(57)【要約】      （修正有）【課題】航空宇宙機用の複合サンドイッチパネル内の水分を検出するための方法及びシステムを提供する。【解決手段】電磁放射ビームのパルスは、複合サンドイッチパネルにビームステアリングされる。電磁放射ビームのパルスは、水分子によって吸収される複数の波長を有する。電磁放射ビームのパルスのタイミングは、複合サンドイッチパネルを加熱するために、赤外線放射の量を検出するための赤外線検出器システムの時間窓と同期される。複合サンドイッチパネルが電磁放射ビームのパルスによって加熱されるとき、複合サンドイッチパネル内の赤外線放射の量が、赤外線検出器システムの時間窓内で検出され、赤外線放射の量は、複合サンドイッチパネル内の水分レベルを示す。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分子によって吸収される複数の波長を有する電磁放射ビーム（２１６）のパルス（２１８）を放射するように構成されたフェーズドアレイ（２１０）と、
赤外線放射（２２２）の量を検出するように構成された赤外線検出器システム（２１２）と、
前記フェーズドアレイ（２１０）及び前記赤外線検出器システム（２１２）と通信するコントローラ（２１４）であって、前記フェーズドアレイ（２１０）を制御して、前記フェーズドアレイ（２１０）によって放射された前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）をビームステアリングし；前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）のタイミングを、前記赤外線放射（２２２）の量を検出するための前記赤外線検出器システム（２１２）によって使用される時間窓と同期させ；前記赤外線検出器システム（２１２）を制御して、前記時間窓内の前記赤外線放射（２２２）の量を検出するように構成されたコントローラ（２１４）と
を含む水分検出システム（２０２）。
【請求項２】
前記赤外線放射（２２２）の量が、航空宇宙機のための複合サンドイッチパネル（２０８）内の水分（２０６）のレベルを示し、前記コントローラ（２１４）が、前記フェーズドアレイ（２１０）を制御して、前記フェーズドアレイ（２１０）によって放射された前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）を前記複合サンドイッチパネル（１０８）にビームステアリングし；前記複合サンドイッチパネル（２０８）を加熱するための前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）のタイミング（２２６）を、前記赤外線放射（２２２）の量を検出するための前記赤外線検出器システム（２１２）によって使用される前記時間窓（２２８）と同期させ；前記赤外線検出器システム（２１２）を制御して、前記複合サンドイッチパネル（１０８）が前記電磁放射ビーム（１４２）の前記パルス（２１８）によって加熱されるときに、前記時間窓（２２６）内の前記複合サンドイッチパネル（２０８）内の前記赤外線放射（２２２）の量を検出するように構成される、請求項１に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項３】
前記コントローラ（２１４）が、前記フェーズドアレイ（２１０）を制御して、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）を前記複合サンドイッチパネル（２０８）上の領域（２３０）にビームステアリングし、かつ前記赤外線検出器システム（２１２）を制御して、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）が前記複合サンドイッチパネル（２０８）上の前記領域（２３０）を加熱するときに、前記時間窓内の領域（２３０）からの前記赤外線放射（２２２）の量を検出する、請求項２に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項４】
前記コントローラ（２１４）が、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）が前記複合サンドイッチパネル（２０８）を浸透する所望の深さ（２３２）に基づいて、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）に対して複数の周波数（２２０）を選択する、請求項２又は３に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項５】
前記コントローラ（２１４）が、前記領域（２３０）で検出された前記赤外線放射（２２２）の量、及び前記複合サンドイッチパネル（２０８）上の前記領域（２３０）内に送られる前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）中のエネルギーを使用して、前記複合サンドイッチパネル（２０８）内の水分（２０６）のレベルを決定するように構成される、請求項３に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項６】
前記コントローラ（２１４）が、前記赤外線検出器システム（２１２）を制御して、電磁放射システムが前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）を送信する前に、背景赤外線放射（２３６）の量を検出するように構成される、請求項２から５のいずれか一項に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項７】
前記コントローラ（２１４）が、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）中のエネルギー（２３４）、及び前記時間窓内で前記赤外線検出器システム（２１２）によって検出された前記赤外線放射（２２２）の量を使用して、前記複合サンドイッチパネル（２０８）のための前記赤外線放射（２２２）の量の熱画像を生成するように構成される、請求項２から６のいずれか一項に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項８】
前記コントローラ（２１４）が、熱画像を使用して、前記複合サンドイッチパネル（２０８）内の水分（２０６）のマップを生成するように構成される、請求項２から７のいずれか一項に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項９】
前記赤外線検出器システム（２１２）の感度が高くなるように、前記複合サンドイッチパネル（２０８）を加熱する前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）に応じて、前記赤外線放射（２２２）の量を検出するように前記時間窓が選択される、請求項２から８のいずれか一項に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項１０】
前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）が、約３００ＭＨｚから約３００ＧＨｚまでの間で選択される複数の周波数（２２０）を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項１１】
前記複合サンドイッチパネル（２０８）が、第１の表面シート、第２の表面シート、及び前記第１の表面シートと前記第２の表面シートとの間に位置するコアを含み、前記コアが、フォームコア、連続気泡フォームコア、独立気泡フォームコア、又はハニカムコアのうちの少なくとも１つから選択される、請求項２から１０のいずれか一項に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項１２】
航空宇宙機用の前記複合サンドイッチパネル（２０８）が、飛行機、航空機、民間航空機、回転翼航空機、宇宙船、民間宇宙船、及び宇宙飛行機のうちの１つから選択される、請求項２から１１のいずれか一項に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項１３】
航空宇宙機用の複合サンドイッチパネル内の水分を検出するための方法であって、
電磁放射ビーム（２１６）のパルス（２１８）を前記複合サンドイッチパネル（２０８）にビームステアリングすることであって、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）が、水分子によって吸収される複数の波長を有する、電磁放射ビーム（２１６）のパルス（２１８）をビームステアリングすることと、
前記複合サンドイッチパネル（２０８）を加熱するための前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）のタイミングを、赤外線放射（２２２）の量を検出するための赤外線検出器システム（２１２）の時間窓と同期させることと、
前記複合サンドイッチパネル（２０８）が前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）によって加熱されるとき、前記赤外線検出器システム（２１２）の前記時間窓内で前記複合サンドイッチパネル（２０８）内の前記赤外線放射（２２２）の量を検出することであって、前記赤外線放射（２２２）の量が、前記複合サンドイッチパネル（２０８）内の水分（２０６）のレベルを示す、前記赤外線放射（２２２）の量を検出することと
を含む方法。
【請求項１４】
前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）を前記複合サンドイッチパネル（２０８）にビームステアリングすることが、
前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）を前記複合サンドイッチパネル（２０８）上の領域（２３０）にビームステアリングすることと、
前記複合サンドイッチパネル（２０８）上の前記領域（２３０）が前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）によって加熱されるとき、前記赤外線検出器システム（２１２）の前記時間窓内で前記複合サンドイッチパネル（２０８）内の前記赤外線放射（２２２）の量を検出することと
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記領域（２３０）で検出された前記赤外線放射（２２２）の量、及び前記複合サンドイッチパネル（２０８）上の前記領域（２３０）内に送られる前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）中のエネルギーを使用して、前記複合サンドイッチパネル（２０８）内の前記水分（２０６）のレベルを決定すること
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）が前記複合サンドイッチパネル（２０８）を浸透する所望の深さ（２３２）に基づいて、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）に対して複数の周波数（２２０）を選択すること
をさらに含む、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
電磁放射システムが前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）を送信する前に、背景赤外線放射（２３６）の量を検出すること
をさらに含む、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）内のエネルギー、及び前記時間窓内で前記赤外線検出器システム（２１２）によって検出された前記赤外線放射（２２２）の量を使用して、前記複合サンドイッチパネル（２０８）のための前記赤外線放射（２２２）の量の熱画像を生成すること
をさらに含む、請求項１３から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記熱画像を使用して、前記複合サンドイッチパネル（２０８）内の前記水分（２０６）のマップを生成すること
