CN102460078A - 传感器组件和感应方法 - Google Patents

Abstract

公开了传感器组件和感应方法。该传感器组件(1)用于感应与有关结构相关的性质。该传感器组件(1)包括：细长构件(2)，其经构造和设置以能够呈现结构接合形式，其中其弹性偏置以使得该构件能够沿该构件的至少部分长度接合并夹持所述结构；和由该细长构件支撑的至少一个传感器(3)。

Description

传感器组件和感应方法

技术领域

本发明涉及传感器组件和感应方法。

背景技术

有很多应用中需要测定与结构(例如横梁或管子或纵梁等)相关的一些性质。例如，可能需要测定结构的温度，或者结构承受的压力或结构承受的应变或应力。这可以进行以确定该结构的操作条件，或者作为监控该结构的损害信号或指示该结构即将发生破坏的信号的方式等。

为此目的，操作者可以视察该结构以用测量设备对该结构进行检查。然而，这是劳动力密集且耗时的，且在很多情况下受到禁止。可替代地，能够以多种方式将传感器用于该结构。

例如，在石化管道领域中，已知在管子中插入管道检查量规(PIG)以随着该PIG通过该管子前进而感应该管子的性质。这具有以下缺点：该传感器在该管道内的任何特定位置都仅是临时性的，所以仅能够得到该管子条件的“快照”。而且，由于该PIG必须在该管子中移动的事实，PIG能够进行的感应类型是有限的。这能够引入噪声且使得在该传感器(例如应变仪)必须与该结构具有可靠接触的情况下，难以或不可能使用特定类型的传感器。

还已知将适合的固定传感器附接到结构上或者以其他方式将传感器加入到结构中或结构上，以感应相关性质以使得能够得到测量。

能够将离散传感器附接到该结构上，例如通过将该传感器螺栓连接或粘粘在该结构上。这些容易具有以下缺点：它们仅能测量该结构的局部性质，例如该传感器所处的特定点处的温度。为了建立沿该结构长度的温度曲线，通常将会需要将很多传感器应用于该结构，这在操作者安装该传感器时需要更长的时间且更费力。

能够附接到结构上的传感器的实例是应变仪，本身公知其用于测量下面结构的变形。通常，该应变仪由支撑金属箔图案的绝缘挠性背板构成。该应变仪通过适合的粘合剂(例如氰基丙烯酸酯)附接到该结构上。随着该结构变形，该箔相应变形，造成其电阻改变，能够将其测定以给出该结构变形的指示。然而例如在待测定结构是操作者难以接入时，应变仪能够是难以附接的。应变仪通常需要永久附接，这使得传感器一旦定位就难以或不可能替换、移动或除去。应变仪通常也测定该结构的相对局部的性质，且在很多情况下限定于测定该结构的应变(即变形)。

可替代地，可以在制造时就将传感器加入该结构中。这具有以下优点：不需要操作者安装该传感器的时间。然而，其具有以下缺点：该制造工艺变得更加复杂且可能由于必须容纳该传感器而使得该结构的性能变差。这种方式的另一个缺点是在制造时加入该结构中的传感器通常不能除去，这意味着通常不能修复或更换故障传感器，或升级传感器，或甚至将传感器移动到该结构的不同部分或者移动到不同的结构。

发明内容

依照本发明的第一方面，提供了用于感应与有关结构相关的性质的传感器组件，该组件包括：

细长构件，其构造和设置成能够呈现结构接合形式，其中其可被弹性偏置以使得该构件能够沿该构件的至少部分长度接合并夹持所述结构；和

由该细长构件支撑的至少一个传感器。

该构件能够有效“夹持”到该结构上，即由于其弹性而接合并夹持该结构。这意味着能够在不使用粘合剂、螺栓等的情况下将该传感器组件安装到该结构上。该夹持设置意味着该构件能简单安装到该结构上。该传感器组件能够接合到结构的外部，例如横梁、管子或纵梁等的外部。可替代地，在该结构是中空的或具有凹腔(例如中空管)的情况下，该传感器组件能够接合到结构的“内部”。

如同将该传感器组件附接到该结构上那样好，该夹持设置可使该结构与该结构精密一致，这意味着该感应组件与该结构承受相同的条件。例如，可以将应力、应变和振动以高保真度传递给该感应组件，这意味着无论如何，该待测量的结构的性质都能够精确地从该传感器组件的传感器产生的数据得到。该夹持设置也意味着该传感器组件能使由于该感应设备相对于该结构的移动造成的摩擦而致的噪音最小化。

