(57)【要約】【課題】乗り物の操作サブシステムの残存寿命を評価するためのシステム及び方法を提供すること。【解決手段】乗り物は、乗り物の本体内に配置された操作サブシステムと、操作サブシステムに固定されたセンサー組部品とを備え得る。センサー組部品は、操作サブシステム内へ向けられる振動エネルギー又は衝撃エネルギーを検出するように構成された少なくとも１つのセンサーと、操作サブシステムへの損傷を、（一以上の）センサーによって検出される振動エネルギー又は衝撃エネルギーの大きさ及び持続期間の一方又は両方に基づく損傷データとして決定するように構成された処理装置とを備え得る。センサー組部品は自己電力供給式とし得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗り物の操作サブシステムの残存寿命を決定するように構成されたセンサー組部品であって、
前記操作サブシステム内へ向けられる振動エネルギー又は衝撃エネルギーを検出するように構成された少なくとも１つのセンサーと、
前記操作サブシステムへの損傷を、前記少なくとも１つのセンサーによって検出される前記振動エネルギー又は衝撃エネルギーの大きさ及び持続期間の一方又は両方に基づく損傷データとして決定するように構成された処理装置と、
前記処理装置と通信するメモリと、
を備え、前記処理装置は、前記操作サブシステムの前記残存寿命を、少なくとも、前記メモリに記憶された前記損傷データ及び全寿命データに応じて決定するように構成されている、センサー組部品。
【請求項２】
前記全寿命データは、解析的に決定され、前記メモリに記憶されるのと、事前設定され、前記メモリに記憶されるのとのどちらか一方である、請求項１に記載のセンサー組部品。
【請求項３】
前記少なくとも１つのセンサーは、前記振動エネルギー又は衝撃エネルギーに応答して電気信号を発生させるように構成された圧電セラミックセンサーを備え、前記処理装置及び前記メモリは、前記電気信号を介して電力供給され、前記処理装置は、前記電気信号を解析することにより、前記損傷データを決定する、請求項１に記載のセンサー組部品。
【請求項４】
前記圧電セラミックセンサーに接続されたエネルギー発生電源を更に備え、前記エネルギー発生電源は、前記圧電セラミックセンサーから前記電気信号を受け取り、前記処理装置に電力供給する安定した電圧を出力するように構成されている、請求項３に記載のセンサー組部品。
【請求項５】
前記操作サブシステムに関する温度を検出するように構成された温度センサーを更に備え、前記処理装置は、前記操作サブシステムの前記残存寿命を、少なくとも、前記損傷データ、温度データ、及び前記全寿命データに応じて決定するように構成されている、請求項３に記載のセンサー組部品。
【請求項６】
前記少なくとも１つのセンサーは、圧電素子、加速度計、温度センサー、トルクセンサー、ひずみゲージ、圧力センサー、磁界センサー、差動可変リラクタンストランスデューサー、又は線形可変差動変圧器のうちの一以上を備える、請求項１に記載のセンサー組部品。
【請求項７】
乗り物の操作サブシステムの残存寿命を決定する方法であって、
前記乗り物の前記操作サブシステムの全寿命を決定するステップと、
前記操作サブシステムの前記全寿命に関する全寿命データを、前記操作サブシステムに固定されたセンサー組部品のメモリに記憶するステップと、
前記センサー組部品の少なくとも１つのセンサーを使用して、前記操作サブシステム内へ向けられる振動エネルギー又は衝撃エネルギーを検出するステップと、
前記センサー組部品の少なくとも１つの処理装置を使用して、前記操作サブシステムへの損傷を、前記少なくとも１つのセンサーによって検出される前記振動エネルギー又は衝撃エネルギーの大きさ及び持続期間の一方又は両方に基づく損傷データとして決定するステップと、
前記操作サブシステムの前記残存寿命を、少なくとも、前記メモリに記憶された前記損傷データ及び前記全寿命データに応じて決定するステップと
を備える方法。
【請求項８】
前記乗り物の前記操作サブシステムの全寿命を決定する前記ステップは、前記全寿命を解析的に決定するステップと、前記全寿命を事前設定するステップのどちらか一方を備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記振動エネルギー又は衝撃エネルギーに応答して電気信号を発生させるステップと、
前記電気信号を介して前記処理装置及び前記メモリに電力供給するステップと、
前記処理装置を使用して前記電気信号を解析することにより、前記損傷データを決定するステップと
を更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記操作サブシステムに関する温度を検出するステップを更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記処理装置を使用して、前記操作サブシステムの前記残存寿命を、少なくとも、前記損傷データ、温度データ、及び前記全寿命データに応じて決定するステップを更に備える、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、一般に、乗り物の操作サブシステムの残存寿命を評価するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な乗り物は、それらの乗り物の動作中に使用される多数の電子機器ハードウェア及びサブシステムを有する。例えば、典型的な航空機は、航空機の全体にわたって配置された多数の電子機器システムを備える。それらの電子機器システムのうちの少なくともいくつかは、航空機の性能又は意図されるミッションにとって不可欠なものとなり得る。例えば、飛行機は、胴体の前方部分にレーダー電子機器を備え、胴体の全体にわたって油圧システム及び空気圧システムを備え得る。様々な軍用機は、広範囲のシステム及び電子機器の一式を備え、その多くは、ミッションクリティカルなシステム及び／又はフライトクリティカルなシステムである。
【０００３】
航空機上に電子機器システムが取り付けられる前に、その電子機器システムが配置されるべき航空機の領域が解析されて、航空機の動作中にその特定の領域において発生する振動及び衝撃の量が決定される。解析は、航空機がどのように飛行することになるかについても行われ得る。両方の解析を使用することにより、飛行中に航空機のその領域内へ加えられ得る力の大きさ及び時間が決定される。次いで、航空機のその特定の領域についての振動プロファイルが決定され得る。
【０００４】
次いで、電子機器システムは、航空機のその特定の領域における電子機器システムの予測寿命を決定するために、例えば、電子機器システムを振動させるのに使用され得る振動台に関して、試験され得る。例えば、航空機上で使用されることになる電子機器システムは、振動及び衝撃認定試験を行うことによって、飛行中の予期される振動に耐えるように評価され、認定され得る。振動及び衝撃認定試験中に使用される振動レベルは、システム重量、航空機における位置、及び想定される飛行プロファイルに基づく振動荷重予測データを提供する。
【０００５】
電子機器システムが、航空機の領域において試験され、配置された後で、電子機器システムは、電子機器システムが位置する航空機のその特定の領域の振動及び衝撃プロファイルに関連して、航空機の耐用期間中、人によってモニターされる。例えば、人は、典型的には、電子機器システムの通し番号を追跡し、その通し番号を、航空機の特定の領域における予測寿命と照合する。航空機が飛行する都度、人は、飛行時間を追跡し、飛行時間に基づいて電子機器システムの残存寿命を決定する。次いで、人は、その残存寿命を、例えばコンピューターデータベースに記憶させ得る。データベースは、航空機の飛行の都度、人によって、絶えず更新される。
【０００６】
