(57)【要約】      （修正有）【課題】非金属及び非磁性材料に取り付けるアコースティック・エミッション・センサ・ホルダを提供する。【解決手段】非金属及び非磁性材料にアコースティック・エミッション・センサを取り付けるためのホルダ１０は、管状体を有し、開いた下端部を通してセンサを管状体１８に挿入することができ、閉じた上端部２０は内表面３４から内側に向かって斜めに延びる複数の一体的フレキシブル・フラップを有する。管状体の内表面は、管状体の下端部２２の近くに複数のスペーサ３８を有する。一体的フレキシブル・フラップとスペーサとが、センサを管状体内部に固定する。管状体は、開いた下端部の近くでその外表面から外側に向かって延びる複数の捕捉タブを有してもよく、これらタブは、非金属及び非磁性材料に取り付けられた保持ブラケット内の係合用キー溝と摺動可能且つ解除可能に係合することができる。【選択図】図２
2018072321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アコースティック・エミッション・センサ（１４）を非金属及び非磁性材料（１２）に取り付けるための，複数のホルダ（１０）を備えたシステムであって、前記ホルダが：
閉じた上端部（２０）と開いた下端部（２２）とを含む管状体（１８）を有するケージ（４６）であって、前記開いた下端部を通して前記センサ（１４）を前記管状体（１８）に挿入可能であり、前記ケージ（４６）の前記管状体（１８）が、前記開いた下端部（２２）の近くで前記管状体（１８）の外表面（３０）から外側に向かって延びる複数の捕捉タブ（５０）を有する、ケージ（４６）；及び
前記非金属及び非磁性材料（１２）への取り付けのための下側表面（５４）と、上部捕捉表面（５６）と、前記下側表面（５４）と前記捕捉表面（５６）の間に配置される係合用キーみぞ（５８）とを有する保持ブラケット（４８）
を備え；
前記ケージ（４６）の前記複数の捕捉タブ（５０）が、解除可能なロック係合を提供する回転動作において前記保持ブラケット（４８）内の前記係合用キーみぞ（５８）と摺動可能に係合することができ；且つ
前記複数のホルダ（１０）が、各前記ホルダ（１０）の各前記保持ブラケット（４８）の周りのフランジ周縁部（４９）にまとめて保持され、前記フランジ周縁部（４９）により隣接ホルダ（１０）の分離が可能である、
システム。
【請求項２】
前記ホルダ（１０）が、前記ホルダ（１０）を前記非金属及び非磁性材料（１２）に取り付けるために前記保持ブラケット（４８）の前記下側表面（５４）上に配置される取り付けパッドを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ホルダ（１０）の前記管状体（１８）の前記閉じた上端部（２０）が、前記閉じた上端部（２０）の内表面（３４）から内側に向かって斜めに延びる複数の一体的フレキシブル・フラップ（３２）を有し、前記管状体（１８）の前記内表面（３４）が、前記管状体（１８）の前記開いた下端部（２２）の近くで内側に向かって半径方向に延びる複数のスペーサ（３８）を有し、前記一体的フレキシブル・フラップ（３２）と前記スペーサ（３８）によって前記センサ（１４）が前記管状体（１８）内部に固定される、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ホルダ（１０）の前記閉じた上端部（２０）が二つの前記一体的フレキシブル・フラップ（３２）を有し、前記一体的フレキシブル・フラップ（３２）の各々が、互いに向かって内側へと斜めに延びて、前記センサ（１４）が前記ホルダ（１０）内に取り付けられるときに前記センサ（１４）の上面に対して下方への力を提供する、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記ケージ（４６）及び前記保持ブラケット（４８）がそれぞれ一体的な３Ｄプリント構造体である、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記非金属及び非磁性の表面（１２）上に、間に所定の間隔を空けて複数の前記ホルダ（１０）を配置するための、前記保持ブラケット（４８）と係合可能なセパレータ（６２）を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記セパレータ（６２）が、前記非金属製及び非磁性材料（１２）の平坦な又は湾曲した表面上に、所定の間隔を空けて前記複数のホルダ（１０）を配置することを可能にする可撓性材料を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
アコースティック・エミッション・センサ（１４）を非金属及び非磁性材料（１２）に取り付けるための方法であって：
アコースティック・エミッション・センサ（１４）用のホルダ（１０）を、それぞれのホルダ（１０）の周りのフランジ周縁部（４９）にまとめて保持された複数のホルダ（１０）から分離するステップであって、前記ホルダ（１０）が：閉じた上端部（２０）と開いた下端部（２２）とを含む管状体（１８）を有するケージ（４６）であって、前記開いた下端部を通して前記センサ（１４）を前記管状体（１８）に挿入可能であり、前記ケージ（４６）の前記管状体（１８）が、前記開いた下端部（２２）の近くで前記管状体（１８）の外表面（３０）から外側に向かって延びる複数の捕捉タブ（５０）を有する、前記ケージ（４６）；及び前記非金属及び非磁性材料（１２）への取り付けのための下側表面（５４）と、上部捕捉表面（５６）と、前記下側表面（５４）と前記捕捉表面（５６）の間に配置された係合用キーみぞ（５８）とを有する保持ブラケット（４８）を備え；前記ケージ（４６）の前記複数の捕捉タブ（５０）が、解除可能なロック係合を提供する回転動作において前記保持ブラケット（４８）内の前記係合用キーみぞ（５８）に摺動可能に係合することができる、ステップ；
前記ホルダ（１０）の前記保持ブラケット（４８）を前記非金属及び非磁性材料（１２）に取り付けるステップ；