该构件是细长的，这意味着在结构接合形式时，由于该构件的纵向长度充分大于该构件的横向宽度，因此能够沿该结构的长度感应该结构。这意味着能够使用需要单一的到该结构的安装操作的单一传感器组件，以随时间监控该结构的实际长度。该构件的这种特殊纵向长度是由该传感器组件的所需应用确定的。但是，在优选实施方案中，在结构接合形式时，该构件的纵向长度可以为该构件的横向宽度的至少5倍，或至少10倍，或至少50倍，或至少100倍。

因此，根据需要，在该传感器组件能够被改型以适应该结构，或在安装该结构时安装到该结构上，或甚至在制造时就加入到该结构上的情况下，本发明提供了一种监控结构长度的方便方法。该夹持结构还允许除去该传感器组件，以使得该传感器组件能够修复、升级或移动位置或取出以恢复数据。

原则上，能够使用任何适合类型的传感器，例如已知能够插入如下所述的挠性管内的光纤传感器系统。也可以使用其他类型的传感器，例如应变计或任何其他适合的传感器。该一个或多个传感器能够延伸该传感器组件的全长度或其至少实质部分。该一个或多个传感器能够沿该构件或该构件的一部分(例如光纤传感器的连续长度)连续纵向延伸。可替代地，可以将多个传感器定位在该构件上的各个纵向位置处。无论如何，优选设置该一个或多个传感器，以能够在多个纵向位置感应该结构。

优选地，该构件是由片状材料形成的，其具有第一和第二纵向边缘，当该构件位于结构接合形式时，其本身纵向包回以形成管子或管子的纵向部分。这样提供了该传感器组件能够接合并夹持该结构的方便形式。

这样可以使用很多方便的材料和制造技术，例如纤维增强塑料或双稳态材料，如下更详细讨论。使用片状材料可使该构件具有薄壁。这种设置也导致其本身具有该传感器组件被盘绕或以其他方式压缩用于储存的实施方案。这样能够有助于使该传感器对监控结构作用的任何影响最小化。例如，这样可使该传感器组件与该结构的表面相比具有小的轮廓，使得该感应组件尽可能小地干扰该结构的性能，并尽可能小地影响需要测定的该结构的性质。优选地，该传感器从该构件的表面不显著突出或根本不突出，以使得保持该传感器组件的小轮廓。

在优选实施方案中，在横剖面中，该构件的结构接合形式对着至少180度的角度。具有至少180度的角度可使该构件固定夹持该结构。在另一优选实施方案中，在横剖面中，该构件的结构接合形式对着约360度的角度。换言之，该构件形成近似管状。这能够有助于在该传感器组件和该结构之间提供甚至更牢固的接合，因为该构件能够夹持该结构的所有周围。在另一优选实施方案中，在横剖面中，该构件的结构接合形式对着超过360度的角度。换言之，在本实施方案中该构件的纵向边缘之间有一些交搭。再次，这能够有助于提供与该结构的更牢固的接合。

在优选实施方案中，在横剖面中，该构件的结构接合形式大体上是弯曲的。这提供了感应设备，其可非常万能地与各种不同结构接合。优选的实施方案可以是圆形或椭圆形的。然而，如下面更详细描述的那样，其他横截面形状也是可以的。例如，该横截面能够在总体上弯曲的同时具有直的部分。原则上，该横截面甚至能够是多边形的。该构件选择的横截面的精确形状实际上很可能取决于应用和特别是被监控的结构。

优选地，该构件经构造和设置称使得其能够逐渐变平并绕横向于该构件的纵向长度延伸的轴卷绕以形成卷材，以可在卷绕形式和展开形式之间可逆配置，其中该展开形式是该结构接合形式。该卷绕形式可使该传感器组件在不展开时方便储存。这样能够使得更方便地储存该传感器组件并将其运输到该结构的地点以及使该传感器组件的安装更方便。

优选地，该构件的两个纵向相对的端部都是开口的端部，以使得该构件能够沿该构件的全长度接合并夹持所述结构。

在实施方案中，该构件经构造和设置以可使该传感器组件遵循有关结构的弯曲，同时保持其在该结构上的夹持并保持不变形，例如该构件的边缘不变形。该传感器组件应当能够遵循的该结构精确的弯曲量取决于该传感器组件的应用和有关结构以及尤其取决于其直径。然而，该传感器组件的优选实施方案经构造和设置以使得该构件在该弯曲的凸侧和凹侧上的最大拉伸和压缩应变分别可以具有4％的最小值。