理解されるように、各電子機器システムをモニターし、追跡する工程は、労働時間集約的である。更に、残存寿命に関する正確なデータは、航空機及び電子機器システムをモニターし、残存寿命に関する情報を入力し、更新する人に依存する。しかし、人為ミスが、誤った残存寿命情報を生じさせるかもしれない。例えば、人が、特定の飛行後に電子機器システムに関するデータを入力するのを忘れる（又は誤ったデータを入力する）こともある。
【０００７】
また電子機器システムは、異なるやり方で取り付けられ、それによって、試験中に予期されず、予測されず、又は別様に予想された振動荷重をシステムに発生させることもある。また、システムの元の試験及び／又は仕様が誤っていることもある。そうしたシナリオでは、たとえ人が、航空機の耐用期間中に、電子機器システムを正確に追跡するとしても、記録されるデータが誤っており、それによって、電子機器システムに関する信頼できない残存寿命をもたらすことになり得る。
【０００８】
更に、電子機器システムが航空機の別の位置に（又は異なる航空機にさえも）移動されることになる場合には、新規の位置における電子機器システムの正確な振動プロファイル及び予測寿命を提供するために、通常は全試験工程が繰り返される。そうした追加試験は、労働時間集約的であり、やはり、人に依拠して、電子機器システムの移動を正確に追跡、モニターすると共に、追加試験を実行するものである。
【０００９】
加えて、航空機の実際の飛行プロファイル及び飛行環境は、試験中に想定された予測飛行プロファイル及び予測飛行環境と異なり得る。例えば、飛行機は、往々にして、当初の想定とは異なって飛行される。ミッションパラメータは、新たに出現するニーズと共に変化する。飛行プロファイルに関する当初の想定は、通常、飛行機の耐用期間中ずっと変化する。更に、多くの航空機、特に軍用ジェット機の寿命は、往々にして、予定される耐用寿命を超えて延長される。
【００１０】
総じて、航空機の異なる構成要素の寿命のモニタリング及び評価に際しては、相当な労力及びリソースが費やされる。航空機の運用者及び／又は所有者は、多くの場合、各構成要素の寿命が、航空機の予定される使用状況と比べてどうかに関する、完全に信頼できる、定性的な理解を得ていない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示のある実施形態は、乗り物の、胴体といった本体内に配置された操作サブシステムを備え得る、航空機といった乗り物を提供する。操作サブシステムにはセンサー組部品が固定されている。センサー組部品は、操作サブシステム内へ向けられる、振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギーといったエネルギーを検出するように構成された少なくとも１つのセンサーと、操作サブシステムへの損傷を、（一以上の）センサーによって検出される振動エネルギー又は衝撃エネルギーの大きさ及び持続期間の一方又は両方に基づく損傷データとして決定するように構成された処理装置とを備え得る。
【００１２】
センサー組部品は、処理装置と通信するメモリを備え得る。処理装置は、操作サブシステムの残存寿命を、メモリに記憶された損傷データ及び全寿命データに応じて決定するように構成され得る。少なくとも１つの実施形態では、全寿命データは、経験的に決定され、メモリに記憶される。少なくとも１つの実施形態では、全寿命データは、事前設定され、メモリに記憶される。例えば、操作サブシステムの製造者が、全寿命データを提供してもよい。
【００１３】
（一以上の）センサーは、振動エネルギー又は衝撃エネルギーに応答して、電気信号を発生させるように構成された圧電セラミックセンサーを備え得る。処理装置は、電気信号を介して電力供給され得る。処理装置は、電気信号を解析することにより、損傷データを決定する。よって、処理装置が損傷データを決定するために解析する電気信号は、センサー組部品に電力供給するのと同じ電気信号であってよい。
【００１４】
センサー組部品は、圧電セラミックセンサーに接続されたエネルギー発生電源を備え得る。エネルギー発生電源は、圧電セラミックセンサーから電気信号を受け取り、処理装置に電力供給する安定した電圧を出力するように構成され得る。
【００１５】
センサー組部品は、損傷解析システムと通信するように構成され得る。例えば、センサー組部品は、センサー組部品と損傷解析システムとの間でデータを転送するために、損傷解析システムへ（センサー組部品が迅速に、容易に接続され、後で取り外され得るという点で）取り外し可能に接続され得る。
【００１６】
少なくとも１つの実施形態では、センサー組部品は、操作サブシステムに関する（例えば、操作サブシステムの内部、表面、及び／又は操作サブシステムの周囲の）温度を検出するように構成された温度センサーを備え得る。処理装置は、温度センサーから温度データを受け取るように構成され得る。
【００１７】
（一以上の）センサーは、圧電素子、加速度計、温度センサー、トルクセンサー、ひずみゲージ、圧力センサー、磁界センサー、差動可変リラクタンストランスデューサー（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、又は線形可変差動変圧器のうちの一以上を備え得る。
【００１８】
本開示のある実施形態は、乗り物の操作サブシステムの残存寿命を決定するように構成されたセンサー組部品を提供する。センサー組部品は、操作サブシステム内へ向けられる振動エネルギー又は衝撃エネルギーを検出するように構成された少なくとも１つのセンサーと、操作サブシステムへの損傷を、少なくとも１つのセンサーによって検出される振動エネルギー又は衝撃エネルギーの大きさ及び持続期間の一方又は両方に基づく損傷データとして決定するように構成された処理装置と、処理装置と通信するメモリとを備え得る。処理装置は、操作サブシステムの残存寿命を、少なくとも、メモリに記憶された損傷データ及び全寿命データに応じて決定するように構成され得る。
【００１９】
本開示のある実施形態は、乗り物の操作サブシステムの残存寿命を決定する方法を提供する。方法は、乗り物の操作サブシステムの全寿命を決定するステップと、操作サブシステムの全寿命に関する全寿命データを、操作サブシステムに固定されたセンサー組部品のメモリに記憶するステップと、センサー組部品の少なくとも１つのセンサーを使用して、操作サブシステム内へ向けられる振動エネルギー又は衝撃エネルギーを検出するステップと、センサー組部品の少なくとも１つの処理装置を使用して、操作サブシステムへの損傷を、少なくとも１つのセンサーによって検出される振動エネルギー又は衝撃エネルギーの大きさ及び持続期間の一方又は両方に基づく損傷データとして決定するステップと、操作サブシステムの残存寿命を、少なくとも、メモリに記憶された損傷データ及び全寿命データに応じて決定するステップとを備え得る。方法は、振動エネルギー又は衝撃エネルギーに応答して電気信号を発生させるステップと、電気信号を介して処理装置及びメモリに電力供給するステップと、処理装置を使用して電気信号を解析することにより、損傷データを決定するステップとを備え得る。
【００２０】
少なくとも１つの実施形態では、（一以上の）センサーは、放射エネルギー又は光エネルギーに応答して、電気信号を発生させるように構成された一以上の光電池又はフォトダイオードを備え得る。処理装置は、電気信号を介して電力供給され得る。処理装置は、電気信号を解析することにより、例えば、太陽光曝露又は放射線曝露から生じる損傷についての損傷データを決定し得る。
【００２１】
少なくとも１つの実施形態では、（一以上の）センサーは、温度差に応答して電気信号を発生させるように構成された少なくとも１つの熱電素子を備え得る。処理装置は、電気信号を介して電力供給され得る。処理装置は、電気信号を解析することにより、温度差又は熱サイクルから生じる損傷についての損傷データを決定し得る。
【００２２】
少なくとも１つの実施形態では、（一以上の）センサーは、検出されるエネルギーに応答して電気信号を発生させるように構成されたセンサーを備え得る。処理装置は、電気信号を介して電力供給され得る。処理装置は、電気信号を解析することにより、検出されるエネルギーから生じる損傷についての損傷データを決定し得る。
