ]/An m = [554 - 372] / 554 * 0,33. Это уравнение для определения первая функция Χι 2 неограничительное. Таким образом первая функция Χι 2 может быть скомбинирована из первого и второго коэффициента A 11m , Ai 2m с помощью другого уравнения. Четвертая стадия 13 способа определения 1 имеет целью финальные операции, которые выносят заключение по текущей внутренней целостности композитной среды 3 с учётом:

- данных и сведений, записанных заранее во время первой стадии 10, 5 и

- первой функции Х12, выражающей изменение композитной среды 3 между эталонными измерениями в первый момент Т, = t-ц (вторая стадия 11) и текущими измерениями во второй момент Т, = ti 2 (третья стадия).

ю В настоящем примере контрольная функция BG представлена множеством М точек. Оно ограничено по меньшей мере первой границей G и второй границей В в пространстве S. Последнее определено с помощью по меньшей мере первой оси OS1 , представляющей величины первого коэффициента Ац, (измеренных во

15 время второй стадии 11), и по меньшей мере второй оси OS2, представляющей величины второго коэффициента A12 1 (измеренных во время третьей стадии 12).

В течение четвертой стадии 13 первую функцию Х12 изображают 1310 в пространстве S, например с помощью устройства сопряжения 20 человек-машина 203. Затем сравнивают 131 по меньшей мере одну точку первой функции Х12, характеризующей текущую внутреннюю целостность композитной среды 3, с по меньшей мере одной первой границей G контрольной функции BG.

Если по меньшей мере одна точка первой функции Х12 выходит 25 за пределы упомянутой по меньшей мере одной первой границы G вне контрольной функции BG (т.е. за стрелку BG на фигурах 4 и 5, что не имеет место в настоящем примере), центральный процессор 201 испускает 132 сигнал тревоги, предназначенный для устройства сопряжения человек-машина 203. Этот сигнал тревоги свойственен зо недопустимой текущей внутренней целостности композитной среды 3. Если текущая внутренняя целостность композитной среды 3 является допустимой (что имеет место в настоящем примере), первая функция Xi2 принадлежит множеству М точек (фигура 4): Х12 € BG. Чтобы узнать больше об износе пластины восстанавливают 134 степень приблизительного текущего износа D12 допустимой внутренней целостности композитной среды 3, соответствующей первой функции X-I2, принадлежащей множеству М точек: D12 = 47% для Х12 = 0,33 (фигура 5). Тогда центральный процессор 201 испускает 136 сигнал износа, предназначенный для устройства сопряжения человек-машина 203, соответствующий степени приблизительного текущего износа D12.

Как показано на фигуре 2, если по окончанию четвертой стадии 13 текущая внутренняя целостность композитной среды 3 считается допустимой, центральный процессор 201 может снова активизировать третью и четвертую стадии 12, 13 по замкнутому кругу, чтобы обеспечить текущий контроль пластины по мере её последовательных повреждений во время этапов воздействия 120. Эти активизации третьей и четвертой стадий 12, 13 по замкнутому кругу подходят к концу, когда после N-oro замкнутого круга внутренняя целостность композитной среды 3 расценивается недопустимой.