在实施方案中，该构件是由双稳态材料形成的，该双稳态材料具有：第一稳态，其中其被盘绕且横截面大体平坦；和第二稳态，其中其展开且具有该结构接合形式。使用双稳态材料用于该构件意味着该感应组件能够在卷绕和展开以及在部分卷绕和部分展开时都能够是稳定的。这样可以更安全简单地储存该感应组件，同时不影响其接合并夹持该结构的能力。

优选地，该构件经构造和设置以可以可逆夹持所述相关结构。这样可以从该结构中除去该传感器组件以升级，或移动到该结构上的不同位置或移动到不同结构。

优选地，该至少一个传感器包括光纤传感器，其沿该构件的至少一部分延伸。

优选地，该构件是由至少两层的层压物形成的，且所述传感器位于该两层之间。这样保护该传感器不受环境损害。

优选地，该传感器组件包括与该传感器连通的电子设备，其经设置以提供以下至少之一：i)数据记录系统，以可将该传感器的读数记录在系统中；和ii)数据传输系统，以可将该传感器的读数传输到远程接收设备。

依照本发明的第二方面，提供了配置设备和如上所述的传感器组件的组合，该配置设备包括：

用于夹持所述相关结构的夹具；

用于在卷绕时保持该传感器组件的保持器；

用于在使用时使该配置设备相对于该结构前进的致动装置；和

用于随着该配置设备前进，逐渐引导该传感器组件从卷绕状态到夹持到该结构上的引导构件。

该组合可以包括夹具分配器，其经设置以将夹具自动施加到该构件上，以在沿该构件长度的一个或多个位置将该构件附接到该结构上，以将该传感器组件保持在该结构上的适当纵向位置。

依照本发明的第三方面，提供了使用传感器组件感应与有关结构相关的性质的方法，该方法包括：

将该传感器组件的细长构件与有关结构接合，该细长构件被弹性偏置，以使得该构件沿该构件的至少部分长度接合并夹持所述结构；和

用由该细长构件支撑的至少一个传感器感应与该结构相关的性质。

优选地，将该构件与该结构接合包括沿该构件的长度将该构件与该结构逐渐接合。

在一个实施方案中，该构件是由片状材料形成的，其具有第一和第二纵向边缘，且在与该结构接合时，该构件形成管子或管子的纵向部分，其中将该构件与该结构接合包括：分离该构件的纵向边缘；将该传感器组件移动到接近该结构的位置中；和，可使该构件的弹性使该构件接合并夹持该结构的外表面。

在另一实施方案中，将该构件与该结构接合包括：压缩该构件；将该经压缩的构件引入到该结构的中空部分中；和，可使该构件的弹性使该构件接合并夹持该结构的内表面。

在一个实施方案中，该方法包括将该传感器组件在沿该构件的长度的一个或多个位置处固定到该结构上，以将该传感器组件保持在该结构上的适当纵向位置。这有助于避免该传感器组件沿该结构滑动。

优选地，该用该传感器感应的步骤包括下列步骤中的至少之一：a)感应温度；b)感应压力；c)感应振动；d)感应应力；和e)感应该结构的应变。

附图说明

现在将参照附图通过实施例描述本发明的实施方案，其中：

图1显示了依照本发明的一个实施方案的传感器组件的实施例；

图2显示了图1实施例切掉的部分；

图3-6显示了依照本发明的实施方案的传感器组件的其他实施例的横截面；

图7显示了依照本发明的一个实施方案的传感器组件与结构接合时的实施例；

图8显示了本发明可特别应用的结构的实施例；

图9显示了依照本发明的一个实施方案的配置设备的实施例，且图9A和9B显示了图9的元件的详细视图。

具体实施方式

参照图1，显示了依照本发明的一个实施方案的传感器组件1的实施例。该设备1包括细长构件2。该构件是由片状材料的条带形成的，即该构件的横截面是薄的。该材料的薄度在实际上将取决于该传感器组件1的应用。然而，在优选实施方案中，该构件的横截面的薄度可以小于5mm，或小于2mm，或小于1mm。预期在大多数情况中该构件的薄度与该构件的展开宽度相比可以小于4％。在一些实施例(未示出)中，可以将附加层附接在该构件2上，用于各种其他目的，例如浮动层或提供对冲击损害的保护的层。这些附加层可以造成该传感器组件1更高的总厚度。