【００２３】
少なくとも１つの実施形態では、操作サブシステムは、特定のイベントもしくは条件を相関させ、又はそれらによって生じる狭帯域内で動作するように調整され得る。特定の品目の振動が、放射線イベント又は太陽光イベント、熱イベントなどによって作動され、又は操作され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本開示の実施形態による、乗り物を例示するブロック図である。
【図２】本開示の実施形態による、センサー組部品を例示する概略的ブロック図である。
【図３】本開示の実施形態による、損傷解析システムに接続されたセンサー組部品を例示する概略的ブロック図である。
【図４】本開示の実施形態による、乗り物の操作部分組立品の残存寿命を決定する方法を例示する流れ図である。
【図５】本開示の実施形態による、センサー組部品を例示する概略的ブロック図である。
【図６】本開示の実施形態による、センサー組部品を例示する概略的ブロック図である。
【図７】本開示の実施形態による、航空機を例示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本開示において示す各図は、提示する実施形態の一態様の変形を示すものであり、差異だけを詳細に論じる。
【００２６】
以上の概要、ならびに、以下のいくつかの実施形態の詳細な説明は、添付の図面と併せて読めば、よりよく理解されるであろう。本明細書で使用する場合、「ａ」又は「ａｎ」という語に続く、単数形で記載される要素又はステップは、複数のそれらの要素又はステップの除外が明記されない限り、複数のそれらの要素又はステップを除外するものではないと理解すべきである。更に、「一実施形態」という場合、それは、やはり記載される特徴を組み込んでいる追加的な実施形態の存在を除外するものとして解釈されることを意図するものではない。更に、そうでないと明記されない限り、特定の特性を有する一以上の要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」又は「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、その特性を有しない追加的な要素を備え得る。
【００２７】
本開示の実施形態は、乗り物の操作サブシステムの有効残存寿命を評価するためのシステム及び方法に関する。操作サブシステムは、乗り物の電子機器又はハードウェアシステムとし得る。操作サブシステムの一部分にはセンサー組部品が固定され得る。センサー組部品は、操作サブシステムが受ける、振動エネルギー、熱サイクル、又は放射線曝露によって生じるような、損傷を検出するように構成されている。センサー組部品は、自己充電し、それによって、分離した別個の電源を使用せずに、それ自体の電力を提供し得る。センサー組部品は、操作サブシステムが受ける損傷に関連するデータを生成するように構成されている。データは、センサー組部品又は損傷解析システムによって、操作サブシステムにおける残りの有効寿命の量を決定するのに使用され得る。
【００２８】
本開示の実施形態は、商用ジェット機や軍用ジェット機といった航空機の一以上の操作サブシステムの有効残存寿命を決定するのに使用され得る。例えば、本開示の実施形態は、航空機及び／又は操作サブシステムの稼働履歴全体にわたって、航空機の操作サブシステムの有効寿命を評価するためのシステム及び方法を提供する。本開示の実施形態は航空機と共に使用され得るが、説明するシステム及び方法は、陸上車両（例えば、自動車、機関車、ＬＲＴ（ｌｉｇｈｔ  ｒａｉｌ  ｔｒａｉｎ）、建設車両、戦車など）、船、潜水艇、及び大型船、航空宇宙機などといった様々な他の乗り物でも使用され得る。
【００２９】
本開示の実施形態は、操作サブシステム内又は操作サブシステム上へ向けられるエネルギーを検出するように構成され得るセンサー組部品を提供する。エネルギーは、操作サブシステム内又は操作サブシステム上へ向けられる内部エネルギー又は外部エネルギーとし得る。例えば、エネルギーは、操作サブシステムの外部で発生し、操作サブシステム内又は操作サブシステム上へ向けられ得るという点で、外部であり得る。外部エネルギーの例には、操作サブシステムの外部の発生源から向けられる振動エネルギー及び衝撃エネルギーが含まれる。別の例として、エネルギーは、操作サブシステムの内部で発生し、操作サブシステム内又は操作サブシステム上へ向けられ得るという点で、内部であり得る。内部エネルギーの例には、操作サブシステム内で発生する振動エネルギー及び衝撃エネルギーが含まれる。
【００３０】
振動エネルギーは、例えば、操作サブシステム内で共振を生じさせ得る振動周波数を有する、航空機の動きによって発生するような力を備え得る。衝撃エネルギーは、それだけに限らないが、落下物、火工品イベント、共振増強、絶縁底打ち（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｂｏｔｔｏｍｉｎｇ  ｏｕｔ）などを備える任意の過渡エネルギーが含まれ得る。衝撃エネルギーは、例えば、振動エネルギーの形であってもよく、逆もまた同様である。
【００３１】
本開示の実施形態は、例えば、ハードウェア及びソフトウェアを備えるリモート・モニタリング・コンピューターといった、リモートのデバイス、システムなどへ、操作サブシステムに関する電気的状況信号を出力し得るセンサー組部品を提供する。センサー組部品は、センサー組部品内に記憶されたデータを受け取り、解析し得る、手持ち式機器といった分離した別個の機器へ通信可能に接続され得る。
【００３２】
図１に、本開示の実施形態による乗り物１０のブロック図を例示する。乗り物１０は、例えば、商用ジェット機や軍用ジェット機といった航空機とし得る。あるいは、乗り物１０は、陸上車両、船又は水上の乗り物、航空宇宙機などであってもよい。
【００３３】
乗り物１０は、乗り物１０の全体にわたって、乗り物１０上に、又は乗り物１０内に位置する複数の操作サブシステム１２を備える。乗り物１０は、３つの操作サブシステム１２を有するものとして図示されているが、乗り物１０は、図示されているよりも多い、又は少ない操作サブシステム１２を備え得る。各操作サブシステム１２は、電子機器又はハードウェアサブシステムであってよい。例えば、乗り物１０が航空機である場合、操作サブシステム１２は、レーダーシステム、油圧システム、空気圧システム、飛行制御システム、航法システム、一以上の通信システム、生命維持装置、（ミサイル誘導システムといった）兵器運搬システムなどを備え得る。例えば、乗り物１０が自動車である場合、操作サブシステム１２は、燃料モニタリングシステム、タイヤ空気圧モニタリングシステム、ナビゲーションシステム、エンジン制御システムなどを備え得る。手短にいうと、操作サブシステム１２は、モニターされるべき耐用寿命を有する任意のシステム、ハードウェア、装置などを備え得る。耐用寿命は、操作サブシステムが損傷を受けると減り、損傷は、（操作サブシステム内へ加えられ、伝えられ、又はそれ以外に向けられる）振動エネルギーから、そうした振動エネルギーの時間又は持続期間に関連して決定され得る。
【００３４】
各操作サブシステム１２にはセンサー組部品１４が固定されている。センサー組部品１４は、操作部分組立品の表面と面一に、又はほぼ面一に取り付けられ得る。任意選択で、センサー組部品１４は、操作部分組立品の表面と面一に、又はほぼ面一に取り付けられなくてもよい。センサー組部品１４は、センサー組部品１４のハウジングから外に向かって配線などが延在しないような自立型であってよい。任意選択で、センサー組部品１４は、操作サブシステム１２の一以上の位置内に、又はそれらの位置の表面に含まれていてもよい。少なくとも１つの実施形態では、センサー組部品１４は、高ひずみエネルギーの影響を受けやすい操作サブシステム１２の領域内又は領域上に配置され、他方、センサー組部品１４の処理装置は、低ひずみエネルギーの領域に配置され得る。