前記ケージ（４６）を、前記ケージ（４６）を回転させて前記係合用キーみぞ（５８）から出すことにより、前記保持ブラケット（４８）から取り外すステップ；
前記アコースティック・エミッション・センサ（１４）を前記ケージ（４６）の前記管状体（１８）に挿入するステップ；並びに
前記ケージ（４６）を、前記ケージ（４６）を回転させて前記係合用キーみぞ（５８）に入れることにより、前記保持ブラケット（４８）に取り付けるステップ
を含む方法。
【請求項９】
前記ケージ（４６）及び前記保持ブラケット（４８）を３Ｄ印刷するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ホルダ（１０）のうちの一つの前記保持ブラケット（４８）を、セパレータ（６２）の一端部と係合させ、別の前記ホルダ（１０）の前記保持ブラケット（４８）を、前記セパレータ（６２）の別の端部と係合させて、前記非金属及び非磁性の表面（１２）上において間に所定の間隔を空けて前記複数のホルダ（１０）を位置決めするステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、試験の間に物品上でのセンサの位置決め及び表面接触を維持するためのホルダに関し、具体的には、複合材料又はセラミック材料といった非金属及び非磁性材料環境試験の間に使用されるアコースティック・エミッション・センサ・ホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境条件は、屋外での使用又は極限環境における使用を目的とするビークル及び他の種類の構造、例えば運転経歴にわたり動的且つ多彩な環境変化（即ち、乾燥から湿潤、低温から高温）に曝される航空宇宙構造を作製するために使用される材料に影響しうる。華氏０°未満及び華氏１００℃超、並びに湿度０〜１００％におけるこのような材料の環境試験は、同材料に何らかの損傷が生じているかどうかを決定するための一又は複数回の使用の前、間及び／又は後に、このような材料の特性を特定、定量化及び監視するために望まれている。
【０００３】
環境試験のために使用されているセンサの一種はアコースティック・エミッション（即ちＡＥ）センサであり、これは固体材料中の音響波（又は弾性波）の放射を、材料がどのように挙動するかを理解することを助ける使用可能なＡＥ波形へと翻訳する。このような音響（弾性）波は、例えば経年劣化、温度勾配又は外的な機械力による亀裂形成又は塑性変形の結果として材料の内部構造が変化すると生じる。アコースティック・エミッション源により生成された波は、構造ヘルス・モニタリング、品質管理、システム・フィードバック、プロセス・モニタリング、分析の検証、及びその他の分野において実用的関心事であり、材料に対する損傷を検出し、損傷の位置を見つけ、損傷を特徴づけるために使用されうる。したがって、アコースティック・エミッション・センサは、材料及び構造の欠陥及び不備を検出し、補修的解決法及び修繕の適用方法を決定して構造問題を解決するために役立つ。航空宇宙の分野において、アコースティック・エミッション・センシングは、実験室設定から強化された機団（ｆｌｅｅｔ）検査のために、訓練基地及びフィールドアプリケーションへと拡張することのできる技術と特定された。残余寿命に関する重要な決定を行うために損傷の存在をフリートの実働時間の関数として特定する必要により、焦点が絞られている。
【０００４】
アコースティック・エミッション・センサは、航空宇宙及びその他の構造を監視するために使用されてきた。アコースティック・エミッション・センサを試験対象構造に取り付けるための伝統的なアプローチは、熱接着剤又は磁性締付治具を用いることを含む。アコースティック・エミッション・センサのための多くの市販のホルダは、アコースティック・エミッションが主として金属表面上で行われてきたために磁性である。このような磁性のホルダは、非金属製及び非磁性の複合材料では機能しないであろう。熱接着剤は、すべての用途に対応せず、また華氏−６５°未満及び華氏１６０°超の温度の環境試験では、表面接着が不良であることにより機能しない。別の解決法は、アコースティック・エミッション・センサを試験物に恒久的に取り付けることであるが、このアプローチは大量の試験物を試験するときには費用及びセンサを試験物に付着させるための接着剤を硬化させるドウェル時間が長いこと（一つのセンサにつき１０時間超）に起因して現実的でない。
【０００５】
現在、複合材料のような非金属及び非磁性材料が、それらの高い強度及び剛性、軽量性、耐食性及びその他の好ましい特性により広範な構造の製造に使用されている。例えば、複合材料は、軽量で強度が高く、したがって燃料経済性及びその他の利益を提供するために、航空宇宙構造及び航空宇宙構造の構成部品、例えば、航空機のリブ、スパー、パネル、胴体、翼、翼ボックス、燃料タンク、尾部及び航空機のその他の構成部品の製造に広く使用されるようになっている。アコースティック・エミッション・センサをこのような非金属及び非磁性材料に取り付けるための上記伝統的アプローチは効果的でない。
【０００６】
したがって、複合材料及びセラミックといった非金属及び非磁性材料に対し、このような材料の環境試験の間にアコースティック・エミッション・センサを取り付けるための、既知のアコースティック・エミッション・センサ・ホルダを上回る利点を提供する改良された手段が必要とされている。
【発明の概要】
【０００７】
上記目的、並びに他の目的は、アコースティック・エミッション・センサを、非金属及び非磁性材料の表面と同一平面内に整列させて維持する、現行のＡＳＴＭ標準試験法及び試験固定具と適合性のアコースティック・エミッション・センサ・ホルダにより達成される。センサ・ホルダは、極限条件においてセンサを材料と接触したままに保持する能力を提供し、したがって広範な環境条件にわたり、進展損傷構造解析、現場検査、物質特性解析及び実験室レベルの実験的検証に有利であろうデータを取得する経路を提供する。
【０００８】