提供沿该细长构件2的长度延伸的多个传感器3。在本实施例中，该传感器3是如以下描述中更详细描述的光纤传感器。

所示构件2具有展开部分4和卷绕部分5。该构件2能够在完全卷绕和完全展开之间逐渐转变。在完全展开时，该构件2的长度(即其纵向长度)充分大于在展开时其宽度(即其横向范围)。优选的长度实际上将取决于该传感器组件1所选择的应用。然而，在优选实施方案中，该构件2的长度可以为该构件2的宽度的至少5倍，或至少10倍，或至少50倍，或至少100倍。

如图2中更详细显示的那样，该展开部分4被弹性偏置，以具有部分圆形形式弯曲的横截面。该部分圆形对着约200度的角度。换言之，从该圆7的中心，该构件2掠过在约200度的角度8的部分圆形。优选该对着角大于180度，使得该对开管的开口比该管的最大内径更窄。这能使该构件“夹持”到结构上。

图3-6显示了构件2的横截面的其他实施例。在图2中，该构件2具有圆形横截面，对着约360度的角度，即该构件形成在该构件的边缘6接触之处具有纵向裂缝的圆管。图4显示了其中该对着的角度大于360度的构件2，即该构件近似形成圆管，该边缘6具有一定程度的交搭。

如图5和6所示，不必须具有圆形横截面。然而该横截面优选大体上是弯曲的。然而，这并不排除该横截面在大体上弯曲的同时具有直的部分。也能够制备对着总共超过180度的椭圆形和其他连续的非圆形弧。

图7显示了依照本发明的一个实施方案的与结构10接合时的传感器组件1。在本实施例中，该结构10是具有近似圆形横截面的管子。图7中所示的传感器组件1与图3中所示的传感器组件1最贴合地相符合，即在其中该构件2的横截面是圆形的，且对着约360度的角度。如将认识到的那样，优选选择用于特定应用的传感器组件1具有与将与其接合的该结构的相应表面相配合的构件横截面，以促进两者之间的良好接合和夹持。因此，在本例中，对于具有圆形横截面的管子10，最优选具有圆形横截面的构件。

该展开的构件2被弹性偏置，以维持其圆形横截面。这样可使该构件2接合并夹持该结构10的外表面。由于该构件2的横截面形状和该结构10的形状的相似性，该传感器组件1贴合地符合该结构10。这能使该传感器组件1的传感器3感应该结构10的性质。例如，该管子10的温度、压力和振动将与该传感器组件1相耦合，可使该传感器3感应与该管子10相关的这些性质，并可以以适当的标准从该传感器数据中取出测量值。在本特别实施例中，该构件2具有的圆周刚性足够大，以夹持结构10，并且同时其纵向拉伸/压缩模量足够低，以可使该传感器组件1符合有关结构的弯曲。这可使随着该结构弯曲或以其他方式变形时该传感器组件1夹持并紧密遵循该结构，可将应力和应变传递给该传感器组件1并因此对其测定。

优选的传感器3是纤维光缆传感器。纤维光缆传感器的使用是本身公知的，例如用于监控挠性管，如下面关于图8更详细讨论的那样。然而，也能够使用其他类型的传感器，例如应变仪。提供电子系统9并将其附接到该传感器组件1的端部。该电子系统可以包括数据记录器、电源和与该传感器3连接的相关仪器9。该数据记录器记录该传感器3的输出。可替代地或除此之外，该系统9能够包括发送器，其用于将该传感器数据转送到远程接收器用于分析。

对于该构件2，原则上能够使用任何具有足够的弹性以足以可逆盘绕和展开、并维持足以在传感器组件1和下面的结构10之间提供良好接合的闭合力的材料。例如，对于该构件2，能够使用适合的弹性聚合物，和甚至在使用中的应变较低的情况下使用弹性金属。实际上，金属并不是优选的，因为其将会具有比该聚合物显著更高的模量。

使用具有嵌入层状体的层之间的传感器3的层状结构具有应变转移、保护该纤维不受冲、磨损等影响的组合优点。该层状体的层能够是聚合物、弹性体或甚至金属的，且能够通过粘合层压或在该层压结构是纤维增强复合材料(FRC)的情况下通过“加工进(processing in)”实现该传感器的结合。