【００３５】
センサー組部品１４は、操作サブシステム１２の外表面へしっかりと固定して取り付けられ得る。例えば、センサー組部品１４は、操作サブシステム１２の外表面へ接合されてもよい。センサー組部品１４を操作サブシステム１２へ直接接合することによって、センサー組部品１４は、操作サブシステム１２へ加えられる振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギーを十分に捕捉することができる。センサー組部品１４と操作サブシステムとの間のしっかりとした接合により、加えられる振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギーの減衰が無くなり、最小化され、あるいは低減され、それによって、センサー組部品１４が、操作サブシステム１２へ加えられる振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギーを正確に検出することが可能になる。センサー組部品１４を操作サブシステム１２の外表面にしっかりと固定することによって、センサー組部品１４は、操作サブシステム１２を変更せずに、操作サブシステム１２へ迅速に、容易に接続され得る。よって、センサー組部品１４が、単に、操作サブシステム１２に固定され得るということだけで、どんな操作サブシステム１２も、センサー組部品１４の使用によって、迅速に、容易にモニターされ得る。あるいは、センサー組部品１４は、接着剤、留め具などによって、内部であれ外部であれ、操作サブシステム１２の任意の面に取り付けられ得る。
【００３６】
センサー組部品１４は、操作サブシステム１２に対して生じる損傷を検出するように構成されている。例えば、センサー組部品１４は、操作サブシステム１２内へ加えられる振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギーを経時的に検出し、損傷に関連するデータを記憶するように構成されている。記憶されたデータは、操作サブシステム１２の残存耐用寿命を決定するのに使用され得る。
【００３７】
少なくとも１つの実施形態では、センサー組部品１４は、操作部分組立品１２の電子機器筐体内に組み込まれ、それによって、環境保護を提供し、センサー組部品１４が、既知のシステム障害のモード又は振動数に合わせて較正されることを可能にし得る。例えば、センサー組部品１４は、操作部分組立品１２の（振動エネルギーの影響を特に受けやすい）電子マザーボードに直接取り付けられ、電子マザーボードの位置における振動をモニターし得る。
【００３８】
図２に、本開示の実施形態による、センサー組部品１４の概略的ブロック図を例示する。センサー組部品１４は、エネルギー発生電源２０及び／又は処理装置２２と電気的に連通する圧電セラミックセンサー１８を備え、あるいは支持する筐体又はハウジング１６を備え得る。処理装置２２は、メモリ２４を備え、あるいは、メモリ２４と通信し得る。処理装置２２には入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポート２６が接続し得る。処理装置２２は、寿命表示器２８とも通信し得る。
【００３９】
圧電セラミックセンサー１８といった圧電セラミック部材、圧電セラミック素子、もしくは圧電セラミックデバイスは、圧電セラミックウェーハ、圧電セラミック板、圧電セラミックディスクなどであり、又はそうした部材を備え得る。圧電セラミックセンサー１８は、振動エネルギーといった圧電セラミックセンサー１８内で加えられる力を検出し、検出される力を電荷に変換するように構成されている。例えば、圧電セラミックセンサー１８は、圧電セラミックセンサー１８内へ伝えられ、加えられ、又はそれ以外に向けられる振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギー３０に応答して圧電セラミックセンサー１８が変形すると、電圧を発生し得る。圧電セラミックセンサー１８は、振動によって誘起されたたわみによって電気信号を発生させ得る。発生した電気信号、例えば電圧などは、センサー組部品１４に電力供給するのに使用され得る。そのため、振動エネルギー３０が、圧電セラミックセンサー１８内へ（従って、その上にセンサー組部品１４が固定されている操作部分組立品１２へ）伝えられ、加えられ、又はそれ以外に向けられると、圧電セラミックセンサー１８において振動によって誘起されたたわみが生じ、電圧といった電気信号が、圧電セラミックセンサー１８からエネルギー発生電源２０及び／又は処理装置２２へ受け渡される。圧電セラミックセンサー１８によって発生する電気信号は、センサー組部品１４に電力供給する。よって、センサー組部品１４は、電池といった分離した別個の電源を必要としない。
【００４０】
エネルギー発生電源２０は、圧電セラミックセンサー１８から電気信号を受け取る一以上のコンデンサー、整流器、誘導子などであり、又はそれらを備え得る。一般に、エネルギー発生電源２０は、安定した電圧で直流を送り出す任意の回路であり、又はそうした回路を備え得る。例えば、エネルギー発生電源２０は、スイッチング電源、バック／ブーストコンバーター、線形整流器、単純整流器及び／又は全波整流器、電圧を安定化するためのフィルタコンデンサーを備える整流器などであり、又はそれらを備え得る。エネルギー発生電源２０は、圧電セラミックセンサー１８から受け取られる電気信号を、処理装置２２を作動させ、処理装置２２に電力供給するのに使用される安定した電圧へと変換し得る。あるいは、センサー組部品１４は、エネルギー発生電源２０を含まなくてもよい。代わりに、（加えられる振動エネルギー３０に応答して）圧電セラミックセンサー１８によって発生する電気信号は、処理装置２２へ直接受け渡され、処理装置２２に、従ってセンサー組部品１４に直接電力供給してもよい。
【００４１】
圧電セラミックセンサー１８からの発生した電気信号がセンサー組部品１４に電力供給する際に、処理装置２２は、電気信号を解析することにより、振動エネルギー３０によって生じた損傷の程度を決定する。よって、圧電セラミックセンサー１８によって発生する電気信号は、センサー組部品１４に電力供給し得ると同時に、処理装置２２によって解析されて損傷データを決定し得る。例えば、損傷は、振動エネルギー３０の大きさ、及び振動エネルギー３０の時間又は持続期間の関数とし得る。処理装置２２は、メモリ２４内に、振動エネルギー３０によって生じた検出された損傷を記憶し、検出された損傷に関連するデータを記憶し得る。メモリ２４は、センサー組部品１４が固定されている操作部分組立品１２の全寿命データ及び残存寿命データも記憶し得る。処理装置２２は、残存寿命データを、損傷データ及び全寿命データに応じて決定し得る。例えば、処理装置２２は、検出された損傷に関連するデータ（例えば、損傷データ）を全寿命データと比較することにより、操作部分組立品１２が振動エネルギー３０の影響を受けた後の操作部分組立品１２の残存寿命を決定し得る。例えば、残存寿命データは、寿命データから損傷データを差し引いたもの（又は寿命データに損傷データを加えたもの）、損傷データを寿命データで割ったもの（又は寿命データに損傷データを掛けたもの）などとして決定され得る。処理装置２２は、残存寿命データをメモリ２４に記憶し得る。
【００４２】
操作部分組立品１２の全寿命は、経験的に決定され得る。例えば、操作部分組立品１２の全寿命は、特定の種類の操作部分組立品についての予備知識、データ、統計などによって決定され得る。任意選択で、例えば、製造者が、特定の種類の操作部分組立品の全寿命の知識に基づいて、操作部分組立品の全寿命を事前設定してもよい。
【００４３】