本発明の製品の一実施形態によれば、非金属及び非磁性材料にアコースティック・エミッション・センサを取り付けるためのホルダが開示される。このホルダは、閉じた上端部と開いた下端部とを有する管状体から構成され、下端部を通して環状体にセンサを挿入することができる。閉じた上端部には、閉じた上端部の内表面から内側に向かって斜めに延びる複数の一体的なフレキシブル・フラップが設けられる。管状体の内表面は、内側に向かって半径方向に及び管状体の開いた下端部から上に向かって延びる、複数の部分的に円筒形状のスペーサを有する。一体的フレキシブル・フラップとスペーサとが一緒になってセンサを管状体内部に固定し、ホルダ内部でその位置決めを維持する。
【０００９】
製品の別の実施形態では、非金属及び非磁性材料にアコースティック・エミッション・センサを取り付けるためのホルダは、非金属及び非磁性材料に取り付けられた保持ブラケットに対して取り外し可能に固定されたケージを備える。このケージは、閉じた上端部と開いた下端部とを含む管状体を有し、下端部を通してセンサを挿入することができる。ケージの管状体は、接合面に近い管状体の外表面から外側に向かって延びる複数の捕捉タブを有する。保持ブラケットには、非金属及び非磁性材料への取り付けのための下側表面、上部捕捉表面、及び下側表面と捕捉表面の間に配置された係合用キーみぞが設けられる。ケージ上の複数の捕捉タブは、解除可能なロック係合を提供する回転動作において保持ブラケット内の係合用キーみぞに摺動可能に係合できるように構成される。これにより、ユーザは、ホルダにセンサを容易に取り付け及びホルダからセンサを容易に取り外すことができ、センサを取り替えるときにホルダの位置決めを維持することができる。
【００１０】
別の実施形態では、アコースティック・エミッション・センサを非金属及び非磁性材料に取り付けるためのシステムが開示される。このシステムでは、上述のような保持ブラケットに取り外し可能に固定されるケージを備える複数のホルダが、各ホルダ内の保持ブラケットの各々の周りのフランジ周縁部においてまとめて保持される。フランジ周縁部は、任意の分離手段、例えば隣接する保持ブラケットをスナップして分離すること又はブラケット同士を隣接するフランジ周縁部間の境界で切断することにより、隣接ホルダの容易な分離を可能にする。複数のホルダを非金属及び非磁性表面に接続及び位置決めするための少なくとも一のセパレータが、間に所定の間隔を空けてシステムに設けられる。各セパレータは、概ねＸ字編成に配置された複数のアームを有する。セパレータ内の各アームの端部は、各アームがそれに取り付けられるホルダの保持ブラケットを有するように、保持ブラケットと係合可能である。セパレータは、複数のホルダを平坦な表面又は湾曲若しくはその他の複雑な形状を有する表面上に位置決めすることを可能にする柔軟な材料から作製される。システムにおいて、複数のホルダは、ホルダ間に所定の間隔を空けて所望の構成に配置され、ここで所望の構成は、一の非金属及び非磁性材料から別の同材料へと移動させることができる、又は非金属及び非磁性材料上に配置されて、位置決めを維持し且つホルダの位置決めを乱すことなくホルダ内のセンサの容易な交換を可能にする。
【００１１】
本発明の別の態様では、上述のホルダ及びシステムを用いてアコースティック・エミッション・センサを非金属及び非磁性材料に取り付けるための方法が開示される。この方法では、アコースティック・エミッション・センサのホルダは、各ホルダの周りのフランジ周縁部にまとめて保持される複数のホルダから分離される。このホルダは、非金属及び非磁性材料に取り付けられた保持ブラケットに取り外し可能に固定されたケージを備える。このケージは、閉じた上端部と開いた下端部とを含む管状体を有し、下端部を通してセンサを挿入することができる。ケージの管状体は、接合面に近い管状体の外表面から外側に向かって延びる複数の捕捉タブを有する。保持ブラケットには、非金属及び非磁性材料への取り付けのための下側表面、上部捕捉表面、及び下側表面と捕捉表面の間に配置された係合用キーみぞが設けられる。ケージ上の複数の捕捉タブは、解除可能なロック係合を提供する回転動作において保持ブラケット内の係合用キーみぞに摺動可能に係合できるように構成される。
【００１２】
分離されたホルダの保持ブラケットの下側表面は、非金属及び非磁性材料に、例えば、環境試験の条件に耐えうる真空バッグテープ又はその他の取り付け手段により取り付けられる。ケージは、保持ブラケットから、保持ブラケットが非金属及び非磁性材料に取り付けられる前又は後に、ケージを回転させて係合用キーみぞから出すことにより取り外すことができる。アコースティック・エミッション・センサは、ケージの管状体に挿入することができ、次いでケージを、ケージを回転させて係合用キーみぞの中に入れることにより保持ブラケットに取り付けることができる。複数のホルダは、所定の長さ及び形状を有するスペーサを各ホルダ間に取り付けることにより、非金属及び非磁性の表面上において、好ましくはホルダを非金属及び非磁性の表面に取り付ける前に、間に所定の間隔を空けて様々な構成に位置決めすることができる。
【００１３】
本開示の様々な実施形態のその他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面を参照して、以下の詳細な記載において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】環境試験用に準備されたアコースティック・エミッション・センサ・ホルダ及びそれに取り付けられたセンサを有する非金属及び非磁性材料を示している。
【図２】アコースティック・エミッション・センサ・ホルダとその中のアコースティック・エミッション・センサの底面、正面及び右側面を示す斜視図である。
【図３】図２に示されたアコースティック・エミッション・センサ・ホルダの別の斜視図である。
【図４】アコースティック・エミッション・センサ・ホルダの別の実施形態を示している。
【図５】本発明のシステムの一部としての、図４に示された複数のアコースティック・エミッション・センサ・ホルダの一構成を示している。