原则上，有很多不同方法适用于构造该传感器组件1。特别优选的方法是在纤维增强聚合物(后文称作“FRP”)的层之间层压该传感器3。FRP本身是已知的，且本文中并不详细描述。然而，简要来讲，FRP是由纤维增强的聚合物基质制成的复合材料。该纤维通常是玻璃纤维、碳纤维或芳族聚酰胺纤维，而该聚合物通常是环氧树脂、乙烯基酯或聚酯热固性塑料。纤维材料的使用在机械上增强了该塑料的强度和弹性。没有纤维增强的原始塑料材料称作基质。该基质是硬的但相对脆弱的塑料，用更具刚性的增强丝或纤维对其增强。在纤维增强塑料中的强度和弹性体增强的程度取决于该纤维和该基质两者的机械性质、其相对于彼此的体积和该基质内的纤维长度和方向。

能够通过在巩固时将其加入，或者通过使用粘合剂快速粘结两个或多个FRP壳层以将该壳与该传感器3一起保持在该层状体的层间，而层压该传感器3。使用FRP可以通过以制备能够根据该传感器组件1的特别应用的需要而调节的物体的方式改变各层中的纤维重量和方向而操纵该壳的机械性质。

因此，FRP是特别优选用于制备该构件2的材料，因为可以通过例如改变该层的角度和纤维含量而实现轴向/扭转/环向硬度的很好的调节。然而，其他材料也是可以的。例如，能够使用金属带且能够通过在该金属带中冲压孔和狭槽而实现其性质的调节。

在优选实施方案中，无论是由FRP还是其他材料制成，用于该构件的材料是双稳态材料。这种双稳态构件包括能够从卷绕或收缩状态重构为展开状态的可展开、可卷绕的构件。图1中所示的传感器组件1能够可选地由双稳态材料制成，以使得其具有：卷绕形式的第一稳态，其中该构件的横截面大体上是平坦的；和展开形式的第二稳态，其中如前所述该构件的横截面是弯曲的。优选地，该双稳态构件2能够在其卷绕或展开状态之间多次可逆配置。在以下国际专利申请中公开了适合的结构：WO-A-88/08620、WO-A-97/35706、WO-A-99/62811和WO-A-99/62812，将其各自通过参考引入本文。这种双稳态结构可获自英国的RolaTube Technology Limited of Lymington。

如上述参考的专利申请中所述，这种双稳态构件通常包括：朝向以展开形式配置材料产生偏置的材料(例如在本实施例中具有圆形横截面)，以及产生与该第一偏置相反的偏置(例如将该构件朝向其平坦的、收缩或卷绕形式偏置)的材料。该构件能够包括与容易使该构件朝向收缩形式(例如具有平坦横截面)偏置的塑料层层压的、例如由金属制成的弹性基体，其朝向展开形式偏置(例如朝向使该构件具有圆形横截面偏置)。可替代地，该构件能够包括具有附接到其上或嵌入其中的预应力装置的热塑性材料条或片。一种特别实施例是在其中具有预应力纤维(例如玻璃、碳或聚合材料的纤维)的热塑性条带。该纤维能够在该卷绕构件平面内相对于彼此呈不同的角度地定位，例如包括一组纵向延伸的纤维和第二组横向延伸的纤维。在本发明中优选使用这种纤维增强的复合构件(例如，具有另一材料(例如玻璃、碳或芳族聚酰胺)的纤维嵌入其中的热塑性树脂，例如聚乙烯或聚丙烯)。

无论使用何种材料形成该构件2以及对于该构件2无论使用何种横截面，重要的是该构件2能够接合并夹持该结构10。根据其应用，即监控的结构和监控的性质，能够使用可能很多种类型的材料、结构和横截面。

通常，优选该构件2的轴向模量(以及因此在展开时该传感器组件1的弯曲刚度)应当低至符合提供具有足以耐受使用其的环境的强度、抗冲击性、抗磨损性等的构件2，且无论如何都非常显著低于下面结构10的轴向模量。

另外通常，优选关于该环向弯曲“面”的环向模量(即为将该装置夹持到下面的结构上所施加的力)应当足够高，以确保该装置不会相对于下面的结构10移动，且防止该构件2的边缘6形成的“接缝”线开扣，在弯曲的情况下，该接缝线是凹入的弯曲面。