処理装置２２は、Ｉ／Ｏポート２６を介して、ハードウェア及びソフトウェアを備える分離した別個のコンピューティング機器といった損傷解析システムと、有線又は無線で通信し得る。例えば、人が、Ｉ／Ｏポート２６を介して処理装置２２へ（パーソナルコンピューター又はノートブックコンピューター、タブレット、スマートフォン、スマート機器といったなどといった）コンピューティング機器を接続することによって、メモリ２４内の記憶された残存寿命データを取得してもよい。メモリ２４内に記憶されたデータは、その場合、分離した別個のコンピューティング機器によって取得され得る。
【００４４】
処理装置２２は、一以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ−、集積回路などを備え得る処理装置といった、一以上の制御ユニット、回路などであり、又はそれらを備え得る。メモリ２４は、不揮発性メモリ、ランダム・アクセス・メモリなどであり、又はそれらを備え得る。メモリ２４は、データ記憶に使用される任意の適切なコンピューター可読媒体を備え得る。コンピューター可読媒体は、処理装置２２によって解釈され得る情報を記憶するように構成されている。情報は、データであってよく、又は、マイクロプロセッサもしくは処理装置２２内の他のそうした制御ユニットに、ある機能及び／もしくはコンピューター実装方法を実行させる、ソフトウェアアプリケーションといったコンピューター実行可能命令の形を取ってもよい。コンピューター可読媒体は、コンピューター記憶媒体及び通信媒体を備え得る。コンピューター記憶媒体は、コンピューター可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータといった情報の記憶のための任意の方法又は技術で実装される、揮発性媒体及び不揮発性媒体、取り外し可能媒体及び取り外し不能媒体を備え得る。メモリ２４及び／又はコンピューター記憶媒体は、それだけに限らないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、もしくは他の固体メモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、もしくは他の光記憶、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶もしくは他の磁気記憶デバイス、又は、所望の情報を記憶するのに使用され、処理装置２２の構成要素によってアクセスされ得る任意の他の媒体を備え得る。
【００４５】
処理装置２２は、表示器２８を利用して、センサー組部品１４が固定されている操作サブシステム１２の残存寿命を表示し得る。例えば、表示器２８は、発光ダイオード（ＬＥＤ）といったライトであってよい。操作サブシステム１２の残存寿命が、最大限から比較的最大限に近い残存寿命を表示するある範囲内にある場合、表示器２８は、緑といった第１色の光を発し得る。操作サブシステム１２の残存寿命が、比較的最大限に近い寿命より少ないが、低寿命より多い場合、表示器は、黄色といった第２色の光を発し得る。操作サブシステム１２の残存寿命が低レベルである場合、表示器は、赤といった第３色の光を発し得る。
【００４６】
あるいは、表示器２８は、様々な他の種類の視覚的、又は聴覚的表示装置であってよく、それらの装置は、動作するのに電力を利用してもしなくてもよい。例えば、表示器は、処理装置２２が寿命レベル変化を決定すると、（プラスチックシートや紙のシートといった）シートに穴を開け、又はそれ以外に印を付けるように構成されたスタンプ又はピンを含んでいてよい。例えば、全寿命では、シートは、いかなる穴も穿孔も含まなくてよい。処理装置２２が、全寿命より少ない中間寿命レベルを決定すると、処理装置２２は、次いで、スタンプ又はピンを作動させて、１つの穴又は印でシートに穴を開け、又はそれ以外に印を付ける。よって、たとえセンサー組部品１４に電力供給すべき振動エネルギー３０が存在しない場合でさえも、シートは、やはり、穴、印、又は穿孔などを示す。低寿命の閾値に達すると、処理装置２２は、スタンプ又はピンを作動させて、追加の穴を開け、又は印を付ける。
【００４７】
図１及び図２を参照すると、乗り物１０が動作しているときに、乗り物１０は、振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギー３０を受ける。振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギー３０は、各操作サブシステム１２内へ加えられ、伝えられ、又はそれ以外に向けられ、操作サブシステム１２に取り付けられたセンサー組部品１４によって検出される。圧電セラミックセンサー１８は、振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギー３０を、センサー組部品１４に電力供給するのに使用される電気信号へ変換する。処理装置２２は、振動の大きさ及び持続期間の関数とし得る電気信号を受け取って、結果として生じる操作サブシステム１２への損傷を解析し、振動エネルギー３０に関する損傷データを出力する。処理装置２２は、損傷データを、メモリ２４内に記憶された全寿命データ（例えば、操作サブシステム１２が持ちこたえ、まだ適正に機能し得る累積損傷量に関連するデータ）と比較することにより、操作サブシステム１２の残存寿命を決定し得る。乗り物１０の動作が停止されると、乗り物１０はそれ以上振動エネルギー３０を受けなくなり得る。そのため、センサー組部品１４は、電源を切り、センサー組部品１４が振動エネルギーを検出せず、損傷データを記憶しなくなる活動停止状態に入る。このように、センサー組部品１４は、振動エネルギーを自動的に検出し、人間のオペレーターからのいかなる介入もなしで損傷データを決定する。その場合、保守オペレーターは、センサー組部品１４を定期的に検査して、例えば、記憶された損傷データ及び残存寿命データにアクセスし得る。少なくとも１つの実施形態では、保守オペレーターは、センサー組部品１４に電力を提供する手持ち式プローブを接続し、センサー組部品１４からプローブへデータが転送され得るようにデータインターフェースを接続し得る。データが転送された後で、オペレーターは、センサー組部品１４からプローブを取り外してよい。
【００４８】
注目すべきことに、操作部分組部品１２のいずれも、追加試験なしで、乗り物内で、又は異なる乗り物へ移動され得る。センサー組部品１４は、人が操作部分組立品の移動を追跡し、かつ／又は追加試験を実行することを必要とせずに、各操作部分組立品１２の残存寿命を自動的にモニターする。センサー組部品１４は、正確に、外部パラメータから独立して、損傷データを取得、報告する。センサー組部品１４は、無期限の有効期間を有する。というのは、センサー組部品１４は、電池といった、分離した別個の電源を含まないからである。代わりに、各センサー組部品１４は、センサー組部品１４（及び操作部分組立品１２）内へ加えられ、伝えられ、又はそれ以外に向けられる振動エネルギー３０に応答して、圧電セラミック素子によって発生する電気信号を介して自動的に電力供給される。
【００４９】
上記のように、センサー組部品１４は、損傷データを、操作部分組立品１２の全寿命に関するデータ（例えば全寿命データ）に関して比較することにより、操作部分組立品１２の残存寿命を指示する残存寿命データを決定し得る。全寿命データは、メモリ２４に記憶され得る。全寿命データを決定する方法の例を以下に示す。
【００５０】
全寿命データを定義するために振動又は衝撃に基づいて基準が確立され得る。全寿命データは、閾値に関するデータ、又はある期間にわたるある損傷量に関する評価とすることができる。例えば、全寿命データは、操作部分組立品が持ちこたえるように構成され、又は設計され得る最大累積損傷量であってもよい。少なくとも１つの実施形態では、センサー組部品１４は、振動及び衝撃認定試験の間、操作部分組立品１２に固定され、異なる大きさのビンにデータを記録するように構成され得る。試験中の記録データは、全寿命データを確立するのに使用され得るベースライン又は閾値レベルとして使用され得る。
【００５１】