【図６】アコースティック・エミッション・センサ・ホルダの別の実施形態を示している。
【図７】本発明のシステムの一部としての、取り外し可能なスナップフィット構成の、図４に示される複数のアコースティック・エミッション・センサ・ホルダを示している。
【図８】本発明の方法のブロック図である。
【図９】Ａ−Ｄは、本発明の複数のアコースティック・エミッション・センサ・ホルダの他の構成を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明において、複合材料又はセラミック材料を含むがこれらに限定されない非金属及び非磁性材料の環境試験（華氏０°未満、華氏１００°超、及び湿度０〜１００％）の間に、アコースティック・エミッション・センサの位置決め及び接触を維持するアコースティック・エミッション・センサ・ホルダの様々な実施形態が、本発明の一般原則を示すために航空宇宙構造を参照して記載される。当業者であれば、本発明が、他の類似の用途又は環境において及び／又は例示的実施形態の他の類似又は同等のバリエーションと共に実施可能であることを理解するであろう。例えば、開示されるアコースティック・エミッション・センサ・ホルダは、任意の産業における任意の種類の非金属及び非磁性材料の環境試験のために使用することができ、且つ実験室若しくは他の制御下での設定、及びにこのような非金属及び非磁性材料を用いる完成構造、例えば航空宇宙構造及びビークル、並びに環境試験の恩恵を受けうる他のいずれかの構造おいて、環境試験用の試験材料を含む様々な形状、サイズ及び表面形状の非金属及び非磁性材料に使用することができる。このような環境試験は、構造の製造中、構造の製造後又は構造の使用中に行われうる。本開示の分野で当業者によく知られている方法、手順、構成要素、又は機能は、本明細書では詳細に記載されないことに留意されたい。
【００１６】
図１〜３では、図示される本発明の一実施形態によるアコースティック・エミッション・センサ・ホルダ１０は、試験物又はクーポンの形態の非金属及び非磁性材料１２に取り付けられている（図１）。ホルダ１０は、センサ１４から半径方向に突出してアコースティック・エミッション・モニタリング機器（図示しない）に接続するセンサワイヤ１６（即ち電気接続）によりその中に取り付けられたアコースティック・エミッション・センサ１４を有する。ホルダ１０により、センサ１４の底表面１５は非金属及び非磁性材料１２の表面と同一平面内に整列し、現行のＡＳＴＭ標準試験法及び試験装置の使用が可能となる。
【００１７】
ホルダ１０は、閉じた上端部２０と、開いた下端部２２とを有する管状体１８の形状であり、管状体１８の開いた下端部２２に開口２５を有する接合面２４を形成する。センサ１４は、開口２５から管状体１８に挿入される。管状体１８のリセス１９は、センサ１４から半径方向に突出するセンサワイヤ１６（即ち電気接続）を受けるための、開いた下端部２２の開口２５に向かって周縁に沿って開いており、図示のような矩形又は他の任意の形状を形成することができる。管状体１８は、基部２６の上にリップ２８を形成し、管状体１８の外表面３０の周りに周縁に沿った基部２６も有し、この基部は開いた下端部２２において接合面２４の大きさを拡大し、シーラント・テープ（後述）に十分な表面積を提供する。
【００１８】
閉じた上端部２０は、閉じた上端部２０の内表面３４から内側に向かって斜めに延びる複数の一体的フレキシブル・フラップ３２を有する。ここでは一体的フレキシブル・フラップ３２のうちの二つを示す。これらの各々は互いに向かって内側へと斜めに延びて、センサ１４がホルダ１０内に取り付けられると、センサ１４の上面に対して押し下げる力を提供する。管状体１８の内表面３６は、開いた下端部２２の近くで内側に向かって半径方向に延びる複数のスペーサ３８を有する。一体的フレキシブル・フラップ３２とスペーサ３８は一緒になって、管状体１８内部にセンサ１４を固定するように働き、センサ１４を管状体１８内部に固定する能力を提供する任意の形状及びサイズに形成されてよい。例えば、スペーサ３８は、図示のように管状体１８の内表面３６から突出して開いた下端部２２から上方に延びる、部分的円筒形状に形成することができる、又はスペーサ３８は、部分的球状、楕円状、又は矩形に形成することができる。図示のような管状体１８の円形の断面形状に加え、ホルダ１０は、異なる形状のセンサ１４を収容する正方形、四角形又は別の曲線形状の断面形状を有するように形成することもできる。
【００１９】
ホルダ１０は、好ましくは、一体的な三次元（３Ｄ）プリント構造としての可撓性材料で形成される。ステレオリソグラフィ又は付加製造としても知られる３Ｄ印刷は、コンピュータ制御されたレーザを使用して液体ポリマー及びその他材料から三次元構造を構築する印刷技術である。本明細書に開示されるホルダ１０は、好ましくは可撓性材料から作製される。管状体１８の閉じた上端部２０の一体的フレキシブル・フラップ３２とスペーサ  ３８とは可撓性材料から作製されるため、ホルダ１０は様々な高さ及び直径のセンサ１４を収容することができる。
【００２０】
ホルダ１０及びその部品を形成する可撓性材料は、センサ１４がホルダ１０内に配置されたときに一体的フレキシブル・フラップ３２が屈曲可能でポキンと折れないために十分な延性又は柔軟性を有さなければならず、センサ１４に対して下方への力を提供するためにいくらかの剛性を有さなければならない。可撓性材料は、軽量で、且つ環境試験の条件に耐えるために、広範囲の動作温度、例えば華氏約−６０°から華氏１５０°の範囲の複合材料試験温度を有さなければならない。表Ｉに示す範囲の特性を有する可撓性材料は、本明細書に記載されるホルダを形成するために使用することができた。
【００２１】
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【００２２】