在对该结构10进行声学监控的情况中，该需要可能再次不同。该结构10的挠曲可以最小化，因此该展开构件2不需要具有低的弯曲刚度。无论如何，总是需要该构件2具有足够的环闭合，以将其与该结构10紧密耦合，且其需要足以使其卷绕的弹性。

图8显示了本发明的优选应用。已知使用挠性管子以将产品流体(例如油和/或气体和/或水)从一个位置输送到另一个。图8显示了适用于将产品流体(例如油和/或气体和/或水)从海底位置201输送到浮动设施202的提升组件200。该挠性流动管线205包括挠性管子，其全部或部分位于海底204上或埋在海底以下并用于固定应用中。该浮动设施可以由平台和/或浮标或如在本实施例中的船只202提供。该提升器200提供为挠性提升器，即连接该船只与该海底装置的挠性管子。挠性管体的部分能够用作流送管205或跨接线206。该管体通常构造为包括金属和聚合物层的结构。该管结构可以进行较大偏转而不会产生影响该管子在其寿命期间的功能的弯曲应力和应变。挠性管子可特别用于将海底位置连接到海面位置。

需要能够检测对该挠性管子200沿其长度的机械冲击，其可以包括大的不可预测的力或变化很大的温度影响。特别需要监控挠性管子200，因为其具有复杂的结构且其故障的后果可能是灾难性的，例如对船员和平台工作人员的致命威胁以及具有极端的环境危害。而且由于管子的故障所损失的产量能够是非常昂贵的，且这种管子通常非常难以更换且更换昂贵。因此非常需要监控该管子200并在发生故障或威胁到人员之前检测管子的恶化。此外，现有的对具有高安全因素的管子寿命的计算非常保守。通过有效监控该管子200，该管子能够以更大的效率使用。

为此目的，本领域已知在该挠性管的选定层中用内置光纤传感器或其他传感器(例如应变仪)监控挠性管子200。例如，US-A-2005/0210961公开了为挠性管子装备设计以检测该管子中的扭曲的线性伸长计或量规。US-A-2004/0168521公开了在挠性管子的一个层中提供凹槽，在该挠性管子的制备过程中在其中固定光纤传感器，以使得该光纤传感器夹在该挠性管子的体内。

以这种方式能够监控与该挠性管子200相关的各种性质，包括应变(例如用于可能的金属疲劳)、温度(例如用于可能的过热或检测裂口)、压力(例如用于检测过度的增大)和进入该挠性管子的内层的气体(例如其能够导致腐蚀)。使用光纤以这种方式感应是本领域中通常已知的，且因此在本文中并不详细描述。

这种设置的缺点是该传感器必须在制造过程中加入该管子中。制造的没有传感器的管子200当然不能以这种方式监控。而且，一旦安装好，该传感器不能从该管子中去除，例如用于升级或修复，也不能移动到该管子上的不同位置或移动到另一管子。

由于这些原因，依照本发明的一种实施方案的传感器组件1特别优选与这类挠性海底管子200一起使用。如上所述，能够将该传感器组件1夹持到管子上并用于监控该管子200的性能。

如将认识到的那样，在需要根据已经在适当位置(即海底)的挠性管200改型该传感器组件1的情况下，优选使用自动化。图9显示了用于将该传感器组件在海底挠性管子200上展开的自动设备100的实施例，即远程操作车(ROV)。

首先为该配置设备100提供卷绕形式的传感器组件1。该电子系统9预先安装在该卷绕传感器组件1的端部，例如在该卷绕中心内的空间中。在展开之前在该传感器3和该设备之间进行的连接避免了在海底进行连接的需要。在该卷绕中心中的该空间的尺寸能够改变以提供适用于该设备的合适的封套。

该配置设备100安装有分配器101，用于保持该卷绕的传感器组件1并引导该传感器组件1进入到该挠性管子200上的适合位置。该配置设备100具有电机102和电源(未示出)，例如电池组，用于为该传感器组件1的配置提供动力。该配置设备100在一端具有卡规103，其包括两个致动的枢转臂103a、103b，其被致动套在该挠性管子200和展开的传感器组件1上，如图9A中所示。该卡规103在该安装程序过程中将该配置设备100相对于该挠性管子200保持在适合位置，并有助于确保该传感器组件1随着其被配置而相对于该挠性管子200精确定位。该卡规103还确保在该传感器组件1和该管子200之间建立紧密精确配合。可选地，在该配置设备100的相对端可以提供第二引导装置(未示出)，以保持对齐并避免对该分配器支架施加应力。