少なくとも１つの実施形態では、全寿命データは、全寿命決定解析に基づくものとし得る。例えば、有限要素モデルを実行して、意図される取り付け箇所における操作部分組立品１２の一以上の構成要素の固有振動数が評価され、解析的寿命が、特定の閾値を超えない損傷レベルとして確立され得る。例えば、最大損傷レベルが設定され、全寿命データとして記憶され得る。損傷データが記録されない場合、センサー組部品１４の処理装置２２は、操作部分組立品１２が最大限の残存寿命を有すると決定し得る。最大損傷レベルに達すると、処理装置２２は、操作部分組立品１２の残存寿命がゼロであると決定し得る。
【００５２】
少なくとも１つの実施形態では、操作部分組立品の全寿命が、製造者によって事前設定され、かつ／又は事前決定され得る。事前設定された全寿命又は事前決定された全寿命は、センサー組部品１４のメモリ内に、全寿命データとして記憶され得る。
【００５３】
センサー組部品１４は、操作部分組立品１２（その電子機器や構造体など）が、既知の能力閾値を超える振動及び／又は衝撃の影響を受けたかどうか判定するために、静的に、又は概ね静的なやり方で使用され得る。センサー組部品は、保守要員によって定例点検中に観測され得る、上記のような残存寿命表示を表示し得る。あるいは、センサー組部品は、乗り物１０の搭載コンピューターと通信し、乗り物１０の運転者及び／又は保守要員へ、例えば、有線又は無線接続を介して、残存寿命データを能動的に伝達してもよい。
【００５４】
各センサー組部品１４は、疲労損傷係数も決定し、記憶し得る。処理装置２２は、個々の振動ピーク値を、メモリ２４内に記憶されたデータビンへ記憶することによって、疲労損傷係数を決定し得る。例えば、１Ｇの衝撃エネルギー又は振動エネルギーは、処理装置２２によってカウントされ、メモリ２４の第１データビンに記憶され得る。１Ｇから２Ｇまでの衝撃エネルギー又は振動エネルギーは、処理装置２２によってカウントされ、メモリ２４の第２データビンに記憶され得る。処理装置２２は、様々な力のレベルの様々な振動エネルギーをカウントし、メモリ２４内の複数のデータビンに記憶し得る。記憶されたデータピーク、例えば、分離した別個のデータビンに記憶された様々な力のレベルの衝撃エネルギー又は振動エネルギーは、操作サブシステム１２の耐用期間中ずっと保存され得る。残存寿命データは、その場合、全寿命の認定、又は解析的に定義された定義に基づいて調整され得る。
【００５５】
一実施形態では、式（１）に示すように、マイナー累積疲労仮説（Ｍｉｎｅｒｓ  Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ  Ｆａｔｉｇｕｅ  Ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ）を使用して残存寿命データが決定され得る。
消費された寿命の％＝［ビン１において発生したサイクル数／ビン１において許容されるサイクル数＋…］＊１００    式（１）
【００５６】
少なくとも１つの他の実施形態では、各データビンに累積された損傷が、特定のレベルまで圧縮され得る。例えば、
Ｗｍ１Ｔ１＝Ｗｍ１Ｔ１    式（２）
式中、Ｗは、所与のビン内のエネルギーを表し、Ｔは、そのビンにおいて消費された時間、すなわちサイクル数を表す。Ｍは、材料依存の圧縮定数である。式（２）によって、個々の損傷ビンは、認定試験レベルといった任意のレベルまで圧縮され、次いで、以下のように認定時間と比較され得る。
消費された寿命の％−［認定レベルで発生した時間／認定試験の時間］＊１００    式（３）
【００５７】
式（１）〜式（３）は、残存寿命データを計算する方法の例を表している。様々な他の式及び方法が使用され得る。例えば、上記のように、残存寿命データは、全寿命データから損傷データを差し引くことによって決定されてもよい。あるいは、残存寿命データは、損傷データを全寿命データで割ることによって、又は、残存寿命データに全寿命データを掛けることによって決定されてもよい。
【００５８】
各センサー組部品１４は、操作サブシステム１２がいつ状態を変更するか決定するのにも使用され得る。例えば、構造体において成長するクラックは、一般に、その構造体の固有振動数を下げる。センサー組部品１４は、固有振動数の変化を検出し、変化する固有振動数を変化するデータとして記憶し得る。変化するデータは、例えば、操作サブシステム１２の未解決の障害を決定するのに使用され得る。別の変化する状態の例は、所定の振動数で応答する絶縁された装置とし得る。センサー組部品１４は、絶縁システムの健全性を評価し、絶縁システムの振動数シフトが絶縁装置の障害を表示する場合、パイロット又は保守要員に通知するのに使用され得る。
【００５９】
本開示の実施形態は、操作部分組立品１２の残存寿命を決定するために操作部分組立品１２に取り付けられるセンサー組部品１４を提供する。操作部分組立品１２の残存寿命が、事前設定された全寿命データ又は事前決定された全寿命データより少ない場合、保守要員は、操作部分組立品１２を取り外すよう警告され得る。同様に、記憶された残存寿命データが、操作部分組立品１２の寿命が予期されたよりも速く減っていることを表示する場合には、保守要員は、操作部分組立品１２の実装特性を変更し、又は、操作部分組立品１２を隔離し、もしくは交換し得る。
【００６０】
多くの航空機は、意図される耐用寿命を超えて飛行する。本開示の実施形態は、航空機の、搭載電子システムといった、あらゆる操作サブシステムの工学的評価を可能にする。個々の電子機器はかなりの寿命が残存していることを示すが、他の部分は、航空機の予期される寿命よりも長い寿命に適合するよう手直しを必要とする場合もある。センサー組部品１４によって提供されるデータを用いて、電子機器は、費用のかさむ通し番号及び機体番号の追跡なしで、定量的に評価され得る。
【００６１】
図３に、本開示の実施形態による、損傷解析システム４０に接続されたセンサー組部品１４の概略的ブロック図を例示する。損傷解析システム４０は、センサー組部品１４のＩ／Ｏポートに接続して、（操作部分組立品１２に取り付けられている）センサー組部品１４から、記憶された損傷データ、残存寿命データなどを受け取ることができる。損傷解析システム４０は、有線接続又は無線接続を介してセンサー組部品１４と通信し得る。
【００６２】
損傷解析システム４０は、センサー組部品１４から取得されるデータを記憶する、手持ち式スマートフォン又はスマート機器、ラップトップコンピューターなどといった携帯式機器であり、又はそうした携帯式機器を備え得る。例えば、損傷解析システム４０は、保守要員によって使用される手持ち式機器であってもよい。少なくとも１つの実施形態では、損傷解析システム４０は、記憶された力のデータ（例えば、各ビンに記憶された発生したＧピークデータ）といった、生データを受け取り、その生データによって、操作部分組立品の残存寿命及び／又は操作部分組立品への疲労損傷を決定し得る。任意選択で、損傷解析システム４０は、データを解析することにより、残存寿命及び／又は疲労損傷を決定する中央コンピューターと通信してもよい。
【００６３】
損傷解析システム４０がセンサー組部品１４からデータを受け取った後で、損傷解析システム４０は、センサー組部品１４から切断され得る。このように、保守要員は、操作部分組立品１２の状況を定期的に検査し得る。また保守要員は、センサー組部品１４を再プログラムし、操作部分組立品１２の構成要素の分解修理もしくは交換後に有効寿命をリセットし、又は操作部分組立品１２の機能を追加、削除、もしくは変更してもよい。
【００６４】
図４に、本開示の実施形態による、乗り物の操作部分組立品の残存寿命を決定する方法の流れ図を例示する。方法は５０から開始し、５０で、乗り物の操作サブシステムの全寿命が決定される。例えば、全寿命は、操作サブシステムの製造者によって決定された事前決定された数字又は事前設定された数字であってよい。任意選択で、全寿命は、例えば、操作部分組立品の試験段階において、実験的に、又は解析的に決定されてもよい。次に、５２で、操作サブシステムの全寿命に関する全寿命データが、操作サブシステムに固定されたセンサー組部品のメモリに記憶される。