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記赤外線検出器システム（２１２）の感度が高くなるように、前記複合サンドイッチパネル（２０８）を加熱する前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）に応じて、前記赤外線放射（２２２）の量を検出するように前記時間窓が選択される、請求項１３から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記複合サンドイッチパネル（２０８）が、第１の表面シート、第２の表面シート、及び前記第１の表面シートと前記第２の表面シートとの間に位置するコアを含み、前記コアが、フォームコア、連続気泡フォームコア、独立気泡フォームコア、又はハニカムコアのうちの少なくとも１つから選択される、請求項１３から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記航空宇宙機が、飛行機、航空機、民間航空機、回転翼航空機、宇宙船、民間宇宙船、及び宇宙飛行機のうちの１つから選択される、請求項１３から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
水分子によって吸収される複数の波長を有する電磁放射ビーム（２１６）のパルス（２１８）を放射するように構成されたフェーズドアレイ（２１０）と、
多孔質材料中の水分（２０６）のレベルを示す赤外線放射（２２２）の量を検出するように構成された赤外線検出器システム（２１２）と、
前記フェーズドアレイ（２１０）を制御して、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）を前記多孔質材料上の領域（２３０）にビームステアリングし；前記多孔質材料を加熱するための前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）のタイミング（２２６）を、前記赤外線放射（２２２）の量を検出するための前記赤外線検出器システム（２１２）の時間窓と同期させ；前記赤外線検出器システム（２１２）を制御して、前記多孔質材料が前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）によって加熱されるとき、前記時間窓内の前記多孔質材料上の前記領域（２３０）の前記赤外線放射（２２２）の量を検出するように構成されたコントローラ（２１４）と
を含む水分検出システム（２０２）。
【請求項２４】
前記コントローラ（２１４）が、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）が複合サンドイッチパネル（２０８）を浸透する所望の深さ（２３２）に基づいて、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）に対して複数の周波数（２２０）を選択する、請求項２３に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項２５】
前記コントローラ（２１４）が、前記領域（２３０）で検出された前記赤外線放射（２２２）の量、及び前記多孔質材料上の前記領域（２３０）内に送られる前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）内のエネルギーを使用して、前記複合サンドイッチパネル（２０８）内の水分（２０６）のレベルを決定するように構成される、請求項２４に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項２６】
前記コントローラ（２１４）が、前記赤外線検出器システム（２１２）を制御して、電磁放射システムが前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）を前記多孔質材料上の前記領域（２３０）内に送信する前に、前記領域（２３０）内の背景赤外線放射（２３６）の量を検出するように構成される、請求項２３から２５のいずれか一項に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項２７】
前記コントローラ（２１４）が、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）内のエネルギー、及び前記時間窓内で前記赤外線検出器システム（２１２）によって検出された前記赤外線放射（２２２）の量を使用して、前記多孔質材料のための前記赤外線放射（２２２）の量の熱画像を生成するように構成される、請求項２３から２６のいずれか一項に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項２８】
前記コントローラ（２１４）が、熱画像を使用して、前記領域（２３０）内で前記多孔質材料中の水分（２０６）のマップを生成するように構成される、請求項２３から２７のいずれか一項に記載の水分検出システム（２０２）。
【請求項２９】
多孔質材料中の水分（２０６）を検出するための方法であって、
水分子によって吸収される複数の波長を有する電磁放射ビーム（２１６）のパルス（２１８）を前記多孔質材料上の領域（２３０）にビームステアリングすることと、
前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）のタイミングを同期させることと、
前記多孔質材料上の前記領域（２３０）が前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）によって加熱されるとき、赤外線検出器システム（２１２）の時間窓内で前記多孔質材料上の前記領域（２３０）内の赤外線放射（２２２）の量を検出することであって、前記赤外線放射（２２２）の量が、前記多孔質材料中の水分（２０６）のレベルを示す、赤外線放射（２２２）の量を検出することと
を含む方法。
【請求項３０】
前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）が複合サンドイッチパネル（２０８）を浸透する所望の深さ（２３２）に基づいて、前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）に対して複数の周波数（２２０）を選択すること
をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記領域（２３０）で検出された前記赤外線放射（２２２）の量、及び複合サンドイッチパネル（２０８）上の前記領域（２３０）内に送られる前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）内のエネルギーを使用して、複合サンドイッチパネル（２０８）内の前記水分（２０６）のレベルを決定すること
をさらに含む、請求項２９又は３０に記載の方法。
【請求項３２】
電磁放射システムが前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）を前記多孔質材料上の前記領域（２３０）内に送信する前に、前記領域（２３０）内の背景赤外線放射（２２２）の量を検出すること
をさらに含む、請求項２９から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記電磁放射ビーム（２１６）の前記パルス（２１８）内のエネルギー、及び前記時間窓内で前記赤外線検出器システム（２１２）によって検出された前記赤外線放射（２２２）の量を使用して、前記多孔質材料のための前記赤外線放射（２２２）の量の熱画像を生成すること
をさらに含む、請求項２９から３２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に航空機に関し、特に航空機内の多孔質材料中の水分を検出することに関する。さらにより具体的には、本開示は、航空機中のパネル内の水分を検出するための方法、装置、及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の設計及び製造において複合材料の割合はより高くなっている。航空機の重量を減らすために、複合材料が航空機で使用される。この軽量化により、ペイロード能力及び燃費効率などの性能特徴が改善される。更に、複合材料により航空機の様々な構成要素の寿命が延びる。
【０００３】
例えば、複合パネルのような複合部品は、民間航空機などの航空機の壁、クローゼット、ガレー、及び他の構造体又はモニュメント用に、航空機内で使用される。これらの複合パネルは、２つの表面シート間のコアからなる複合サンドイッチパネルでありうる。コアは、ハニカムコア、フォームコア、又は他の適切な種類のコアでありうる。さらに、化粧板をフェイスシート上に配置したり、フェイスシートとして使用したりすることもある。このようにして、複合サンドイッチパネルは、特定の航空会社のためのロゴ、色、又はデザインを有しうる。
【０００４】
これらの複合サンドイッチパネル及び多孔質材料を有する他の構造体に関する１つの問題は水分である。複合サンドイッチパネルの水分は、気泡を発生させる可能性がある。気泡は、民間航空機内の客室内など、乗客に見える場所で発生すると、特に美的に望ましくない。
【０００５】
客室内の構造においてこのようなことが発生すると、気泡が発見されたときに、問題となり、民間航空機の配送を妨害する可能性がある。さらに、民間航空機の製造中に複合サンドイッチパネル内に気泡が発見されると、遅延が生じる可能性がある。気泡を含む複合サンドイッチパネルを作り直すことは、飛行機を製造するための時間と費用を増加させる。生産ラインの混乱が生じる可能性がある。
【０００６】
さらに、複合サンドイッチパネル内の水分は、気泡の形ですぐには現れないこともある。気泡が発見されると、再作業が行われる可能性がある。
【０００７】
したがって、上記の問題点のうちの少なくともいくつかと、起こり得る他の問題点を考慮した、方法及び装置を手に入れることが望ましいだろう。例えば、複合サンドイッチパネルなどの多孔質構造中の水分を検出することによる制限を克服する方法及び装置を有することが望ましいだろう。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の一例は、水分検出システムを提供する。水分検出システムは、フェーズドアレイ、赤外線検出器システム、並びにフェーズドアレイ及び赤外線検出器と通信するコントローラからなる。フェーズドアレイは、電磁放射ビームのパルスを放射するように構成される。電磁放射ビームのパルスは、水分子によって吸収される複数の波長を有する。赤外線検出器システムは、赤外線放射の量を検出するように構成される。赤外線放射の量は、航空宇宙機用の複合サンドイッチパネル内の水分レベルを示す。コントローラは、フェーズドアレイを制御して、フェーズドアレイによって放射された電磁放射ビームのパルスを複合サンドイッチパネルにビームステアリングするように構成される。コントローラはまた、複合サンドイッチパネルを加熱するための電磁放射ビームのパルスのタイミングを、赤外線放射の量を検出するための赤外線検出器システムによって使用される時間窓と同期させるように構成される。コントローラはまた、赤外線検出器システムを制御して、複合サンドイッチパネルが電磁放射ビームのパルスによって加熱されるときに、時間窓内で複合サンドイッチパネル内の赤外線放射の量を検出するようにも構成される。
【０００９】
本開示の別の実施形態は、航空宇宙機用の複合サンドイッチパネル内の水分を検出するための方法を提供する。電磁放射ビームのパルスが、複合サンドイッチパネルにビームステアリングされる。電磁放射ビームのパルスは、水分子によって吸収される複数の波長を有する。電磁放射ビームのパルスのタイミングは、複合サンドイッチパネルを加熱するために、赤外線放射の量を検出するための赤外線検出器システムの時間窓と同期される。複合サンドイッチパネルが電磁放射ビームのパルスによって加熱されるとき、複合サンドイッチパネル内の赤外線放射の量が、赤外線検出器システムの時間窓内で検出され、赤外線放射の量は、複合サンドイッチパネル内の水分レベルを示す。
【００１０】
本開示のなお別の実施形態は、水分検出システムを提供する。水分検出システムは、フェーズドアレイ、赤外線検出器システム、及びコントローラからなる。フェーズドアレイは、電磁放射ビームのパルスを放射するように構成される。電磁放射ビームのパルスは、水分子によって吸収される複数の波長を有する。赤外線検出器システムは、赤外線放射の量を検出するように構成される。赤外線放射の量は、多孔質材料中の水分レベルを示す。コントローラは、フェーズドアレイを制御し、電磁放射ビームのパルスを多孔質材料上の領域にビームステアリングするように構成される。コントローラはまた、多孔質材料を加熱するための電磁放射ビームのパルスのタイミングを、赤外線放射の量を検出するために赤外線検出器システムの時間窓と同期させるように構成される。コントローラはまた、赤外線検出器システムを制御し、多孔質材料が電磁放射ビームのパルスによって加熱されるときに、時間窓内に多孔質材料上の領域内の赤外線の量を検出するようにも構成される。