脆化は、材料が延性を失い、材料を脆くする温度である。融点及び脆化特性は、試験される環境条件に応じて調整されうる。これら特性を有し、３Ｄ印刷されうる一つの材料はＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）である。ＡＢＳはスチレン系プラスチックとして更に分類される熱可塑性材料である。
【００２３】
ホルダ１０は、真空バッグ、シーラント・テープ、又は恒久的密封剤を用いて非金属及び非磁性材料１２に取り付けられ、管状体１８の開いた下端部２２において接合面２４上に位置決めされる。真空バッグ又はシーラント・テープは、環境試験条件に耐えることができ、短い（５分未満）接着時間を有さなければならない。この目的のために適したテープは市販されており、例えば、Ａｉｒｔｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ  Ｂｅａｃｈ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＡｉｒｔｅｃｈ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｇｒｏｕｐから商標名ＧＳ−９５、ＡＴ−１９９、ＡＩＲＳＥＡＬ  ２、ＡＩＲＳＥＡＬ  ３Ｗ、ＡＩＲＳＥＡＬ  ＤＢ、ＧＳ−１００、ＡＴ−２００Ｙ、ＧＳ−２１３、ＧＳ−２１３  Ｔａｃｋｙ、ＧＳ−３３３、ＧＳ−２１３−３、ＧＳ−４３ＭＲ、ＶＢＳ−７５０及びＡ−８００−３Ｇのシーラント・テープが利用可能である。このようなシーラント・テープは、一般的にはロール状で入手することができ、容易にカットして所望の位置に配置することができる。ホルダ１０を非金属及び非磁性材料１２に取り付けるとき、非金属及び非磁性材料１２とセンサ１４の間の音響エネルギーを結合するため又は別個の材料の音響インピーダンスの一致度を高めるために（例えばカップリング剤を用いることにより空気境界を取り去るため）、センサ１４と非金属及び非磁性材料１２の表面の間に真空グリース又は別のカップリング剤を適用することも有利である。
【００２４】
別の構成のホルダを用いてアコースティック・エミッション・センサ１４を非金属及び非磁性材料１２及び種々のシステム４２、４４に取り付けるための代替的ホルダ４０が図４〜７に示される。代替的ホルダ４０は、二つの部品、即ちケージ４６と保持ブラケット４８を備え、これらはケージ４６を回転させて保持ブラケット４８と係合させたり係合解除したりすることにより互いに取り外し可能に係合可能である。ケージ４６と保持ブラケット４８は、上記の可撓性材料を用いるそれぞれ一体的な３Ｄプリント構造であり、個別に又は図７に示すように、モジュラー・アセンブリッジ４１を有する代替的ホルダ４０の組として製造することができる。モジュラー・アセンブリッジ４１では、複数の代替的ホルダ４０は、各代替的ホルダ４０の各保持ブラケット４８の周りのフランジ周縁部４９においてまとめて保持される。フランジ周縁部４９は、隣接する代替的ホルダ４０の分離を可能にする。各代替的ホルダ４０は、モジュラー・アセンブリッジ４１内の他の代替的ホルダ４０から、それらをスナップするか、又はそれらを切り離すナイフ若しくはハサミを使用して容易に分離することができる。図７に示される代替的ホルダ４０のモジュラー・アセンブリッジ４１は、センサ１４間の間隔を最少にするために、非金属及び非磁性材料１２上の組として使用することもできる。
【００２５】
このような構成では、一又は複数の保持ブラケット４８を非金属及び非磁性材料１２に取り付けることができ、センサ１４は、ホルダ４０に容易に取り付けることができる又はケージ４６を回転させて保持ブラケット４８から取り外すだけでホルダ４０から取り外すことができる。これにより、センサ１４は、非金属及び非磁性材料１２上における保持ブラケット４８（及びそれによりセンサ１４）の位置決め及び構成を維持しながら、交換することができる。保持ブラケット４８を非金属及び非磁性材料１２から取り外す必要はない。
【００２６】
代替的ホルダ４０のケージ４６は、閉じた上端部２０と、センサ１４を管状体１８に挿入するための開いた下端部２２とを有する管状体１８を含むホルダ１０と同様の構成を有する。管状体１８の閉じた上端部２０は、閉じた上端部２０の内表面３４から内側に向かって斜めに延びる複数の一体的フレキシブル・フラップ３２を有し、管状体１８の内表面３６は、内側に向かって半径方向に及び管状体１８の開いた下端部２２から上方に延びてセンサ１４を管状体１８内部に固定する複数の部分的に円筒形状のスペーサ３８を有する。図１〜３に示されるホルダ１０と同様に、図４〜７は、二つの一体的フレキシブル・フラップ３２を含む閉じた上端部２０を示し、これら一体的フレキシブル・フラップ３２の各々は、互いに向かって内側へと斜めに延びて、センサが代替的ホルダ４０に取り付けられるときセンサ１４の上面に下方への力を提供する。
【００２７】
代替的ホルダ４０のケージ４６の開いた下端部２２に近い管状体１８の外表面３０は、ホルダ１０に示される構成とは異なる構成を有する。基部２６の代わりに、代替的ホルダ４０内のケージ４６は、開いた下端部２２の近くに、管状体１８の外表面３０から外側に延びて、管状体１８の平面に概ね直交する平面内に概ね平坦な表面５２を提供する複数の捕捉タブ５０を有する。これら捕捉タブ５０は、ケージ４６を保持ブラケット４８に取り外し可能に係合させるために使用される。図４は、管状体１８の外表面３０の周囲に配置された三つの捕捉タブ５０を示しているが、ケージ４６の直径に応じて任意の数を使用することができる。
【００２８】
保持ブラケット４８は、非金属及び非磁性材料１２への取り付けのための下側表面５４、上部捕捉表面５６、及び保持ブラケット４８を貫通する開口６０内の下側表面５４と捕捉表面５６の間に配置された係合用キーみぞ５８を有する。ケージ４６の複数の捕捉タブ５０は、ケージ４６と保持ブラケット４８の間に取り外し可能なロック係合を提供する回転動作（図４の矢印Ａにより示される方向への）において保持ブラケット４８内の係合用キーみぞ５８と摺動可能に係合することができる。ユーザに対し、ケージ４６が保持ブラケット４８にロックされたことを知らせるために、係合用キーみぞ５８内にストップを設けてもよい。他の実施形態では、ケージ４６は、回転なしで保持ブラケット４８内にスナップ嵌合し、管状体１８の側面を圧迫することにより又はスナップ嵌合した部品を取り外すための他の手段により取り外すことができる。