该卷绕的传感器组件1安装在该导向卡规103之后，且在其保留延伸通过该卡规103的自由端具有窄的突出的舌11。这可使该传感器组件1的端部在配置之前固定到该管子200上。优选地，使用带箍12用于固定该舌11，如图9B中所示。该配置设备100具有带箍配置系统104，用于施加该带箍12使得该舌11固定到该挠性管200上。该带箍配置系统104能够如所示加入到该分配器101中，或者可替代地能够单独配置。尽管该构件2的弹性足以在大多数情况中夹持该结构，然而可选地，该传感器组件1也能够在沿其长度的多于一个位置处夹持到该挠性管200上，以有助于将该传感器组件1保持在该结构上的适合位置。优选在该运行开始时具有至少一个夹具12，以将该传感器组件1的第一端保持在位(尤其是在配置过程中)，且在该传感器组件1的相对端处具有夹具12，以确保不会沿该已配置的传感器组件1的长度滑动。根据例如运行长度和该管子200的直径的因素，也可能需要或不需要中间的夹具12。能够通过进行初步测试得到限定夹具的需要及其间距的数据。

该配置过程如下：

1)该配置设备100将该导向卡规103锁定在该管子200上。

2)配置带箍12，以将该舌11和该传感器组件1的端部锁定在该管子200上。

3)该电机使该配置设备100沿该管子200移动，将该传感器组件1沿其长度配置。

该电机102可以使该配置设备100沿该挠性管子200移动，并由此随着该配置设备100前进而将该传感器组件1从该分配器101中拉出。可替代地，该电机102可以为该分配器101自身提供动力，以使得该传感器组件1在该电机102的驱动下逐渐展开，并使用其推动该配置设备100。

4)随着该传感器组件1逐渐展开并沿其长度夹持到该管子200上，根据需要将带箍12沿该传感器组件1的长度施加。

5)该传感器组件1的端部清除该分配器101，且可选地被夹持在适当位置，如例如图7中所示附接该电子系统9。

6)将该卡规103脱离且能够恢复该配置设备100。

适用于在动力下分配该传感器组件1(如上面以3所示)的机构是现有技术中本身已知的。这种机构是由例如英国的RolaTube Technology Limited ofLymington制备的，用于双稳态卷绕构件的驱动配置。这些发现目前用于在例如监控核电站和配置军用装备的领域中。这种机构能够是简单粗糙的，预期在制备适用于该目的的机械中将不会有问题。对于是驱动该分配器101还是依赖于用于配置的该配置设备100的驱动的最终决定是根据由实例基础对实例的特定实施的所需要而做出的。

根据待配置的传感器组件1的长度和待监控的管子200的尺寸，可以证明需要具有足够大以保持超过一个传感器组件1监控元件的分配器101。因此能够在单一驱动下进行多次安装。

已经特别参照所述实施例描述了本发明的实施方案。然而，可知，在本发明的范围内可对所述实施例进行变化和改进。

Claims (30)

1.一种用于感应与有关结构相关的性质的传感器组件，该组件包括：

细长构件，其构造和设置成能够呈现结构接合形式，其中该构件被弹性偏置，以使得该构件能够沿该构件的至少部分长度接合并夹持所述结构；和

由该细长构件支撑的至少一个传感器。

2.根据权利要求1所述的传感器组件，其中该构件由片状材料形成，所述片状材料具有第一和第二纵向边缘，当该构件处于结构接合形式时，其本身纵向包回以形成管子或管子的纵向部分。

3.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其中在横剖面中，该构件的结构接合形式对着至少180度的角度。

4.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其中在横剖面中，该构件的结构接合形式对着约360度的角度。

5.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其中在横剖面中，该构件的结构接合形式对着超过360度的角度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的传感器组件，其中在横剖面中，该构件的结构接合形式大体上是弯曲的。

7.根据权利要求1-6任一项所述的传感器组件，其中该构件构造和设置成其能够逐渐变平并绕轴卷绕以形成卷，该轴横向于该构件的纵向长度而延伸，以可在卷绕形式和展开形式之间可逆配置，其中该展开形式是该结构接合形式。