【００１１】
本開示の別の実施形態は、多孔質材料中の水分を検出するための方法を提供する。電磁放射ビームのパルスが、多孔質材料上の領域にビームステアリングされる。電磁放射ビームのパルスは、水分子によって吸収される複数の波長を有する。電磁放射ビームのパルスのタイミングは、領域内の多孔質材料を加熱するために、領域からの赤外線放射の量を検出するための赤外線検出器システム内の時間窓と同期される。多孔質材料上の領域が電磁放射ビームのパルスによって加熱されると、多孔質材料上の領域内の赤外線量が、赤外線検出器システムの時間窓内に検出される。赤外線放射の量は、多孔質材料中の水分レベルを示す。
【００１２】
これらの特徴及び機能は、本開示の様々な例において個別に実現可能であるか、又は、後述の説明及び図面を参照して更なる詳細が理解できる、更に別の例において組み合わせてもよい。
【００１３】
例示的な実施例の特徴と考えられる新規の特性は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかし、示される実施例並びに好ましい使用モード、更なる目的及びそれらの特徴は、添付の図面を参照して、本開示に示される実施例についての以下の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】例示的な実施例による水分検出環境のブロック図の図解である。
【図２】例示的な実施例による水分検出環境のブロック図の図解である。
【図３】例示的な実施例による水分検出システムの図解である。
【図４】例示的な実施例によるフェーズドアレイの図解である。
【図５】例示的な実施例によるタイミング図の図解である。
【図６】例示的な実施例による材料パラメータの表の図解である。
【図７】例示的な実施例による多孔質材料中の水分を検出するためのプロセスのフローチャートの図解である。
【図８】例示的な実施例による、航空宇宙機用の複合サンドイッチパネル内の水分を検出するためのプロセスのフローチャートの図解である。
【図９】例示的な実施例による多孔質材料中の水分を検出するためのプロセスのフローチャートである。
【図１０】例示的な実施例による、航空宇宙機用の複合サンドイッチパネル内の水分を検出する際に水分を検出するためのプロセスのフローチャートの図解である。
【図１１】例示的な実施例による、水分レベルの検出に応じて多孔質材料に関して実行される動作を管理するためのプロセスのフローチャートの図解である。
【図１２】例示的な実施例によるデータ処理システムのブロック図の図解である。
【図１３】例示的な実施例による航空機の製造及び保守方法のブロック図の図解である。
【図１４】例示的な実施例が実施されうる航空機のブロック図の図解である。
【図１５】例示的な実施例による製品管理システムのブロック図の図解である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
例示的な実施例は、一又は複数の異なる考慮事項を認識し考慮する。例えば、例示的な実施例は、泡又はハニカムコアを使用する複合サンドイッチ構造中の水分を測定することが所望よりも困難でありうることを認識し考慮する。例示的な実施例は、水分検出のための現在の技術が複合サンドイッチ構造中の水分のレベルを測定できないことを認識し考慮する。例示的な実施例は、現在の技術が複合サンドイッチ構造中の水分のレベルをマッピングできないことを認識し考慮する。
【００１６】
したがって、例示的な実施例は、水分を検出するための方法、装置、及びシステムを提供する。例示的な実施例では、水分検出システムは、電磁放射システム、赤外線検出器システム、及びコントローラを含む。電磁放射システムは、電磁放射を送信するように構成され、赤外線検出器システムは、赤外線エネルギーの量を検出するように構成される。
【００１７】
コントローラは、電磁放射システムを制御して、電磁放射のパルスを多孔質材料内に送信し、その中で電磁放射ビームのパルスが、水分子によって吸収される複数の波長を有する。コントローラはまた、赤外線検出器システムを制御して、多孔質材料が電磁放射のパルスによって加熱されるときに赤外線検出器システムが多孔質材料中の赤外線エネルギーの量を検出するように、電磁放射が多孔質材料を加熱するときを捕捉する時間窓を使用した電磁放射の多孔質材料への送信に応じて、多孔質材料の赤外線エネルギーの量を検出する。コントローラは、送信された電磁放射のエネルギー量と検出された赤外線エネルギー量を用いて、多孔質材料中の水分レベルを特定する。
【００１８】
別の例示的な実施例では、水分検出システムは、フェーズドアレイ、赤外線検出器システム、及びコントローラを含む。フェーズドアレイは、電磁放射ビームのパルスを放射するように構成される。電磁放射ビームのパルスは、水分子によって吸収される複数の波長を有する。赤外線検出器システムは、赤外線エネルギーの量を検出するように構成される。赤外線エネルギー量は、多孔質材料中の水分レベルを示す。
【００１９】
コントローラは、電磁放射ビームのパルスを多孔質材料上の領域にビームステアリングすることによってフェーズドアレイを制御し、多孔質材料を加熱するための電磁放射ビームのパルスのタイミングを赤外線エネルギーの量を検出するための赤外線検出器システム内の時間窓と同期させるように構成される。コントローラは、赤外線検出器システムを制御し、多孔質材料が電磁放射ビームのパルスによって加熱されるときに、時間窓内の多孔質材料上の領域内の赤外線エネルギーの量を検出するように構成される。
【００２０】
ここで図面を参照すると、特に図１を参照すると、水分検出環境のブロック図の図解が例示的な実施例に従って示される。この例示的な実施例では、水分検出環境１００は、多孔質材料１０４を検査するように動作する水分検出システム１０２を含む。この例では、多孔質材料１０４は、水分１０６のレベルについて検査することができる。図示されたように、水分１０６のレベルは、水分１０６の有無を示しうる。水分１０６が存在するとき、水分１０６のレベルはまた、どれだけの水分１０６が検出されるかを示すことができる。
【００２１】
この例示的な実施例では、多孔質材料１０４は、液体又は気体が通過できる空間、穴、又は他の種類のチャネル若しくは空隙を有する材料である。例えば、多孔質材料１０４は、連続気泡フォーム又はハニカム構造とすることができる。別の例では、多孔質材料１０４は、いくつかのセルが閉じられておらず、気体又は液体を通過させることができる独立気泡フォームでありうる。
【００２２】
例示的な実施例では、多孔質材料１０４は、複合サンドイッチパネル１０８の形態をとる。複合サンドイッチパネル１０８は、第１の表面シートと第２の表面シートとの間に位置するコアを含む。コアは、複数の異なる形態をとりうる。例えば、コアは、フォームコア、連続気泡フォームコア、独立気泡フォームコア、ハニカムコア、又は他の適切な種類のコアのうちの少なくとも１つから選択することができる。
【００２３】
本明細書で使用されているように、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの一又は複数の種々の組み合わせが使用可能であり、かつ列挙された各アイテムのうちの１つだけがあればよいということを意味する。換言すると、「〜のうちの少なくとも１つ」とは、アイテムの任意の組み合わせ、及びいくつかのアイテムが、列挙された中から使用されうることを意味するが、列挙されたアイテムのすべてが必要とされる訳ではないことを意味する。アイテムとは、特定の対象物、物品、又はカテゴリでありうる。
【００２４】
例えば、限定するものではないが、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも一つ」は、アイテムＡ、アイテムＡ及びアイテムＢ、若しくはアイテムＢを含むことができる。この例はまた、アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣ、若しくはアイテムＢ及びアイテムＣも含むことができる。言うまでもなく、これらのアイテムのいずれかの組み合わせが存在しうる。いくつかの例示的な実施例では、「〜のうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、「２個のアイテムＡ、１個のアイテムＢ、及び１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢ及び７個のアイテムＣ」、さらに他の適切な組み合わせであってもよい。
【００２５】
図示されるように、複合サンドイッチパネル１０８内のコアの種類は、複合サンドイッチパネル１０８の異なる部分において異なる可能性がある。例えば、複合サンドイッチパネル１０８の一部は、複合サンドイッチパネル１０８の１つの領域におけるハニカムコア、及び複合サンドイッチパネル１０８の別の領域におけるフォームコアでありうる。１つの例示的な実施例では、複合サンドイッチパネル１０８は、航空機、飛行機、民間航空機、回転翼航空機、宇宙船、民間宇宙船、宇宙飛行機、又は他の何らかの種類の航空宇宙飛行体のうちの１つから選択される航空宇宙飛行体で使用するためのものである。
【００２６】
この例示的な実施例では、水分検出システム１０２は、複数の異なる構成要素からなる。図示されたように、水分検出システム１０２は、電磁放射システム１１０、赤外線検出器システム１１２、及びコントローラ１１４を含む。
【００２７】
電磁放射システム１１０は、電磁放射のパルス１１６を送信する。この例示的な実施例では、電磁放射のパルス１１６は、約３００ＭＨｚから約３００ＧＨｚまでで選択される複数の周波数１１８を有する。
【００２８】
本明細書で使用されるとき、アイテムに関して使用されるときの「複数の（ａ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ）」は、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、「複数の周波数１１８」は、一又は複数の周波数１１８である。この例では、電磁放射のパルス１１６は、マイクロ波のパルスの形態をとる。電磁放射のパルス１１６は、水分検出システム１０２を作動させながら電磁放射を連続的に送信するのとは対照的な、ある期間にわたり電磁放射を送信することである。
【００２９】
この例示的な実施例では、赤外線検出器システム１１２は、赤外線放射１２２の量を検出するように構成される。図示されたように、赤外線放射１２２は、可視光の波長よりも長い波長を有する。この例示的な実施例では、赤外線放射１２２は、電磁放射のパルス１１６が水分１０６中の水分子１２４に遭遇すると生成される。
【００３０】
赤外線検出器システム１１２は、複数の異なる種類の検出器を含む。例えば、赤外線検出器システム１１２は、赤外線センサ、熱センサ、光検出器、サーモグラフィカメラ、赤外線カメラ、熱画像カメラ、又は他の適切な種類の検出器のうちの少なくとも１つを含みうる。
【００３１】
この例示的な実施例では、コントローラ１１４は、電磁放射システム１１０及び赤外線検出器システム１１２と通信している。コントローラ１１４は、電磁放射システム１１０を制御して、電磁放射のパルス１１６を複合サンドイッチパネル１０８内に送信するように構成される。電磁放射のパルス１１６は、電磁放射のパルス１１６が複合サンドイッチパネル１０８の水分１０６中の水分子１２４を吸収するように、複数の波長１２６を有する。
【００３２】
図示されたように、コントローラ１１４は、電磁放射のパルス１１６が複合サンドイッチパネル１０８を浸透する所望の深さ１３２に基づいて、電磁放射のパルス１１６の周波数１１８の数を選択するように構成される。浸透のレベルは、複合サンドイッチパネル１０８内で加熱が起こる深さに影響を与える。
【００３３】
さらに、コントローラ１１４は、電磁放射システム１１０を制御して、電磁放射のパルス１１６をレンズアンテナ１４０を介して送信し、複合サンドイッチパネル１０８が複合サンドイッチパネル１０８の周囲温度を上回るまで加熱されるように、複合サンドイッチパネル１０８で方向付けられる電磁放射ビーム１４２を形成するように構成することができる。
【００３４】
コントローラ１１４はまた、時間窓１２８を使用して電磁放射のパルス１１６を複合サンドイッチパネル１０８内に送信することに応じて生成された赤外線放射１２２の量を検出するように赤外線検出器システム１１２を制御する。図示されたように、複合サンドイッチパネル１０８が電磁放射のパルス１１６によって加熱されるときに、赤外線検出器システム１１２が複合サンドイッチパネル１０８内の赤外線放射１２２の量を検出するように、電磁放射のパルス１１６が複合サンドイッチパネル１０８を加熱するときに赤外線放射１２２の量を検出するように、時間窓１２８が選択される。赤外線放射１２２の量は、複合サンドイッチパネル１０８内の水分１０６のレベルを示す。