【００２９】
保持ブラケットの下側表面５４は取り付けパッド又は脚部の形状を有する。保持ブラケット４８の下側表面５４には、上述のようなシーラント・テープが貼付されて、代替的ホルダ４０を非金属及び非磁性材料１２に取り付ける。
【００３０】
図５及び６に示されるシステム４２、４４では、代替的ホルダ４０は、図７に示されるモジュラー・アセンブリッジ４１から分離されており、所定の間隔を空けてアレイに構成されている。各代替的ホルダ４０間の所定の間隔は、例えば互いに概ね直交するＸ字編成に配置された、複数のアーム６４を有するセパレータ６２により提供される。Ｘ字編成以外の構成、例えば交差するアームを持たない直線状セパレータ、又は蜘蛛型、三角形、円形パターン又は自由形状パターンを有するように構成されたセパレータを使用してもよい。そのような代替的パターンの例を図９Ａ〜９Ｄに示す。このような形状、サイズ及び構成のオプションは、構造要件に適合するものでなければならない。例えば、非金属及び非磁性材料１２を含む航空宇宙構造に修復パッチが使用されるとき、修復パッチは一般に楕円又は円形ジオメトリの形態である。セパレータ６２は、パッチの境界を囲む縁の周りに延びるネットワークを提供するように構成することができる。特定の領域内のセンサ密度を、既知の損傷形態又はサイズ、構造特性及びジオメトリ、又は使用中にセンサネットワークを迅速に修正する必要性に起因しうる構造要件に応じて調節できる、複数のアレイジオメトリが考慮可能である。本明細書に開示されるシステム４２、４４及びその変形例は、そのような構造要件を満たすように容易に適合される。別の実施例では、図９Ｄに示すような長いストリップ又はロープ状のセンサを、航空機の翼、スパー、リブ、外板、又は任意の種類の構造に沿って包むように提供し、任意の所望の構成に位置決めすることができる。
【００３１】
各アーム６４の端部６６は、複数の代替的ホルダ４０を、間に所定の間隔を空けて非金属及び非磁性材料１２上に位置決めするために、複数の保持ブラケット４８と係合可能である。複数のセパレータ６２を複数の代替的ホルダ４０と共に使用して、様々な構成の代替的ホルダ４０アレイをつくることができる。セパレータ６２は、複数の代替的ホルダ４０を、平坦な表面、湾曲表面又は複雑な幾何学的形状を有する非金属及び非磁性材料１２の表面の上に所定の間隔を空けて位置決めすることを可能にし、且つセンサの構成全体をその表面と共に作動及び移動させることを可能にする（例えば、疲労負荷の間に、又は実際に使用される間に、又はセンサの構成全体が互いに対して作動する二つの部品間で使用されるように）可撓性材料（上述）を含む。セパレータ６２は、可撓性材料の互いへの取り付けについて知られている任意の方法で代替的ホルダ４０に取り付けることができる。例えば、接着剤を使用することができ、アーム６４の端部６６は互いにスナップ嵌めされるように又は他の方法で互いに嵌り合うように構成することができる。図５のシステムは、アーム６４の端部６６を保持ブラケット４８のフランジ周縁部４９の角に付着させるために接着剤を使用する一実施形態を示している。図６のシステムは、保持ブラケット４８の角が、セパレータ６２のアーム６４の球状端部６８を収容する球状切欠き部６７を有するスナップ嵌合取り付け手段を用いる一実施形態を示している。
【００３２】
図８に示すように、アコースティック・エミッション・センサを非金属及び非磁性材料に取り付けるための方法１００では、複数の代替的ホルダ４０を複数のセパレータ６２と共に使用して、試験物でも完成構造でもよい非金属及び非磁性材料１２に、このような構造の製造前、製造中、又は製造後に取り付けられるセンサ・ホルダ・アレイを形成する。方法のステップ１０２では、代替的ホルダ４０は、各代替的ホルダ４０の保持ブラケット４８の周りのフランジ周縁部４９においてモジュラー・アセンブリッジ４１内で互いに保持される複数の代替的ホルダ４０から分離される。ステップ１０４では、分離された代替的ホルダの保持ブラケット４８が、上述のシーラント・テープを用いて非金属及び非磁性材料に取り付けられる。ステップ１０６では、代替的ホルダ４０のケージ４６が、ケージ４６を回転させて係合用キーみぞ５８から出すことにより保持ブラケット４８から分離される。次いでステップ１０８においてアコースティック・エミッション・センサのようなセンサ１４がケージ４６の管状体１８に挿入され、ステップ１１０ではセンサ１４が取り付けられたケージ４６が、ケージを図４の矢印Ａが示す方向に回転させて係合用キーみぞ５８に入れることにより保持ブラケット４８に係合される。
【００３３】
方法１００の更なる実施形態では、各センサ・ホルダ間に所定の間隔を有するセンサ・ホルダのアレイを生成するステップ１０３が追加される。ステップ１０３Ａでは、代替的ホルダ４０のうちの一つの保持ブラケット４８が、Ｘ字編成に配置された複数のアーム６４を有するセパレータ６２の一つの端部６６と係合され、別の代替的ホルダ４０の保持ブラケット４８がセパレータ６２の別の端部６６と係合される。次いで所定の間隔を有する代替的ホルダ４０のアレイが、ステップ１０４において非金属及び非磁性材料１２に取り付けられる。
【００３４】
モジュラー・アセンブリッジ４１内で互いに接続する複数の代替的ホルダ４０、少なくとも一つのセパレータ６２及びシーラント・テープを含むキットが提供される。
【００３５】
本明細書に開示されるホルダ及びセパレータは、アコースティック・エミッション・センサのようなセンサを非金属及び非磁性材料に取り付けるための、費用及び時間効率のよいシステム及び方法を提供する。ホルダは、バネ及びネジといった追加的アセンブリを必要とせず、システムは、センサのサイズ及び試験構成の変動を収容するために拡張性を有し、且つ試験物又はクーポンのレベルから航空機のような完成構造にわたる試験規模及び実験室からフィールド／訓練基地までの任意の試験条件での環境試験に適した広範囲の温度条件で使用可能であり、それにより多岐にわたる環境条件からアコースティック・エミッションのデータを提供する。