【００６５】
５４で、センサー組部品が振動エネルギーを検出しているかどうかが判定される。センサー組部品が振動エネルギーを検出する場合には、振動エネルギーは、操作部分組立品内へ加えられており、又はそれ以外に向けられている。センサー組部品が振動エネルギーを検出していない場合、５６で、乗り物は、目下、動作しておらず、５８で、センサー組部品は活動停止している。しかし、センサー組部品が振動エネルギーを検出している場合、６０で、センサー組部品は、センサー組部品内の圧電セラミックセンサーによって発生する電気信号を介して自動的に電力供給される。６２で、圧電セラミックセンサーによって発生する電気信号（注目すべきことに、センサー組部品に電力供給するのに使用されるのと同じ電気信号）の解析によって、操作部分組立品への損傷が検出される。６４で、操作部分組立品の残存寿命が、損傷データ及び全寿命データに応じて決定される。次いで、工程は５４に戻る。
【００６６】
図５に、本開示の実施形態による、センサー組部品７０の概略的ブロック図を例示する。センサー組部品７０は、図１に示すセンサー組部品１４と同様のものである。加えて、センサー組部品７０は、処理装置２２と通信する温度センサー７２も備え得る。温度センサー７２は、センサー組部品７０、及び／又はセンサー組部品７０が固定されている操作部分組立品の温度を検出するように構成された、アナログもしくはディジタルの温度計、サーモスタットなどであってよい。温度センサー７２は、操作部分組立品内の温度を検出するために、操作部分組立品の一部分に挿入されるように構成された（温度感知末端部といった）延長部分を備え得る。
【００６７】
処理装置２２は、温度データを受け取り、温度データをメモリ２４内に記憶する。温度データ及び損傷データは、操作部分組立品の残存寿命を決定するのに使用され得る。例えば、処理装置２２は、残存寿命データを、損傷データ、温度データ、及び全寿命データに応じて決定し得る。
【００６８】
処理装置２２は、上述のように、振動エネルギーに応答して電気信号を発生させることによって、圧電セラミックセンサーがセンサー組部品７０に電力供給するときに、電源投入され、温度データを受け取るように構成され得る。しかし、注目すべきことに、乗り物が動作していないときにも、乗り物は、やはり、有害な温度の影響を被り得る。よって、温度センサー７２及び／又は処理装置２２は、たとえセンサー組部品７０が振動エネルギー３０の影響を受けていないときでさえも、温度データを受け取り、そうしたデータをメモリ２４に記憶するために処理装置２２にエネルギーを提供する、一以上の電池、一以上の熱電半導体素子、一以上のフォトダイオード、一以上の太陽電池などといった電源７４に動作可能に接続され得る。例えば、熱電半導体素子は、温度差によって発電し得る。あるいは、センサー組部品７０は、電源を含まなくてもよい。
【００６９】
図６に、本開示の実施形態による、センサー組部品８０の概略的ブロック図を例示する。センサー組部品８０は、センサー組部品８０が圧電セラミックセンサーを含まないことを除いて、図２に示すセンサー組部品１４と同様のものである。代わりに、センサー組部品８０は、電源８２（例えば、電池や乗り物の電源への接続インターフェース）、及び加速度計８４を備え得る。電源８２は、センサー組部品８０を動作させるために処理装置２２へ電力を提供する。加速度計８４は、センサー組部品８０へ加えられる振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギー３０を検出するのに使用される。
【００７０】
図１〜図６を参照すると、少なくとも１つの実施形態では、（一以上の）センサーは、放射エネルギー又は光エネルギーに応答して電気信号を発生させるように構成された一以上の光電池又はフォトダイオードを備え得る。処理装置は、電気信号を介して電力供給され得る。処理装置は、電気信号を解析することにより、例えば、太陽光曝露又は放射線曝露から生じる損傷についての損傷データを決定し得る。
【００７１】
少なくとも１つの実施形態では、（一以上の）センサーは、温度差に応答して電気信号を発生させるように構成された少なくとも１つの熱電素子を備え得る。処理装置は、電気信号を介して電力供給され得る。処理装置は、電気信号を解析することにより、温度差又は熱サイクルから生じる損傷についての損傷データを決定し得る。
【００７２】
少なくとも１つの実施形態では、（一以上の）センサーは、検出されるエネルギーに応答して電気信号を発生させるように構成されたセンサーを備え得る。処理装置は、電気信号を介して電力供給され得る。処理装置は、電気信号を解析することにより、検出されるエネルギーから生じる損傷についての損傷データを決定し得る。
【００７３】
少なくとも１つの実施形態では、操作サブシステムは、特定のイベントもしくは条件を相関させ、又はそれらによって生じる狭帯域内で動作するように調整され得る。特定の品目の振動が、放射線イベント又は太陽光イベント、熱イベントなどによって作動され、又は操作され得る。
【００７４】
図７に、本開示の実施形態による、航空機１００の斜視図を例示する。航空機１００は、複数の操作サブシステム１０２を備える乗り物の例である。航空機１００は、胴体１０４を備える。操作サブシステム１０２は、胴体１０４全体にわたって配置され得る。操作サブシステム１０２は、翼部１０８、尾部１１０などを備える、航空機１００の様々な領域にも配置され得る。各操作サブシステム１０２にはセンサー組部品１０６が固定され得る。
【００７５】
上述のように、本開示の実施形態は、乗り物の操作部分組立品の残存寿命を決定するためのシステム及び方法を提供する。センサー組部品は、操作部分組立品にしっかりと取り付けられ、操作部分組立品内へ加えられ、伝えられ、又はそれ以外に向けられる振動エネルギーを検出し得る。センサー組部品は、振動エネルギーの検出によって発生する電気信号を介して自動的に電力供給され得る。センサー組部品は、発生した電気信号、又は振動検出構成要素（例えば、圧電セラミック、加速度計など）から受け取られる他のそうした信号によって、操作部分組立品への損傷を決定する。センサー組部品は、操作部分組立品の残存する全寿命を決定するために、損傷データを全寿命データに関連して解析し得る。
【００７６】
センサー組部品は自己充電式とし得る。すなわち、センサー組部品は、電池といった、分離した別個の電源を含まなくて、又は利用しなくてよい。センサー組部品は、操作部分組立品に固定された独立型ユニットであってよい。センサー組部品は、センサー組部品が検出する振動エネルギー及び／又は衝撃エネルギーを介してそれ自体の電力を発生させ得る。
【００７７】
センサー組部品は、センサー組部品が固定されている操作部分組立品の動作健全性に関連する様々な側面を検出するのに使用される、圧電素子、温度センサー、トルクセンサー、ひずみゲージ、圧力センサー、磁界センサー、差動可変リラクタンストランスデューサー、線形可変差動変圧器、放射線センサー、フォトセルダイオード又はフォトセルセンサー、熱電半導体素子などといった様々なセンサーを備え得る。様々なセンサーは、例えば、（一以上の）圧電センサーによって発生する電力によって電力供給され得る。
【００７８】
本開示の実施形態は、センサー組部品が、振動エネルギーといった外力の影響を受けるときに、センサー組部品に電力供給する電気信号を発生させることができる圧電セラミック素子を備えるセンサー組部品を提供する。センサー組部品は、電池といった、分離した別個のエネルギー蓄積媒体を含まなくてよい。
【００７９】
更に、本開示は、以下の各項目による実施形態を備える。
項目１．乗り物の本体内に配置された操作サブシステムと、