【００３５】
この実施例では、赤外線検出器システム１１２の感度が増大するように、複合サンドイッチパネル１０８を加熱する電磁放射のパルス１１６に応じて、赤外線放射１２２の量を検出するように、時間窓１２８が選択される。この増加は、時間窓１２８が電磁放射のパルス１１６の全てを包含するように、時間窓１２８の幅を選択することによって起こりうる。
【００３６】
コントローラ１１４は、電磁放射システム１１０が電磁放射のパルス１１６を送信する前に、背景赤外線放射１３０の量を検出するように赤外線検出器システム１１２を制御するように構成することができる。背景赤外線放射１３０の量は、電磁放射のパルス１１６が複合サンドイッチパネル１０８内に向けられることなく存在する赤外線放射１２２の量である。複合サンドイッチパネル１０８に電磁放射のパルス１１６を印加することから生じる赤外線放射１２２を決定するために検出された赤外線放射１２２の量から、背景赤外線放射１３０を減算することができる。
【００３７】
背景赤外線放射１３０は、複合サンドイッチパネル１０８の周囲温度として測定することができる。この周囲温度は、複合サンドイッチパネル１０８が位置する環境に応じて変わりうる。例えば、複合サンドイッチパネル１０８は、格納庫の内側、航空機内、又は他の何らかの適切な場所に配置されうる。複合サンドイッチパネル１０８のサイズに応じて、パネルの一部を建物の内側に配置し、別の部分を建物の外側に配置してもよい。
【００３８】
図示されたように、コントローラ１１４は、複合サンドイッチパネル１０８内の水分１０６のレベルを決定するように構成される。この例では、水分１０６のレベルは、検出された赤外線放射１２２の量と、複合サンドイッチパネル１０８に送られた電磁放射のパルス１１６のエネルギー１２０とを使用して決定される。
【００３９】
コントローラ１１４は、時間窓１２８内で赤外線検出器システム１１２によって検出された赤外線放射１２２の量を用いて、複合サンドイッチパネル１０８についての赤外線放射１２２の可視化１３４を生成するように構成される。可視化１３４は、複合サンドイッチパネル１０８用の熱マップ、熱画像、又は赤外線放射１２２の別の可視化のうちの少なくとも１つから選択することができる。可視化１３４は、水分１０６が複合サンドイッチパネル１０８内のどこに位置し得るかをユーザ又は他の人が見ることができるようにする。
【００４０】
多孔質材料中の水分を検出することに関する問題を克服する一又は複数の解決策が存在する。結果として、一又は複数の技術的解決策は、単に水分１０６が存在するかどうかを検出するのではなく、水分１０６のレベルを決定するという技術的効果を提供しうる。
【００４１】
結果として、この例示的な実施例におけるコンピュータシステム１４４は、コンピュータシステム１４４内のコントローラ１１４が多孔質材料１０４内の水分１０６のレベルを検出可能にする特定用途コンピュータシステムとして動作する。特に、コントローラ１１４は、コントローラ１１４を持たない現在利用可能な一般的なコンピュータシステムと比較して、コンピュータシステム１４４を特定用途のコンピュータシステムに変換する。
【００４２】
図２を参照すると、水分検出環境のブロック図の他の図が、例示的実施例に従って図示される。この例示的な例では、水分検出環境２００は、多孔質材料２０４を水分２０６に関して検査するように構成された水分検出システム２０２を含む。水分検出システム２０２は、多孔質材料２０４を水分２０６のレベルについて検査するために利用することができる。図示されたように、多孔質材料２０４は、複合サンドイッチパネル２０８の形態をとる。
【００４３】
この例示的な実施例では、水分検出システム２０２は、複数の異なる構成要素からなる。図示されたように、水分検出システム２０２は、フェーズドアレイ２１０、赤外線検出器システム２１２、及びコントローラ２１４を含む。
【００４４】
図示されたように、フェーズドアレイ２１０は、電子的に走査されるアレイ、及びレンズアンテナを使用することに加えて又はその代わりにビームを形成することができる別の方法である。フェーズドアレイ２１０は、電磁放射ビーム２１６をパルス２１８として送信する。この例示的な実施例では、フェーズドアレイ２１０は、電磁放射ビーム２１６を生成するように制御されたアンテナのアレイとすることができ、これは、フェーズドアレイ２１０内のアンテナを物理的に動かすことなく、異なる方向に電子的にステアリングすることができる無線周波数波でありうる。
【００４５】
この例示的な例では、電磁放射ビーム２１６のパルス２１８は、約３００ＭＨｚから約３００ＧＨｚまでから選択された複数の周波数２２０を有する。図示されたように、コントローラ２１４は、電磁放射ビーム２１６のパルス２１８が複合サンドイッチパネル２０８を浸透する所望の深さ２３２に基づいて、電磁放射ビーム２１６のパルス２１８に対する周波数２２０の数を選択することができる。
【００４６】
図示されたように、赤外線検出器システム２１２は、赤外線放射２２２の量を検出するように構成される。赤外線検出器システム２１２は、図１の赤外線検出器システム１１２と同様に実施されうる。
【００４７】
コントローラ２１４は、フェーズドアレイ２１０及び赤外線検出器システム２１２と通信している。コントローラ２１４は、コンピュータシステム２１５内に位置する。図示されたように、コントローラ２１４は、フェーズドアレイ２１０を制御して、フェーズドアレイ２１０から複合サンドイッチパネル２０８に送信される電磁放射ビーム２１６のパルス２１８をビームステアリングするように構成される。コントローラ２１４はまた、複合サンドイッチパネル２０８を加熱するための電磁放射ビーム２２４のパルス２１８のタイミング２２６を、赤外線放射２２２の量を検出するために赤外線検出器システム２１２によって使用される時間窓２２８に同期させるように構成される。パルス２１８の同期タイミング２２６はまた、これらの例示的な例におけるパルス２１８の持続時間に加えて、パルス２１８の走査又は移動を含みうる。
【００４８】
同期化は、赤外線放射２２２の画像における感度を高める。例えば、コントローラ２１４は、赤外線検出器システム２１２を制御して、複合サンドイッチパネル２０８が電磁放射ビーム２１６のパルス２１８によって加熱されたときに、時間窓２２８内に複合サンドイッチパネル２０８内の赤外線放射２２２の量を検出するように構成される。
【００４９】
電磁放射ビーム２１６のステアリングパルス２１８において、コントローラ２１４は、パルス２１８をビームステアリングして、複合サンドイッチパネル２０８上の領域２３０を覆うために、フェーズドアレイ２１０を制御する。電磁放射ビーム２１６のパルス２１８が複合サンドイッチパネル２０８上の領域２３０を加熱するとき、コントローラ２１４は、時間窓２２８内に領域２３０から放射される赤外線放射２２２の量を検出するために、赤外線検出器システム２１２を制御する。例示的な例では、赤外線検出器システム２１２の感度が増大するように、複合サンドイッチパネル２０８を加熱する電磁放射ビーム２１６のパルス２１８に応じて、赤外線放射２２２の量を検出するために、時間窓２２８が選択される。
【００５０】
フェーズドアレイ２１０を使用すると、他の種類の放射線放出システムを使用する場合と比較して、領域２３０を決定する際の精度が向上する。フェーズドアレイ２１０により、ビームの位置がより正確にわかるように、ビームステアリングが実行されうる。結果として、領域２３０に印加されたエネルギー２３４を決定することがより正確である。
【００５１】
この例示的な例では、コントローラ２１４は、領域２３０で検出された赤外線放射２２２の量と、複合サンドイッチパネル２０８上の領域２３０に送られた電磁放射ビーム２１６のパルス２１８のエネルギー２３４とを用いて、複合サンドイッチパネル２０８の水分２０６のレベルを決定するように構成される。
【００５２】
コントローラ２１４は、赤外線検出器システム２１２を制御し、フェーズドアレイ２１０が電磁放射ビーム２１６のパルス２１８を送信する前に、背景赤外線放射２３６の量を検出するように構成することができる。背景赤外線放射２３６の量は、電磁放射ビーム２１６のパルス２１８が複合サンドイッチパネル２０８に向けられることなく存在する赤外線放射２２２の量である。電磁放射ビーム２１６のパルス２１８を複合サンドイッチパネル２０８に印加することから生じる赤外線放射２２２を決定するために、検出された赤外線放射２２２の量から背景赤外線放射２３６を減算することができる。
【００５３】
さらに、コントローラ２１４は、複合サンドイッチパネル２０８で検出された赤外線放射２２２の量の可視化２３８を生成するように構成される。この例示的な例では、可視化２３８は、熱画像、熱マップ、又は他の何らかの種類の可視化のうちの少なくとも１つから選択されうる。例示的な例では、コントローラ２１４は、熱マップ又は熱画像などの可視化２３８を使用して、複合サンドイッチパネル１０８内の水分１０６のマップを生成するように構成される。
【００５４】
複合サンドイッチパネルなどの多孔質構造中の水分を検出することに関する問題を克服する一又は複数の解決策が存在する。結果として、一又は複数の技術的解決策は、複合サンドイッチパネルを含む多孔質材料中の水分を検出する能力を提供しうる。コントローラは、電磁放射システム及び赤外線検出器システムの動作を制御して、時間窓を使用して領域内の水分レベルを検出する。時間窓の選択は、赤外線検出器システムの感度を高めることができる。
【００５５】
結果として、この例示的な実施例におけるコンピュータシステム２１５は、コンピュータシステム２１５内のコントローラ２１４が電磁放射システム及び赤外線検出器システムの動作を制御して、時間窓を使用して領域内の水分レベルを検出可能にする特定用途コンピュータシステムとして動作する。特に、コントローラ１１４は、コントローラ２１４を持たない現在利用可能な一般的なコンピュータシステムと比較して、コンピュータシステム２１５を特定用途のコンピュータシステムに変換する。
【００５６】
図１のコントローラ１１４及び図２のコントローラ２１４は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせにおいて実装されうる。ソフトウェアが使用されるとき、これらのコントローラによって実行される動作は、プロセッサユニットなどのハードウェア上で動作するように構成されたプログラムコードで実装されうる。ファームウェアが使用されるとき、コントローラ１１４及びコントローラ２１４によって実行される動作は、プログラムコード及びデータにおいて実装され、プロセッサユニット上で実行するために永続的メモリに格納されうる。ハードウェアが採用されるとき、ハードウェアは、コントローラ１１４及びコントローラ２１４内の動作を実行するように動作する回路を含みうる。
【００５７】
ハードウェアは、回路システム、集積回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理装置、又は、いくつかの工程を実施するよう構成された他の何らかの適切な種類のハードウェアのうちの、少なくとも１つから選択された形態をとることができる。プログラマブル論理デバイスを用いる場合、デバイスは、幾つかの動作を実施するように構成することができる。デバイスは後で再構成されてもよく、いくつかの工程を実施するように恒久的に構成されていてもよい。プログラマブル論理デバイスは、例えば、プログラマブル論理アレイ、プログラマブルアレイ論理、フィールドプログラマブル論理アレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び、他の適切なハードウェア装置を含む。加えて、これらのプロセスは、無機構成要素に組み込まれた有機構成要素に実装されていてもよいし、全てが人間以外の有機構成要素でからなっていてもよい。例えば、これらのプロセスは、有機半導体の回路として実装されていてよい。
【００５８】
図示されたように、コントローラ１１４は、コンピュータシステム１４４内に位置する。この例では、コンピュータシステム１４４は、物理的ハードウェアシステムであり、一又は複数のデータ処理システムを含む。２つ以上のデータ処理システムが存在する場合、これらのデータ処理システムは、通信媒体を使用して互いに通信している。通信媒体は、ネットワークでありうる。データ処理システムは、コンピュータ、サーバコンピュータ、タブレット、又はその他何らかの適切なデータ処理システムのうちの少なくとも１つから選択されうる。
【００５９】