【００３６】
本発明の原理を実施するための様々な実施形態の上記記載を前提に、言うまでもなく、その他多くの修正例及び変形例が考案可能である。例えば、限定しないが、センサ・ホルダ１０並びに代替的センサ・ホルダ４０のケージ４６及び保持ブラケット４８のジオメトリは、任意の種類のアコースティック・センサ１４のサイズ及びジオメトリと一致するように設計することができる。保持ブラケット４８は、異なるグループ・アセンブリッジを提供するために任意のモジュラー・アセンブリに作製及び一体化することができ、セパレータの長さは、標的とする構造領域をより高い又はより低い密度のセンサ配置で網羅するために、任意のアレイ形状又はジオメトリを形成するように変更することができる。接着剤（真空テープなど）は、個別に又はグループベースで保持ブラケット４８に事前塗布され、非金属及び非磁性材料１２の表面に接着される粘着性の端部を保存するためにシールされうる。-  この実施形態は、迅速な使用に必要な部品すべてを含む事前包装キットを提供する。セパレータ６２のアーム６４は、保持ブラケット４８内の所定位置へとスナップ嵌合、クリップ留め、圧入されるように設計することができる。他の実施形態では、保持ブラケット４８及びケージ４６は、特定のアコースティック・センサ型／ジオメトリに必要な部品の数を減らすために、モノリシック／１ピースの構造物とすることができる。セパレータ６２の幅及びジオメトリは更に、任意のネットワーク又はアレイのジオメトリの非対称な構成（例えば図９Ａ〜９Ｄに示される蜘蛛の巣型、円形、三角形、ダイヤモンド型、線形、若しくは湾曲型、又は他の任意の構成）を提供するように設計可能である。このような非対称な構成は、複数のセンササイズのネットワークを生成するために利用可能なケージ４６及び保持ブラケット４８の混合物を用いて所望の構造ジオメトリ／構成を覆う（例えばダブラの表面領域、既知の損傷領域の周縁、又は修復パッチの境界を覆う）ように設計することができる。保持ブラケット４８のセパレータ６２は、モノリシック／１ピースのユニットとして形成してもよい。このような修正例及び変形例のすべてが特許請求の範囲に規定される本発明の精神及び範囲内と考慮されることが意図される。
【００３７】
本発明は更に、特許請求される又はされない以下の説明的で非限定的な実施例を含む。
【００３８】
実施例１：非金属及び非磁性材料にアコースティック・エミッション・センサを取り付けるためのホルダであって、閉じた上端部と開いた下端部とを有する管状体を含み、開いた下端部を通してアコースティック・エミッション・センサを管状体に挿入することができ、閉じた上端部は、閉じた上端部の内表面から内側に向かって斜めに延びる複数の一体的フレキシブル・フラップを有し、管状体の内表面は、管状体の下端部の近くに、内側に向かって半径方向に延びる複数のスペーサを有し、一体的フレキシブル・フラップとスペーサがアコースティック・エミッション・センサを管状体内部に固定する、ホルダ。
【００３９】
実施例２：閉じた上端部が二つの一体的フレキシブル・フラップを有し、一体的フレキシブル・フラップの各々が互いに向かって内側へと斜めに延びて、センサがホルダ内に取り付けられるときにセンサの上面に対して下方への力を提供する、実施例１のホルダ。
【００４０】
実施例３：一体的な３Ｄプリント構造である、実施例１のホルダ。
【００４１】
実施例４：センサから半径方向に突出する電気接続を受けるための開いた下端部に向かって、周縁に沿って開く管状体内のリセスをさらに含む、実施例１のホルダ。
【００４２】
実施例５：開いた下端部に近い管状体の外表面の周りの周縁にリップを形成して非金属及び非磁性の表面に係合する接合面を提供する基部を更に含む、実施例１のホルダ。
【００４３】
実施例６：非金属及び非磁性材料にアコースティック・エミッション・センサを取り付けるためのホルダであって：閉じた上端部と開いた下端部とを含む管状体を有するケージであって、開いた下端部を通してセンサを管状体に挿入することができ、ケージの管状体が、開いた下端部の近くで管状体の外表面から外側に向かって延びる複数の捕捉タブを有するケージ；及び非金属及び非磁性材料への取り付けのための下側表面と、上部捕捉表面と、下側表面と捕捉表面の間に配置された係合用キーみぞとを有する保持ブラケットを備え；ケージの複数の捕捉タブが、解除可能なロック係合を提供する回転動作において保持ブラケット内の係合用キーみぞに摺動可能に係合することができる、ホルダ。
【００４４】
実施例７：ホルダを非金属及び非磁性材料に取り付けるために保持ブラケットの下側表面上に配置される取り付けパッドを更に備える、実施例６のホルダ。
【００４５】
実施例８：管状体の閉じた上端部が、閉じた上端部の内表面から内側に向かって斜めに延びる複数の一体的フレキシブル・フラップを有し、管状体の内表面が、管状体の開いた下端部の近くで内側に向かって半径方向に延びる複数のスペーサを有し、これら一体的フレキシブル・フラップとスペーサによってセンサが管状体内部に固定される、実施例６のホルダ。
【００４６】
実施例９：閉じた上端部が二つの一体的フレキシブル・フラップを有し、これら一体的フレキシブル・フラップの各々が互いに向かって内側へと斜めに延びて、センサがホルダ内に取付らるときにセンサの上面に対して下方への力を提供する、実施例８のホルダ。
【００４７】
実施例１０：ケージ及び保持ブラケットがそれぞれ一体的な３Ｄプリント構造体である、実施例６のホルダ。
【００４８】
実施例１１：非金属及び非磁性材料にアコースティック・エミッション・センサを取り付けるためのシステムであって、それぞれの保持ブラケットの周りのフランジ周縁部にまとめて保持された実施例６の複数のホルダを備え、フランジ周縁部により隣接ホルダの分離が可能である、システム。