8.根据权利要求1-7任一项所述的传感器组件，其中该构件的两个纵向相对的端部都是开口的端部，以使得该构件能够沿该构件的全长度接合并夹持所述结构。

9.根据权利要求1-8任一项所述的传感器组件，其中该构件构造和设置成使该传感器组件在保持其夹持在该结构上的同时，遵循有关结构的弯曲。

10.根据权利要求1-9任一项所述的传感器组件，其中该构件由双稳态材料形成，该双稳态材料具有：第一稳态，其中该构件被卷绕且横截面大体平坦；和第二稳态，其中该构件被展开且具有该结构接合形式。

11.根据权利要求1-10任一项所述的传感器组件，其中该构件构造和设置成与所述结构可逆地附接。

12.根据权利要求1-11任一项所述的传感器组件，其中该至少一个传感器包括光纤传感器，其沿该构件的至少一部分延伸。

13.根据权利要求1-12任一项所述的传感器组件，其中该构件由至少两层的层压物形成，且所述传感器位于该两层之间。

14.根据权利要求1-13任一项所述的传感器组件，包括与该传感器连通的电子设备，其设置成提供以下至少一个：i)数据记录系统，其允许将该传感器的读数记录在系统中；和ii)数据传输系统，其允许将该传感器的读数传输到远程接收设备。

15.一种配置设备和根据权利要求1-14中的任一项所述的传感器组件的组合，该配置设备包括：

用于夹持所述相关结构的夹具；

用于在卷绕时保持该传感器组件的保持器；

用于在使用时使该配置设备相对于该结构前进的致动装置；和

用于随着该配置设备的前进，逐渐引导该传感器组件从被卷绕到被夹持到该结构上的引导构件。

16.根据权利要求15所述的组合，包括夹具分配器，其设置成将夹具自动施加到要附接的该构件上，以沿该构件长度在一个或多个位置将该构件附接到该结构上，以将该传感器组件保持在该结构上纵向的适当位置。

17.一种使用传感器组件感应与有关结构相关的性质的方法，该方法包括：

将该传感器组件的细长构件与有关结构接合，该细长构件被弹性偏置，以使得该构件沿该构件的至少部分长度接合并夹持所述结构；和

用由该细长构件支撑的至少一个传感器感应与该结构相关的性质。

18.根据权利要求17所述的方法，其中将该构件与该结构接合包括沿该构件的长度将该构件与该结构逐渐接合。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中该构件构造和设置成其能够逐渐变平并绕轴卷绕以形成卷，该轴横向于该构件的纵向长度而延伸，以在卷绕形式和展开形式之间可逆配置，该方法包括：

将该传感器组件由其卷绕形式逐渐展开，并将该展开的部分与该结构接合。

20.根据权利要求19所述的方法，其中该构件由双稳态材料形成，该双稳态材料具有当其处于卷绕形式时的第一稳态和当其处于展开形式时的第二稳态。

21.根据权利要求17-20任一项所述的方法，其中该构件被构造和设置成使该传感器组件遵循有关结构的弯曲，同时保持其在该结构上的夹持。

22.根据权利要求17-21任一项所述的方法，其中该构件由片状材料形成，该片状材料具有第一和第二纵向边缘，且在与该结构接合时，该构件形成管子或管子的纵向部分，其中将该构件与该结构接合包括：

分离该构件的纵向边缘；

将该传感器组件移动到接近该结构的位置；和

通过该构件的弹性使该构件接合并夹持该结构的外表面。

23.根据权利要求17所述的方法，其中将该构件与该结构接合包括：

压缩该构件；

将该经压缩的构件引入到该结构的中空部分中；和

通过该构件的弹性使该构件接合并夹持该结构的内表面。

24.根据权利要求17-23任一项所述的方法，包括将该传感器组件在沿该构件的长度的一个或多个位置处固定到该结构上，以将该传感器组件保持在该结构上纵向的适当位置。

25.根据权利要求17-24任一项所述的方法，包括从该结构上去除该传感器组件。

26.根据权利要求25所述的方法，包括在该结构上的不同位置处或在另一结构上重新配置该传感器组件。

27.根据权利要求17-26任一项所述的方法，其中用该传感器感应的步骤包括感应该结构的下列至少一个：

a)感应温度；

b)感应压力；

c)感应振动；

d)感应应力；和

e)感应应变。

28.一种根据参照在前文所述的、且结合附图所示的任一实施例的传感器组件。

29.一种根据参照在前文所述的、且结合附图所示的任一实施例的组合。

30.一种根据参照在前文所述的、且结合附图所示的任一实施例的方法。