図１の水分検出環境１００及び図２の水分検出環境２００の図は、例示的な例が実施されうる方法に対する物理的又は構造的制限を暗示することを意味するものではない。図示した構成要素に加えて又は代えて、他の構成要素が使用されてもよい。いくつかの構成要素は、不要であってもよい。また、一部の機能する構成要素を図示するために、ブロックが提示されている。実施例において実装される場合、これらのブロックのうちの一又は複数が、組み合わされ、分割され、又は、組み合わされて異なるブロックに分割されうる。
【００６０】
例えば、複合サンドイッチパネル１０８は、第１の表面シートと第２の表面シートとの間に２つのコアを有することができる。これら２つのコアは、表面シートと同様の層によって互いに分離することができる。別の例として、水分検出システム１０２を用いて、複合サンドイッチパネル１０８以外の水分１０６のレベル及び他の種類の多孔質材料１０４を検出することができる。他の種類の多孔質材料１０４は、例えば、ミサイル、ロケット、又は宇宙船の外部にある熱保護システム（ＴＰＳ）を含みうる。熱保護システムは、多孔質で、水分を含む可能性がある。
【００６１】
複合サンドイッチパネル１０８及び複合サンドイッチパネル２０８は、航空宇宙機以外の他のプラットフォームで利用することができる。プラットフォームは、例えば、移動式プラットフォーム、固定式プラットフォーム、陸上構造物、水上構造物、及び宇宙構造物でありうる。より詳細には、プラットフォームは、水上艦、戦車、人員運搬機、列車、宇宙ステーション、衛星、潜水艦、自動車、発電所、橋、ダム、家屋、製造施設、建造物、及び他の適切なプラットフォームでありうる。
【００６２】
波長を選択することに加えて又はその代わりに、電力レベルを選択して加熱量を変更することができる。１つの例示的な例では、選択された波長を使用し、振幅を増大させると、捕捉された水分深さのより良好な表示が、多孔質材料１０４において識別できる。選択された波長及び熱散逸から浸透深さを知ることによって、捕捉された水分深さを決定することができる。言い換えれば、多孔質材料１０４内に水分が存在する深さを決定することができる。さらに、例示的な例は、水分が補足されるが逃げられないボイド又はチャネルを有する材料に適用することができる。
【００６３】
図３を参照すると、水分検出システムの図が例示的な例に従って示されている。例示的な例では、水分検出システム３００は、図１にブロック形式で示されている水分検出システム１０２の一実施態様の例である。
【００６４】
図示されたように、水分検出システム３００は、無線周波数発生器３０２、マグネトロン３０４、導波路３０６、及びレンズアンテナ３０８を含む。これらの構成要素は、マイクロ波送信器３０９を形成し、図１にブロック形式で示される電磁放射システム１１０において使用されうる構成要素の例である。
【００６５】
図示されたように、無線周波数発生器３０２は、マイクロ波ビーム３１０を送信するための無線周波数を生成する。社会的な例では、マグネトロン３０４は、マイクロ波の形で電磁放射を生成する。導波管３０６は、マグネトロン３０４によって生成されたマイクロ波をレンズアンテナ３０８を介して案内する。レンズアンテナ３０８は、マイクロ波をマイクロ波ビーム３１０の中で送信させる。例示的な例では、マイクロ波ビーム３１０は、多孔質材料３１４上の領域３１２に向けられる。
【００６６】
水分検出システム３００はまた、赤外線カメラ３１６及び赤外線カメラトリガユニット３１８を含む。これら２つの構成要素は、図１のブロック形式で示される赤外線検出器システム１１２又は図２のブロック形式で示される赤外線検出器システム２１２を実装するために使用されうる構成要素の例である。図示されたように、赤外線カメラ３１６は、マイクロ波ビーム３１０による多孔質材料３１４の加熱に応じて、領域３１２からの赤外線放射３２０を検出するように配置される。
【００６７】
図示されたように、同期回路３２２は、無線周波数発生器３０２及び赤外線カメラトリガユニット３１８の動作を制御する。このようにして、同期回路３２２は、マイクロ波ビーム３１０が多孔質材料３１４をいつ加熱するかに基づいて、赤外線カメラ３１６にタイミング窓内の赤外線放射３２０を検出させることができる。
【００６８】
この例示的な例では、プロセッサ３２４は、赤外線カメラ３１６から画像３２６を受け取るように構成される。受信した画像３２６に基づいて、プロセッサ３２４は、水分インジケータ３２８を生成する。水分インジケータ３２８は、存在する水分の表示でありうる。他の例示的な実施例では、水分インジケータ３２８は、図１のブロック形式で示される可視化１３４又は図２のブロック形式で示される可視化２３８などの可視化でありうる。
【００６９】
この例に示されるように、水分検出システム３００のプロセッサ３２４は、同期回路３２２を制御してタイミング窓を選択し、マイクロ波ビーム３１０を送信する動作を赤外線カメラ３１６による赤外線放射の検出と同期させる。プロセッサ３２４は、図１のブロック形式で示されるコントローラ１１４又は図２のブロック形式で示されるコントローラ２１４を実装するために使用することができる構成要素の一例である。
【００７０】
次に図４を参照すると、フェーズドアレイの図が例示的な例に従って示されている。図示された例では、フェーズドアレイ４００は、図２にブロック形式で示したフェーズドアレイ２１０の一実施形態の例である。図３のマイクロ波送信器３０９の代わりに、フェーズドアレイ４００を使用することができる。
【００７１】
例示的な例では、フェーズドアレイ４００は、送信器４０２、フェーズシフタ４０４、及びアンテナ素子４０６を含む。フェーズシフタ４０４は、図１のブロック形式で示されるコントローラ１１４、図２のブロック形式で示されるコントローラ２１４、又は図３のプロセッサ３２４などのコントローラによって制御することができる。図示されたように、フェーズシフタ４０４は、アンテナ素子４０６に、電子的に変更することができる方向にマイクロ波ビーム４０８を放射させるよう制御することができる。言い換えれば、マイクロ波ビーム４０８は、電子的にステアリング可能である。このようにして、マイクロ波ビーム４０８を方向付けるのに機械的部品又は可動部品が必要である。
【００７２】
図３の水分検出システム３００及び図４のフェーズドアレイの図は、図１にブロック形式で示される水分検出環境１００及び図２にブロック形式で示される水分検出環境２００内の構成要素のいくつかの実施態様の例として提供される。これらの例は、他の例示的な例が実施されうる方法を限定することを意味しない。例えば、送信器４０２に対して８つの送信器が示されているが、他の数の送信器が使用されてもよい。例えば、１１、２７、４５、又は他の適切な数の送信器をが、他の例示的な例で使用されてもよい。
【００７３】
次に図５を参照すると、タイミング図の図説が例示的な例に従って示されている。タイミング図５００は、赤外線カメラフレームグラフ５０２、パルスグラフ５０４、画像記憶グラフ５０６、及びステアリンググラフ５０７を含む。
【００７４】
赤外線カメラフレームグラフ５０２は、赤外線放射が赤外線カメラによって検出されるフレームのタイミングを示すグラフである。この例示的な例では、各フレームは、赤外線放射の画像を生成するために光子が検出される期間を表す。
【００７５】
パルスグラフ５０４は、電磁放射パルスが電磁放射システムによって放射されるタイミングと、電磁放射ビームのパルスの間の持続時間とを示すグラフである。電磁放射線パルスの深さは、周波数に基づいて選択することができる。周波数を上げると、電磁放射線ビームのパルスの多孔質材料への浸透が増加し、周波数を下げると、その浸透が減少する。
【００７６】
画像保存グラフ５０６は、赤外線カメラで生成されたフレームを保存する時間を示すグラフである。データが保存されると、赤外線カメラのセンサは光子を検出しない。
【００７７】
ステアリンググラフ５０７は、電磁放射パルスのステアリングを示すグラフである。この例では、ステアリング信号５０９は、対象となる領域をカバーするために約０°から約４５°までステアリングされている電磁放射のパルスを示す。
【００７８】
図のように、２つの時間窓、時間窓５０８及び時間窓５１０が存在する。この例示的な例では、時間窓５０８は、フレーム５１２が生成され保存される期間である。時間窓５０８は、背景赤外線放射を識別するために使用される。この背景赤外線放射は、多孔質材料が位置する環境の周囲温度を反射しうる。時間窓５１０は、フレーム５１４及びフレーム５１６が赤外線カメラによって検出される期間である。
【００７９】
パルスグラフ５０４のパルス５１８が発生すると、これらのフレームが発生するように同期が行われる。パルス５１８は、多孔質材料に向けられる、マイクロ波といった、電磁放射のパルスを表す。
【００８０】
パルス５１８のタイミングは、フレーム５１４とフレーム５１６ができるだけ多くの赤外線放射を検出するようなものである。時間窓５１０の間、赤外線放射は、パルス５１８が時間Ｔ１で始まり時間Ｔ２で終わるときから増加する。時間窓５１０内のパルス５１８の送信と共に時間窓５１０を選択することによって、赤外線カメラは、パルス５１８によって引き起こされる最大量の赤外線放射を検出することができ、したがって赤外線カメラの感度が向上する。このようにして、赤外線カメラの感度は、可能な限り多くのパルス５１８を含むように時間窓５１０を選択することによって、向上させることができる。
【００８１】
さらに、パルス５１８の長さ及び時間窓５１０のサイズは、画像として記憶するために赤外線カメラ内のセンサから信号を転送する前に、赤外線カメラによって光子が検出される時間をカバーするように選択される。その結果、データが赤外線カメラのセンサから読み取られている間、マイクロ波の継続的な送信は生じない。
【００８２】
図６を参照すると、材料パラメータの表の説明図が例示的な例に従って図示される。表６００は、電磁放射に対する所望の浸透深さを選択する際に使用されるパラメータを示す。例示的な例では、エントリ６０２は、複合サンドイッチパネル内のコアなどの例示的な多孔質材料のためのものである。このパネルは、厚さ約２ｍｍの装飾用積層板、厚さ約１ｍｍの外板パネル、及び厚さ約２５ｍｍのハニカム及びフォームコアを有する。
【００８３】
列６０４は導電率を示し、列６０６は透磁率であり、列６０８は周波数であり、列６１０は浸透深さを特定する。列６１０の深さは、以下のように計算される。
2019113525.tif 000002
2019113525.tif 000003
は標準的な浸透深さ（ｍｍ）であり、
2019113525.tif 000004
は３．１４であり、
2019113525.tif 000005
はテスト周波数（Ｈｚ）であり、
2019113525.tif 000006
は透磁率（Ｈ／ｍｍ）であり、
2019113525.tif 000007
は導電率（％ＩＡＣＳ）である。
【００８４】
この図示された例では、表６００は、この例のコアの浸透深さを提供する。一般に、周波数が高くなるにつれて、浸透深さは深くなる。検査される多孔質材料の全ての特性は、浸透深さを決定する際に考慮することができる。例えば、多孔質材料が複合サンドイッチコアである場合、装飾積層板、パネル外板、並びにハニカムコア及びフォームコアもまた、より正確な浸透深さを得るために考慮することができる。
【００８５】
次に図７を参照すると、多孔質材料中の水分を検出するためのプロセスのフローチャートの説明図が例示的な例に従って示されている。図７に示すプロセスは、図１にブロック形式で示す水分検出システム１０２で実施することができる。このプロセスは、ハードウェア又はソフトウェアの少なくとも一方で実施されうる。プログラムコードの形態のソフトウェアが使用されるとき、プログラムコードは、異なる動作を実行するためにプロセッサユニットによって実行することができる。
【００８６】
プロセスは、電磁放射を多孔質材料に送信することによって開始する（工程７００）。動作７００における電磁放射ビームは、水分子によって吸収される複数の波長を有する。この例では、電磁放射に対する複数の周波数の選択は、電磁放射のパルスが複合サンドイッチパネルを浸透する所望の深さに基づいている。
【００８７】
プロセスは、電磁放射が多孔質材料を加熱するときに赤外線放射の量を検出するために選択された時間窓を使用して、電磁放射を複合サンドイッチパネルに送信することに応じて、パネルの多孔質材料中の赤外線放射の量を検出する（工程７０２）。このプロセスは、送信された電磁放射のエネルギー量と検出された赤外線放射の量とを使用して、多孔質材料中の水分レベルを特定する（工程７０４）。その後、プロセスは終了する。
【００８８】
図８を参照すると、航空宇宙機用の複合サンドイッチパネル内の水分を検出するためのプロセスのフローチャートの図解が、例示的な実施例にしたがって示されている。このプロセスは、ハードウェア又はソフトウェアの少なくとも一方で実施されうる。プログラムコードの形態のソフトウェアが使用されるとき、プログラムコードは、プロセスにおいて、異なる動作を実行するためにプロセッサユニットによって実行することができる。