【００４９】
実施例１２：非金属及び非磁性の表面上に、間に所定の間隔を空けて複数のホルダを配置するために保持ブラケットと係合可能なセパレータを更に備える、実施例１１のシステム。
【００５０】
実施例１３：セパレータが、非金属及び非磁性材料の平坦な又は湾曲した表面上に、所定の間隔を空けて複数のホルダを位置決めすることを可能にする可撓性材料を含む、実施例１２のシステム。
【００５１】
実施例１４：ホルダを非金属及び非磁性材料に取り付けるために保持ブラケットの下側表面上に配置される取り付けパッドを更に備える、実施例１１のシステム。
【００５２】
実施例１５：管状体の閉じた上端部が、閉じた上端部の内表面から内側に向かって斜めに延びる複数の一体的フレキシブル・フラップを有し、管状体の内表面が、管状体の開いた下端部の近くで内側に向かって半径方向に延びる複数のスペーサを有し、これら一体的フレキシブル・フラップとスペーサによってセンサが管状体内部に固定される、実施例１１のシステム。
【００５３】
実施例１６：閉じた上端部が二つの一体的フレキシブル・フラップを有し、これら一体的フレキシブル・フラップの各々が互いに向かって内側へと斜めに延びて、センサがホルダ内に取り付けられるときにセンサの上面に対して下方への力を提供する、実施例１５のシステム。
【００５４】
実施例１７：ケージ及び保持ブラケットがそれぞれ一体的な３Ｄプリント構造体である、実施例１１のシステム。
【００５５】
実施例１８：アコースティック・エミッション・センサを非金属及び非磁性材料に取り付けるための方法であって：アコースティック・エミッション・センサ用のホルダを、それぞれのホルダの周りのフランジ周縁部にまとめて保持された複数のホルダから分離するステップであって、ホルダが：閉じた上端部と開いた下端部とを含む管状体を有するケージであって、開いた下端部を通してセンサを管状体に挿入することができ、ケージの管状体が、開いた下端部の近くで管状体の外表面から外側に向かって延びる複数の捕捉タブを有するケージ；及び非金属及び非磁性材料への取り付けのための保持ブラケットと、上部捕捉表面と、下側表面と捕捉表面の間に配置された係合用キーみぞとを有する保持ブラケットを備え；ケージの複数の捕捉タブが、解除可能なロック係合を提供する回転動作において保持ブラケット内の係合用キーみぞに摺動可能に係合することができる、ステップ；ホルダの保持ブラケットを非金属及び非磁性材料に取り付けるステップ；ケージを保持ブラケットから、ケージを回転させて係合用キーみぞから出すことにより取り外すステップ；アコースティック・エミッション・センサをケージの管状体に挿入するステップ；並びに保持ブラケット上にケージを、ケージを回転させて係合用キーみぞに入れることにより取り付けるステップを含む方法。
【００５６】
実施例１９：ケージ及び保持ブラケットを３Ｄ印刷するステップを更に含む、実施例１８の方法。
【００５７】
実施例２０：ホルダのうちの一つの保持ブラケットを、セパレータの一端部と係合させ、別のホルダの保持ブラケットを、セパレータの別の端部と係合させて、非金属及び非磁性の表面上において間に所定の間隔を空けて複数のホルダを位置決めするステップを更に含む、実施例１８の方法。
【００５８】
実施例２１：非金属及び非磁性材料にアコースティック・エミッション・センサを取り付けるためのシステムであって、複数のホルダを備え、ホルダが、閉じた上端部と開いた下端部とを含む管状体を有するケージであって、開いた下端部を通してセンサを管状体に挿入することができ、ケージの管状体が、開いた下端部の近くで管状体の外表面から外側に向かって延びる複数の捕捉タブを有するケージ；及び非金属及び非磁性材料への取り付けのための下側表面と、上部捕捉表面と、下側表面と捕捉表面の間に配置された係合用キーみぞとを有する保持ブラケットを備え；ケージの複数の捕捉タブが、解除可能なロック係合を提供する回転動作において保持ブラケット内の係合用キーみぞに摺動可能に係合することができ；複数のホルダは、各ホルダの各保持ブラケットの周りのフランジ周縁部にまとめて保持され、フランジ周縁部によって隣接ホルダの分離が可能である、システム。
【００５９】
実施例２２：ホルダが、ホルダを非金属及び非磁性材料に取り付けるために保持ブラケットの下側表面上に配置される取り付けパッドを更に備える、実施例２１のシステム。
【００６０】
実施例２３：ホルダの管状体の閉じた上端部が、閉じた上端部の内表面から内側に向かって斜めに延びる複数の一体的フレキシブル・フラップを有し、管状体の内表面が、管状体の開いた下端部の近くで内側に向かって半径方向に延びる複数のスペーサを有し、これら一体的フレキシブル・フラップとスペーサによってセンサが管状体内部に固定される、実施例２１又は２２のシステム。
【００６１】
実施例２４：ホルダの閉じた上端部が二つの一体的フレキシブル・フラップを有し、これら一体的フレキシブル・フラップの各々が互いに向かって内側へと斜めに延びて、センサがホルダ内に取り付けられるときにセンサの上面に対して下方への力を提供する、実施例２１から２３のいずれか一つのシステム。
【００６２】
実施例２５：ケージ及び保持ブラケットがそれぞれ一体的な３Ｄプリント構造体である、実施例２１から２４のいずれか一つのシステム。
【００６３】
実施例２６：非金属及び非磁性の表面上に、間に所定の間隔を空けて複数のホルダを位置決めするために保持ブラケットと係合可能なセパレータを更に備える、実施例２１から２５のいずれか一つのシステム。
【００６４】
実施例２７：セパレータが、非金属及び非磁性材料の平坦な又は湾曲した表面上に、所定の間隔を空けて複数のホルダを位置決めすることを可能にする可撓性材料を含む、実施例２１から２６のいずれか一つのシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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