【００８９】
このプロセスは、複合サンドイッチパネルが周囲温度を超えて加熱されるように、電磁放射のパルスを複合サンドイッチパネルに送信することによって開始する（工程８００）。プロセスは、電磁放射のパルスが複合サンドイッチパネルを加熱するときに赤外線放射の量を検出するために選択された時間窓を使用して、電磁放射のパルスを複合サンドイッチパネルに送信することに応じて、複合サンドイッチパネルで生成される赤外線放射の量を検出する（工程８０２）。検出された赤外線放射の量は、複合サンドイッチパネル内の水分量を示す。
【００９０】
プロセスは、検出された赤外線放射の量と、複合サンドイッチパネルに送られた電磁放射のパルス内のエネルギーとを使用して、複合サンドイッチパネル内の水分レベルを決定する（工程８０４）。プロセスは、次に水分レベルの可視化を生成する（工程８０６）。プロセスは、その後終了する。
【００９１】
可視化は、熱画像、熱マップ、又は他の何らかの表示のうちの少なくとも１つから選択されうる。この可視化は、水分が存在する場所を特定するために使用されうる。さらに、可視化は、水分がそれらの位置に存在する深さを示しうる。
【００９２】
検出された水分のレベルに基づいて、複合サンドイッチパネルに関して動作を実行することができる。この動作は、複合サンドイッチパネルの再加工又は交換から選択することができる。再加工は、例えば、複合サンドイッチパネル内の水分を減少させるために、追加の電磁放射を複合サンドイッチパネルに送ることを含みうる。他の水分減少技術もまた使用されうる。熱又は赤外線加熱が利用されてもよい。
【００９３】
次に図９を参照すると、多孔質材料中の水分を検出するためのプロセスのフローチャートの説明図が例示的な例に従って示されている。図９に示すプロセスは、図２にブロック形式で示す水分検出システム２０２で実施することができる。このプロセスは、ハードウェア又はソフトウェアの少なくとも一方で実施されうる。プログラムコードの形態のソフトウェアが使用されるとき、プログラムコードは、異なる動作を実行するためにプロセッサユニットによって実行することができる。
【００９４】
このプロセスは、多孔質材料上の領域内で電磁放射ビームのパルスをビームステアリングすることによって開始する（工程９００）。ビームステアリングは、領域をカバーするようにその領域を横切って電磁放射ビームのパルスを移動させる。電磁放射ビームのパルスは、水分子によって吸収される複数の波長を有する。
【００９５】
プロセスは、領域内の多孔質材料を加熱するための電磁放射ビームのパルスのタイミングを赤外線検出器システム内の時間窓と同期させ、領域からの赤外線放射の量を検出する（工程９０２）。プロセスは、多孔質材料上の領域が電磁放射ビームのパルスによって加熱されるときに、赤外線検出器システムの時間窓内に多孔質材料上の領域内の赤外線放射量を検出する（工程９０４）。プロセスは、その後終了する。赤外線放射の量は、多孔質材料中の水分レベルを示す。
【００９６】
図１０を参照すると、航空宇宙機用の複合サンドイッチパネル内の水分を検出するためのプロセスのフローチャートの図解が、例示的な実施例にしたがって示されている。図１０に示すプロセスは、図２にブロック形式で示す水分検出システム２０２で実施することができる。このプロセスは、ハードウェア又はソフトウェアの少なくとも一方で実施されうる。プログラムコードの形態のソフトウェアが使用されるとき、プログラムコードは、異なる動作を実行するためにプロセッサユニットによって実行することができる。
【００９７】
プロセスは、複合サンドイッチパネル上の領域を選択することにより開始する（工程１０００）。この領域は、複合サンドイッチパネルの一部又は全部とすることができる。プロセスは、電磁放射のパルスが複合サンドイッチパネルを浸透する所望の深さに基づいて、電磁放射ビームのパルスのための複数の周波数を選択する（工程１００２）。電磁放射ビームのパルスは、水分子によって吸収される複数の波長を有する。
【００９８】
プロセスは、複合サンドイッチパネル上の領域に電磁放射ビームのパルスをビームステアリングする（工程１００４）。全領域がパルスの間に覆われるように、又は複数のパルスがその領域を覆うために使用されうるように、ステアリングを実行することができる。プロセスは、複合サンドイッチパネルを加熱するための電磁放射ビームのパルスのタイミングを、赤外線放射の量を検出するための赤外線検出器システムの時間窓と同期させる（工程１００６）。
【００９９】
プロセスは、複合サンドイッチパネルが電磁放射ビームのパルスによって加熱されるときに、赤外線検出器システムの時間窓内の領域内の複合サンドイッチパネル内の赤外線放射の量を検出する（工程１００８）。赤外線放射の量は、複合サンドイッチパネル内の水分レベルを示す。
【０１００】
プロセスは、領域内で検出された赤外線放射の量と、複合サンドイッチパネル上の領域内に送信された電磁放射ビームのパルス内のエネルギーとを使用して、複合サンドイッチパネル上の領域内の水分レベルを決定する（工程１０１０）。
【０１０１】
複合サンドイッチパネル上の検査のために別の領域が存在するかどうかに関する判定が行われる（工程１０１２）。別の領域が存在する場合、プロセスは工程１０００に戻る。そうでなければ、プロセスは、水分の可視化を生成する（工程１０１４）。プロセスは、その後終了する。
【０１０２】
可視化は、電磁放射ビームのパルス内のエネルギーと、時間窓内の領域内で赤外線検出器システムによって検出された赤外線放射の量とを使用した、熱画像又は多孔質材料に対する赤外線放射のマップとすることができる。
【０１０３】
図１１を参照すると、水分レベルの検出に応じて多孔質材料に関して行われる動作を管理するためのプロセスのフローチャートの図解が、例示的な例に従って示されている。図１０に示すプロセスは、図２にブロック形式で示す水分検出システム２０２で実施することができる。このプロセスは、ハードウェア又はソフトウェアの少なくとも一方で実施されうる。プログラムコードの形態のソフトウェアが使用されるとき、プログラムコードは、異なる動作を実行するためにプロセッサユニットによって実行することができる。
【０１０４】
プロセスは、多孔質材料についての複数の熱画像を受信することによって開始する（工程１１００）。この例示的な例では、複数の熱画像は、多孔質材料内の一又は複数の対象となる領域に対するものでありうる。プロセスは、複数の熱画像を使用して水分のレベルを決定する（工程１１０２）。
【０１０５】
プロセスは、多孔質材料がマップを使用して再加工されるべきか交換されるべきかを判定する（工程１１０４）。多孔質材料を交換すべき場合、プロセスは、多孔質材料を交換するためのメッセージを生成する（工程１１０６）。プロセスは、その後終了する。
【０１０６】
再び工程１１０４を参照すると、多孔質材料を再加工すべきであると決定された場合、プロセスは、必要な再加工の程度を特定する（工程１１０８）。この範囲は、マップ上又は他の指示でグラフィカルに識別することができる。
【０１０７】
さらに、再加工の程度はまた、多孔質材料を再加工するために実行されるべき工程を特定しうる。この再加工は、加熱又は他の行為を含むことができる。例えば、再加工は、複合サンドイッチパネルから外板パネル又は装飾用積層板を除去すること、複合サンドイッチパネルを加熱すること、次いで外板パネル又は装飾用積層板を交換することを含みうる。
【０１０８】
プロセスは次に、実行されるべき再加工の程度を識別するメッセージを生成する（工程１１１０）。プロセスは、その後終了する。
【０１０９】
種々の実施例で図示されているフローチャート及びブロック図は、例示的な一実施例の装置及び方法の、いくつかの可能な実施態様の構造、機能、及び動作を示している。これに関して、フローチャート又はブロック図内の各ブロックは、モジュール、セグメント、機能又は、工程もしくはステップの一部のうちの、少なくとも１つを表わすことがある。例えば、一又は複数のブロックは、プログラムコード、ハードウェア又はプログラムコードとハードウェアの組合せとして実装されうる。ハードウェア内に実装された場合、ハードウェアは、例えば、フローチャート又はブロック図の一又は複数の工程を実施するように製造又は構成された、集積回路の形態をとりうる。プログラムコードとハードウェアの組み合わせとして実装された場合、この実施態様は、ファームウェアの形態をとりうる。フローチャート又はブロック図の各ブロックは、専用ハードウェアと、専用ハードウェアによって実行されるプログラムコードの種々の工程又はその組み合わせを実施する、専用ハードウェアシステムを用いて実装されうる。
【０１１０】
例示的な実施例のいくつかの代替的な実施態様では、ブロックに記載された一又は複数の機能が、図中に記載の順序を逸脱して起こることがある。例えば、場合によっては、連続して示される２つのブロックがほぼ同時に実施されること、又は時には含まれる機能に応じて、ブロックが逆の順序で実施されることもある。また、フローチャート又はブロック図に描かれているブロックに加えて、他のブロックが追加されてもよい。
【０１１１】
ここで、例示的な一実施例によるデータ処理システムのブロック図を示す、図１２を参照する。データ処理システム１２００は、図１のブロック形式で示されるコンピュータシステム１４４及び図２のブロック形式で示されるコンピュータシステム２１５を実装するために使用されうる。この例示的実施例では、データ処理システム１２００は、通信フレームワーク１２０２を含み、これにより、プロセッサユニット１２０４、メモリ１２０６、固定記憶装置１２０８、通信ユニット１２１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１２１２、及びディスプレイ１２１４の間の通信が行われる。この例では、通信フレームワーク１２０２は、バスシステムの形態をとりうる。
【０１１２】
プロセッサユニット１２０４は、メモリ１２０６に読み込まれてよいソフトウェアに対する命令を、実行する役割を果たす。プロセッサユニット１２０４は、具体的な実装態様に応じて、任意の数のプロセッサであるか、マルチプロセッサコアであるか、又は他の何らかの種類のプロセッサであってよい。
【０１１３】
メモリ１２０６及び固定記憶装置１２０８は、記憶デバイス１２１６の例である。記憶デバイスは、例えば、限定するものではないが、データ、機能的な形態のプログラムコードなどの情報、又は他の適切な情報のうちの少なくとも１つを一時的に及び／又は永続的に記憶できる、任意のハードウェアである。記憶デバイス１２１６は、これらの実施例では、コンピュータ−可読記憶デバイスとも称されうる。これらの実施例で、メモリ１２０６は、例えば、ランダムアクセスメモリ又は他の任意の好適な揮発性又は不揮発性の記憶デバイスであってもよい。固定記憶装置１２０８は、特定の実行態様に応じて様々な形態をとってもよい。
【０１１４】
例えば、固定記憶装置１２０８は、一又は複数の構成要素又はデバイスを含んでもよい。例えば、固定記憶装置１２０８は、ハードドライブ、ソリッドステートハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え型光学ディスク、書換え可能磁気テープ、又は上述の何らかの組み合わせであってもよい。固定記憶装置１２０８によって使用される媒体はまた、着脱可能なものであってもよい。例えば、着脱可能なハードドライブが、固定記憶装置１２０８に使用されうる。
【０１１５】
これらの例示的な実施例では、通信ユニット１２１０が、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を提供する。これらの実施例では、通信ユニット１２１０は、ネットワークインタフェースカードである。
【０１１６】
入出力ユニット１２１２は、データ処理システム１２００に接続されうる他の装置との間のデータの入出力を可能にする。例えば、入出力ユニット１２１２は、キーボード、マウス、又は他の何らかの適切な入力デバイスのうちの少なくとも１つを通じて、ユーザ入力のための接続を提供しうる。さらに、入出力ユニット１２１２は、プリンタに出力を送信しうる。ディスプレイ１２１４は、ユーザに対して情報を表示するための機構を提供する。
【０１１７】
オペレーティングシステム、アプリケーション、又はプログラムのうちの少なくとも１つに対する命令は、通信フレームワーク１２０２を介してプロセッサユニット１２０４と通信する記憶デバイス１２１６内に位置していてもよい。種々の実施例のプロセスは、メモリ１２０６といったメモリの中にあってよいコンピュータ実装命令を使用して、プロセッサユニット１２０４によって実行されてよい。
【０１１８】
これらの命令は、プロセッサユニット１２０４内のプロセッサによって読み取られ実行され得る、プログラムコード、コンピュータ使用可能プログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと呼ばれる。種々の実施例におけるプログラムコードは、メモリ１２０６又は固定記憶装置１２０８といった、種々の物理的記憶媒体又はコンピュータ可読記憶媒体上に具現化されうる。
【０１１９】
プログラムコード１２１８は、選択的に着脱可能であるコンピュータ可読媒体１２２０に機能的形態で置かれ、プロセッサユニット１２０４によって実行するためにデータ処理システム１２００に読み込ませたり、転送したりしてもよい。プログラムコード１２１８とコンピュータ可読媒体１２２０は、これらの実施例では、コンピュータプログラム製品１２２２を形成する。一実施例では、コンピュータ可読媒体１２２０は、コンピュータ可読記憶媒体１２２４又はコンピュータ可読信号媒体１２２６でありうる。
【０１２０】
これらの実施例では、コンピュータ−可読記憶媒体１２２４は、プログラムコード１２１８を伝搬させるか又は送信する媒体というよりはむしろ、プログラムコード１２１８を記憶するために使用される物理的な又は有形の記憶デバイスである。
【０１２１】
あるいは、プログラムコード１２１８は、コンピュータ可読信号媒体１２２６を用いてデータ処理システム１２００に転送されてもよい。コンピュータ可読信号媒体１２２６は、例えば、プログラムコード１２１８を包含する伝搬されたデータ信号であってもよい。例えば、コンピュータ可読信号媒体１２２６は、電磁信号、光信号、又は他の任意の適切な種類の信号のうちの少なくとも１つであってもよい。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、電線、又は他の任意の適切な種類の通信リンクといった少なくとも１つの通信リンクを介して伝送されうる。
【０１２２】
データ処理システム１２００に関して図示されている種々の構成要素は、種々の実施例が実装されうる方法に対して構造的限定を設けることを意図していない。種々の例示的実施例は、データ処理システム１２００に関して示されている構成要素に対する追加的又は代替的な構成要素を含む、データ処理システム内に実装されていてよい。図１２に示した他の構成要素は、示されている例示的な実施例と異なることがある。プログラムコード１２１８を実行しうる任意のハードウェア装置又はシステムを使用して、種々の実施例が実装されてよい。
【０１２３】
本開示の実施例は、図１３に示す航空機の製造及び保守方法１３００、並びに図１４に示す航空機１４００に関連して、説明されうる。まず図１３を参照するに、航空機の製造及び保守方法のブロック図が一実施例により示されている。製造前段階では、航空機の製造及び保守方法１３００は、図１４の航空機１４００の仕様及び設計１３０２、並びに材料の調達１３０４を含みうる。
【０１２４】
製造段階では、航空機１４００の構成要素及びサブアセンブリの製造１３０６と、システムインテグレーション１３０８とが行われる。その後、航空機１４００は、認可及び納品１３１０を経て、運航１３１２に供されうる。顧客による運航１３１２中、航空機１４００には、定期的な整備及び保守１３１４（改造、再構成、改修、及びその他の整備又は保守を含み得る）が予定される。
【０１２５】
航空機の製造及び保守方法１３００の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、事業者、又はこれらのいくつかの組み合わせによって、実施又は実行されうる。これらの実施例では、事業者は顧客であってよい。本明細書において、システムインテグレータは、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含みうるが、それらに限定される訳ではなく、第三者は、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含みうるが、それらに限定される訳ではなく、事業者は、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【０１２６】
ここで図１４を参照すると、実施例が実装されうる航空機のブロック図が示されている。この例では、航空機１４００は、図１３の航空機の製造及び保守方法１３００によって製造され、かつ、複数のシステム１４０４及び内装１４０６を有する機体１４０２を含みうる。システム１４０４の例には、推進システム１４０８、電気システム１４１０、油圧システム１４１２、及び環境システム１４１４のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示しているが、種々の実施例は、自動車産業などの他の産業にも応用可能である。
【０１２７】
本明細書で具現化される装置及び方法は、図１３の航空機の製造及び保守方法１３００のうちの少なくとも１つの段階で採用されうる。
【０１２８】
一実施例では、図１３の構成要素及びサブアセンブリの製造１３０６で製造される構成要素又はサブアセンブリは、図１３の、航空機１４００の運航１３１２の期間中に製造される構成要素又はサブアセンブリと同様の様態で、作製又は製造されうる。図１にブロック形式で示す水分検出システム１０２及び図２にブロック形式で示す水分検出システム２０２は、構成要素及びサブアセンブの製造１３０６の間に又は航空機が運航中１３１２に製造された構成部品又はサブアセンブについて多孔質材料を検査するために利用されうる。
【０１２９】
さらに別の例としては、一又は複数の装置の例、方法の例、又はそれらの組み合わせが、図１３の構成要素及びサブアセンブリの製造１３０６、及びシステムインテグレーション１３０８といった製造段階において利用されうる。図１の水分検出システム１０２及び図２の水分検出システム２０２は、構成要素及びサブアセンブリの製造１３０６、システムインテグレーション１３０８、並びに認可及び納品１３１０中に、構成要素又はサブアセンブリについて多孔質材料を検査するために利用されうる。これらの検査は、航空機１４００を顧客に引き渡す前に実行されうる。他の例示的な実施例では、これらの検査は、整備及び保守１３１４中に実行されてもよい。
【０１３０】
一又は複数の装置の実施例、方法の実施例、又はこれらの組み合わせは、航空機１４００の図１３における運航１３１２中、整備及び保守１３１４中、又はその両方の最中に利用されうる。いくつかの異なる例示的な実施例を利用することによって、航空機１４００の組み立ての大幅な効率化、航空機１４００のコスト削減、又は航空機１４００の組み立ての大幅な効率化と航空機１４００のコスト削減の両方が可能になる。
【０１３１】
ここで、例示的な実施例による製品管理システムのブロック図を示す図１５を参照する。製品管理システム１５００は、物理的なハードウェアシステムである。この実施例では、製品管理システム１５００は、製造システム１５０２、又は整備システム１５０４のうちの少なくとも一つを含みうる。
【０１３２】
製造システム１５０２は、図１４の航空機１４００などの製品を製造するように構成される。図示したように、製造システム１５０２は、製造設備１５０６を含む。製造設備１５０６は、加工設備１５０８又は組立設備１５１０のうちの少なくとも１つを含む。製造設備１５０６はまた、製造設備１５０６によって製造された構成要素を検査する際に使用するための図１の水分検出システム１０２及び図２の水分検出システム２０２を含みうる。
【０１３３】
加工設備１５０８は、航空機１４００を形成するのに使用される部品用の構成要素を加工するために使用されうる設備である。例えば、加工設備１５０８は機械及びツールを含みうる。これらの機械及びツールは、ドリル、油圧プレス、加熱炉、金型、複合材テープレーヤー、真空システム、旋盤、又は他の適切な種類の設備のうちの少なくとも１つであってよい。加工設備１５０８を使用して、金属部品、複合材部品、半導体、回路、ファスナ、リブ、外板、スパー、アンテナ、又は他の適切な種類の部品のうちの少なくとも１つが加工されうる。
【０１３４】
組立設備１５１０は、航空機１４００を形成する部品を組み立てるために使用される設備である。具体的には、組立設備１５１０を使用して、航空機１４００を形成する構成要素及び部品が組み立てられてよい。組立設備１５１０は、機械及びツールもまた含みうる。このような機械及びツールは、ロボットアーム、クローラ、ファスナ設置システム、レールベースのドリルシステム、又はロボットのうちの少なくとも１つであってよい。組立設備１５１０を使用して、例えば、座席、水平安定板、翼、エンジン、エンジンハウジング、着陸ギアシステム等の部品、及び航空機１４００の他の部品等の部品を組み立てることができる。
【０１３５】
この例示的な実施例では、整備システム１５０４は整備設備１５１２を含みうる。整備設備１５１２は、航空機１４００の整備を実施するのに必要なあらゆる設備を含みうる。整備設備１５１２は、航空機１４００の部品に種々の工程を実施するためのツールを含みうる。これらの工程は、部品の分解、部品の改修、部品の検査、部品の再加工、交換部品の製造、又は航空機１４００の整備を実施するための他の工程のうちの、少なくとも１つを含みうる。これらの工程は、定期的整備、検査、アップグレード、改修、又は他の種類の整備工程であってよい。
【０１３６】
この例示的な実施例では、整備設備１５１２は、超音波検査装置、Ｘ線撮像システム、ビジョンシステム、ドリル、クローラ、及び他の適切な装置を含んでいてよい。例えば、整備設備１５１２はまた、複合サンドイッチパネル又は他の種類の適切な構成要素などの多孔質材料を検査する際に使用するための、図１にブロック形式で示される水分検出システム１０２及び図２にブロック形式で示される水分検出システム２０２を含みうる。ある場合には、整備設備１５１２は、整備に必要であり得る部品を生産し組み立てるための、加工設備１５０８、組立設備１５１０、又はこれらの両方を含みうる。
【０１３７】
製品管理システム１５００は、制御システム１５１４もまた含む。制御システム１５１４は、ハードウェアシステムであり、ソフトウェア、又は他の種類の構成要素も含みうる。制御システム１５１４は、製造システム１５０２又は整備システム１５０４のうちの少なくとも１つの工程を制御するように構成される。具体的には、制御システム１５１４は、加工設備１５０８、組立設備１５１０、又は整備設備１５１２のうちの少なくとも１つの工程を制御しうる。
【０１３８】
制御システム１５１４のハードウェアは、コンピュータ、回路、ネットワーク、及び他の種類の設備を含みうるハードウェアを使用しうる。制御は、製造設備１５０６の直接制御の形態をとりうる。例えば、ロボット、コンピュータ制御機械、及び他の設備は、制御システム１５１４によって制御されうる。他の例示的な実施例では、制御システム１５１４は、図１４における航空機１４００の製造又は整備の実施において、作業人員１５１６によって実施される工程を管理しうる。例えば、制御システム１５１４は、任務を割り当てる、指示を与える、モデルを表示する、又は作業人員１５１６が実施する工程を管理するための他の工程を実施してよい。このような実施例は、航空機１４００の製造又は整備のうちの少なくとも１つを管理するために、制御システム１５１４で実施されうる。
【０１３９】
例えば、管理は、図１のブロック形式で示される水分検出システム１０２及び図２のブロック形式で示される水分検出システム２０２を使用して行われる検査を含みうる。検出された水分のレベルに基づいて、制御システム１５１４は、検査された構成要素に関する再加工、交換、又は他の動作を開始するといった動作を実行しうる。さらに、水分検出システムは、複合サンドイッチパネルなどの構造内で検出された赤外線放射から水分のマップを生成しうる。熱画像中の赤外線放射の量は、構造中に存在する水分の量と相関している。
【０１４０】
このマップは、構成要素の再加工や交換が必要かどうかを判定するために使用されうる。さらに、再加工が発生するときに、マップはまた、再加工が実行されるべきかどうかを判定するために使用されてもよい。この判定は、他の設備を制御するために使用されるか、又は人間のオペレータ１５１６に送信される命令に変えられうる。
【０１４１】
種々の例示的な実施例において、作業人員１５１６は、製造設備１５０６、整備設備１５１２、又は制御システム１５１４のうちの少なくとも１つを操作しうるか、又は少なくとも１つと相互作用しうる。航空機１４００を製造するために、この相互作用が実施されてよい。
【０１４２】
もちろん、製品管理システム１５００は、航空機１４００以外の他の製品を管理するように構成されてもよい。製品管理システム１５００は、航空宇宙産業における製造に関連して記載されているが、製品管理システム１５００は、他の産業の製品を管理するように構成されてもよい。例えば、製品管理システム１５００は、自動車産業、及び任意の他の適切な産業の製品を製造するように構成することができる。
【０１４３】
更に、本開示は、以下の条項による実施例を含む。
条項１．  水分子によって吸収される複数の波長を有する電磁放射ビームのパルスを放射するように構成されたフェーズドアレイと；赤外線放射の量を検出するように構成された赤外線検出器システムと；フェーズドアレイ及び赤外線検出器システムと通信するコントローラであって、フェーズドアレイを制御して、フェーズドアレイによって放射された電磁放射ビームのパルスをビームステアリングし；電磁放射ビームのパルスのタイミングを、赤外線放射の量を検出するための赤外線検出器システムによって使用される時間窓と同期させ；赤外線検出器システムを制御して、時間窓内の赤外線放射の量を検出するように構成されたコントローラとを含む水分検出システム。
条項２．  赤外線放射の量が、航空宇宙機のための複合サンドイッチパネル内の水分のレベルを示し、コントローラが、フェーズドアレイを制御して、フェーズドアレイによって放射された電磁放射ビームのパルスを複合サンドイッチパネルにビームステアリングし；複合サンドイッチパネルを加熱するための電磁放射ビームのパルスのタイミングを、赤外線放射の量を検出するための赤外線検出器システムによって使用される時間窓と同期させ；赤外線検出器システムを制御して、複合サンドイッチパネルが電磁放射ビームのパルスによって加熱されるときに、時間窓内の複合サンドイッチパネル内の赤外線放射の量を検出するように構成される、条項１に記載の水分検出システム。
条項３．  コントローラが、フェーズドアレイを制御して、電磁放射ビームのパルスを複合サンドイッチパネル上の領域にビームステアリングし、かつ赤外線検出器システムを制御して、電磁放射ビームのパルスが複合サンドイッチパネル上の領域を加熱するときに、時間窓内の領域からの赤外線放射の量を検出する、条項２に記載の水分検出システム。
条項４．  コントローラが、電磁放射ビームのパルスが複合サンドイッチパネルを浸透する所望の深さに基づいて、電磁放射ビームのパルスに対して複数の周波数を選択する、条項２又は３に記載の水分検出システム。
条項５．  コントローラが、領域で検出された赤外線放射の量、及び複合サンドイッチパネル上の領域内に送られる電磁放射ビームのパルス中のエネルギーを使用して、複合サンドイッチパネル内の水分のレベルを決定するように構成される、条項３又は４に記載の水分検出システム。
条項６．  コントローラが、赤外線検出器システムを制御して、電磁放射システムが電磁放射ビームのパルスを送信する前に、背景赤外線放射の量を検出するように構成される、条項２から５のいずれか一項に記載の水分検出システム。
条項７．  コントローラが、電磁放射ビームのパルス中のエネルギー、及び時間窓内で赤外線検出器システムによって検出された赤外線放射の量を使用して、複合サンドイッチパネルのための赤外線放射の量の熱画像を生成するように構成される、条項２から６のいずれか一項に記載の水分検出システム。
条項８．  コントローラが、熱画像を使用して、複合サンドイッチパネル内の水分のマップを生成するように構成される、条項２から７のいずれか一項に記載の水分検出システム。
条項９．  赤外線検出器システムの感度が高くなるように、複合サンドイッチパネルを加熱する電磁放射ビームのパルスに応じて、赤外線放射の量を検出するように時間窓が選択される、条項２から８のいずれか一項に記載の水分検出システム。
条項１０．  電磁放射ビームのパルスが、約３００ＭＨｚから約３００ＧＨｚまでの間で選択される複数の周波数を有する、条項１から９のいずれか一項に記載の水分検出システム。
条項１１．  複合サンドイッチパネルが、第１の表面シート、第２の表面シート、及び第１の表面シートと第２の表面シートとの間に位置するコアを含み、コアが、フォームコア、連続気泡フォームコア、独立気泡フォームコア、又はハニカムコアのうちの少なくとも１つから選択される、条項２から１０のいずれか一項に記載の水分検出システム。
条項１２．  航空宇宙機用の複合サンドイッチパネルが、飛行機、航空機、民間航空機、回転翼航空機、宇宙船、民間宇宙船、及び宇宙飛行機のうちの１つから選択される、条項２から１１のいずれか一項に記載の水分検出システム。
条項１３．  航空宇宙機用の複合サンドイッチパネル内の水分を検出するための方法であって、電磁放射ビームのパルスを複合サンドイッチパネルにビームステアリングすることであって、電磁放射ビームのパルスが、水分子によって吸収される複数の波長を有する、電磁放射ビームのパルスをビームステアリングすることと；複合サンドイッチパネルを加熱するための電磁放射ビームのパルスのタイミングを、赤外線放射の量を検出するための赤外線検出器システムの時間窓と同期させることと；複合サンドイッチパネルが電磁放射ビームのパルスによって加熱されるとき、赤外線検出器システムの時間窓内で複合サンドイッチパネル内の赤外線放射の量を検出することであって、赤外線放射の量が、複合サンドイッチパネル内の水分のレベルを示す、赤外線放射の量を検出することとを含む方法。
条項１４．  電磁放射ビームのパルスを複合サンドイッチパネルにビームステアリングすることが、電磁放射ビームのパルスを複合サンドイッチパネル上の領域にビームステアリングすることと；複合サンドイッチパネル上の領域が電磁放射ビームのパルスによって加熱されるとき、赤外線検出器システムの時間窓内で複合サンドイッチパネル内の赤外線放射の量を検出することとを含む、条項１３に記載の方法。
条項１５．  領域で検出された赤外線放射の量、及び複合サンドイッチパネル上の領域内に送られる電磁放射ビームのパルス中のエネルギーを使用して、複合サンドイッチパネル内の水分のレベルを決定することをさらに含む、条項１４に記載の方法。
条項１６．  電磁放射ビームのパルスが複合サンドイッチパネルを浸透する所望の深さに基づいて、電磁放射ビームのパルスに対して複数の周波数を選択することをさらに含む、条項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
条項１７．  電磁放射システムが電磁放射ビームのパルスを送信する前に、背景赤外線放射の量を検出することをさらに含む、条項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
条項１８．  電磁放射ビームのパルス内のエネルギー、及び時間窓内で赤外線検出器システムによって検出された赤外線放射の量を使用して、複合サンドイッチパネルのための赤外線放射の量の熱画像を生成することをさらに含む、条項１３から１７のいずれか一項に記載の方法。
条項１９．  熱画像を使用して、複合サンドイッチパネル内の水分のマップを生成することをさらに含む、条項１８に記載の方法。
条項２０．  赤外線検出器システムの感度が高くなるように、複合サンドイッチパネルを加熱する電磁放射ビームのパルスに応じて、赤外線放射の量を検出するように時間窓が選択される、条項１３から１９のいずれか一項に記載の方法。
条項２１．  複合サンドイッチパネルが、第１の表面シート、第２の表面シート、及び第１の表面シートと第２の表面シートとの間に位置するコアを含み、コアが、フォームコア、連続気泡フォームコア、独立気泡フォームコア、又はハニカムコアのうちの少なくとも１つから選択される、請求項１３から２０のいずれか一項に記載の方法。
条項２２．  航空宇宙機が、飛行機、航空機、民間航空機、回転翼航空機、宇宙船、民間宇宙船、及び宇宙飛行機のうちの１つから選択される、条項１３から２１のいずれか一項に記載の方法。
条項２３．  水分検出システムは、水分子によって吸収される複数の波長を有する電磁放射ビームのパルスを放射するように構成されたフェーズドアレイと；多孔質材料中の水分のレベルを示す赤外線放射の量を検出するように構成された赤外線検出器システムと；フェーズドアレイを制御して、電磁放射ビームのパルスを多孔質材料の領域にビームステアリングし、多孔質材料を加熱するための電磁放射ビームのパルスのタイミングを、赤外線放射の量を検出するための赤外線検出器システムの時間窓と同期させ、赤外線検出器システムを制御して、多孔質材料が電磁放射ビームのパルスによって加熱されるときに、時間窓内で多孔質材料上の領域内の赤外線放射の量を検出するように構成されたコントローラとを含む。
条項２４．  コントローラが、電磁放射ビームのパルスが複合サンドイッチパネルを浸透する所望の深さに基づいて、電磁放射ビームのパルスに対して複数の周波数を選択する、条項２３に記載の水分検出システム。
条項２５．  コントローラが、領域で検出された赤外線放射の量、及び多孔質材料上の領域内に送られる電磁放射ビームのパルス中のエネルギーを使用して、複合サンドイッチパネル内の水分のレベルを決定するように構成される、条項２４に記載の水分検出システム。
条項２６．  コントローラが、赤外線検出器システムを制御して、電磁放射システムが電磁放射ビームのパルスを多孔質材料上の領域内に送信する前に、領域内の背景赤外線放射の量を検出するように構成される、条項２３から２５のいずれか一項に記載の水分検出システム。
条項２７．  コントローラが、電磁放射ビームのパルス中のエネルギー、及び時間窓内で赤外線検出器システムによって検出された赤外線放射の量を使用して、多孔質材料のための赤外線放射の量の熱画像を生成するように構成される、条項２３から２６のいずれか一項に記載の水分検出システム。
条項２８．  コントローラが、熱画像を使用して、領域内で多孔質材料中の水分のマップを生成するように構成される、条項２３から２７のいずれか一項に記載の水分検出システム。
条項２９．  多孔質材料中の水分を検出するための方法であって、水分子によって吸収される複数の波長を有する電磁放射ビームのパルスを多孔質材料上の領域にビームステアリングすることと；電磁放射ビームのパルスのタイミングを同期させることと；多孔質材料上の領域が電磁放射ビームのパルスによって加熱されるとき、赤外線検出器システムの時間窓内で多孔質材料上の領域内の赤外線放射の量を検出することであって、赤外線放射の量が、多孔質材料中の水分のレベルを示す、赤外線放射の量を検出することとを含む方法。
条項３０．  電磁放射ビームのパルスが複合サンドイッチパネルを浸透する所望の深さに基づいて、電磁放射ビームのパルスに対して複数の周波数を選択することをさらに含む、条項２９に記載の方法。
条項３１．  領域で検出された赤外線放射の量、及び複合サンドイッチパネル上の領域内に送られる電磁放射ビームのパルス中のエネルギーを使用して、複合サンドイッチパネル内の水分のレベルを決定することをさらに含む、条項２９又は３０に記載の方法。
条項３２．  電磁放射システムが電磁放射ビームのパルスを多孔質材料上の領域内に送信する前に、領域内の背景赤外線放射の量を検出することをさらに含む、条項２９から３１のいずれか一項に記載の方法。
条項３３．  電磁放射ビームのパルス内のエネルギー、及び時間窓内で赤外線検出器システムによって検出された赤外線放射の量を使用して、多孔質材料のための赤外線放射の量の熱画像を生成することをさらに含む、条項２９から３２のいずれか一項に記載の方法。
【０１４４】
種々の例示的な実施例の説明は、例示及び説明を目的として提示されているものであって、網羅的な説明であること又は開示された形態の実施例に限定することが意図されているわけではない。動作又は工程を実行する構成要素が、種々の実施例によって説明される。例示的な実施例においては、構成要素は、記載された動作や工程を実行するように構成されうる。例えば、この構成要素は、実施例においてこの構成要素が実行すると記載されている動作又は工程を実行する能力をこの構成要素に提供する構造に対する構成又は設計を有しうる。
【０１４５】
したがって、例示的な実施例は、複合サンドイッチパネルなどの多孔質構造中の水分を検出することに関する問題を克服する一又は複数の解決策を提供する。一又は複数の解決策は、複合サンドイッチパネルを含む多孔質材料中の水分を検出する能力を提供しうる。コントローラは、電磁放射システム及び赤外線検出器システムの動作を制御して、時間窓を使用して水分レベルを検出する。時間窓の選択は、赤外線検出器システムの感度を高めることができる。
【０１４６】
当業者には、多くの修正形態及び変形形態が自明であるだろう。さらに、異なる実施例によって、他の実施例とは異なる特徴が提供されうる。選択された１つ以上の実施例は、実施例の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施例の開示内容と、考慮される特定の用途に適した様々な修正例との理解を促すために、選択及び記述されている。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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