操作サブシステムに固定されたセンサー組部品であって、（ａ）操作サブシステム内へ向けられる振動エネルギー又は衝撃エネルギーを検出するように構成された少なくとも１つのセンサーと、（ｂ）操作サブシステムへの損傷を、少なくとも１つのセンサーによって検出される振動エネルギー又は衝撃エネルギーの大きさ及び持続期間の一方又は両方に基づく損傷データとして決定するように構成された処理装置と、を備えるものである、センサー組部品と、
を備える乗り物。
【００８０】
項目２．センサー組部品は、処理装置と通信するメモリを更に備え、処理装置は、操作サブシステムの残存寿命を、メモリに記憶された損傷データ及び全寿命データに応じて決定するように構成されている、項目１に記載の乗り物。
【００８１】
項目３．全寿命データは、経験的に決定され、メモリに記憶される、項目２に記載の乗り物。
【００８２】
項目４．全寿命データは、事前設定され、メモリに記憶される、項目２に記載の乗り物。
【００８３】
項目５．少なくとも１つのセンサーは、振動エネルギー又は衝撃エネルギーに応答して電気信号を発生させるように構成された圧電セラミックセンサーを備え、処理装置は、電気信号を介して電力供給され、処理装置は、電気信号を解析することにより、損傷データを決定する、項目１に記載の乗り物。
【００８４】
項目６．センサー組部品は、圧電セラミックセンサーに接続されたエネルギー発生電源を更に備え、エネルギー発生電源は、圧電セラミックセンサーから電気信号を受け取り、処理装置に電力供給する安定した電圧を出力するように構成されている、項目５に記載の乗り物。
【００８５】
項目７．センサー組部品は、損傷解析システムと通信するように構成されている、項目１に記載の乗り物。
【００８６】
項目８．センサー組部品は、操作サブシステムに関する温度を検出するように構成された温度センサーを更に備え、処理装置は、温度センサーから温度データを受け取るように構成されている、項目１に記載の乗り物。
【００８７】
項目９．少なくとも１つのセンサーは、圧電素子、加速度計、温度センサー、トルクセンサー、ひずみゲージ、圧力センサー、磁界センサー、差動可変リラクタンストランスデューサー、又は線形可変差動変圧器のうちの一以上を備える、項目１に記載の乗り物。
【００８８】
項目１０．乗り物の操作サブシステムの残存寿命を決定するように構成されたセンサー組部品であって、
操作サブシステム内へ向けられる振動エネルギー又は衝撃エネルギーを検出するように構成された少なくとも１つのセンサーと、
操作サブシステムへの損傷を、少なくとも１つのセンサーによって検出される振動エネルギー又は衝撃エネルギーの大きさ及び持続期間の一方又は両方に基づく損傷データとして決定するように構成された処理装置と、
処理装置と通信するメモリと、
を備え、処理装置は、操作サブシステムの残存寿命を、少なくとも、メモリに記憶された損傷データ及び全寿命データに応じて決定するように構成されている、センサー組部品。
【００８９】
項目１１．全寿命データは、解析的に決定され、メモリに記憶されるのと、事前設定され、メモリに記憶されるのとのどちらか一方である、項目１０に記載のセンサー組部品。
【００９０】
項目１２．少なくとも１つのセンサーは、振動エネルギー又は衝撃エネルギーに応答して電気信号を発生させるように構成された圧電セラミックセンサーを備え、処理装置及びメモリは、電気信号を介して電力供給され、処理装置は、電気信号を解析することにより、損傷データを決定する、項目１０に記載のセンサー組部品。
【００９１】
項目１３．センサー組部品は、圧電セラミックセンサーに接続されたエネルギー発生電源を更に備え、エネルギー発生電源は、圧電セラミックセンサーから電気信号を受け取り、処理装置に電力供給する安定した電圧を出力するように構成されている、項目１２に記載のセンサー組部品。
【００９２】
項目１４．センサー組部品は、操作サブシステムに関する温度を検出するように構成された温度センサーを更に備え、処理装置は、操作サブシステムの残存寿命を、少なくとも、損傷データ、温度データ、及び全寿命データに応じて決定するように構成されている、項目１２に記載のセンサー組部品。
【００９３】
項目１５．少なくとも１つのセンサーは、圧電素子、加速度計、温度センサー、トルクセンサー、ひずみゲージ、圧力センサー、磁界センサー、差動可変リラクタンストランスデューサー、又は線形可変差動変圧器のうちの一以上を備える、項目１０に記載のセンサー組部品。
【００９４】
項目１６．乗り物の操作サブシステムの残存寿命を決定する方法であって、
乗り物の操作サブシステムの全寿命を決定するステップと、
操作サブシステムの全寿命に関する全寿命データを、操作サブシステムに固定されたセンサー組部品のメモリに記憶するステップと、
センサー組部品の少なくとも１つのセンサーを使用して、操作サブシステム内へ向けられる振動エネルギー又は衝撃エネルギーを検出するステップと、
センサー組部品の少なくとも１つの処理装置を使用して、操作サブシステムへの損傷を、少なくとも１つのセンサーによって検出される振動エネルギー又は衝撃エネルギーの大きさ及び持続期間の一方又は両方に基づく損傷データとして決定するステップと、
操作サブシステムの残存寿命を、少なくとも、メモリに記憶された損傷データ及び全寿命データに応じて決定するステップと
を備える方法。
【００９５】
項目１７．乗り物の操作サブシステムの全寿命を決定するステップは、全寿命を解析的に決定するステップと全寿命を事前設定するステップのどちらか一方を備える、項目１６に記載の方法。
【００９６】
項目１８．振動エネルギー又は衝撃エネルギーに応答して電気信号を発生させるステップと、
電気信号を介して処理装置及びメモリに電力供給するステップと、
処理装置を使用して電気信号を解析することにより、損傷データを決定するステップと
を更に備える、項目１６に記載の方法。
【００９７】
項目１９．操作サブシステムに関する温度を検出するステップを更に備える、項目１６に記載の方法。
【００９８】
項目２０．処理装置を使用して、操作サブシステムの残存寿命を、少なくとも、損傷データ、温度データ、及び全寿命データに応じて決定するステップを更に備える、項目１９に記載の方法。
【００９９】
本明細書で使用する場合、「コンピューター（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）」、「制御ユニット（ｃｏｎｔｒｏｌ  ｕｎｉｔ）」、又は「モジュール（ｍｏｄｕｌｅ）」という用語は、マイクロコントローラ−、縮小命令セットコンピューター（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び、本明細書で記述した機能を実行することのできる任意の他の回路又はプロセッサを用いたシステムを備える、任意のプロセッサベースの、又はマイクロプロセッサベースのシステムを備え得る。上記の例は例示にすぎず、よって、「コンピューター」、「制御ユニット」、又は「モジュール」という用語の定義及び／又は意味をいかなる点においても限定するためのものではない。
【０１００】
コンピューター又はプロセッサは、データを処理するために、一以上の記憶素子に記憶された命令セットを実行する。記憶素子は、望み通りに、又は必要に応じて、データ又は他の情報も記憶し得る。記憶素子は、情報源又は処理機内の物理的記憶素子の形であってよい。
【０１０１】
命令セットは、処理機としてのコンピューター又はプロセッサに、本明細書で述べた主題の様々な実施形態の方法及び工程といった特定の動作を実行するよう命令する様々なコマンドを備え得る。命令セットは、ソフトウェアプログラムの形であってよい。ソフトウェアは、システムソフトウェアやアプリケーションソフトウェアといった様々な形であってよい。更に、ソフトウェアは、別々のプログラムもしくはモジュールの集合体、より大規模なプログラム内のプログラムモジュール、又はプログラムモジュールの一部分の形であってもよい。またソフトウェアは、オブジェクト指向プログラミングの形のモジュラープログラミングも含んでいてよい。処理機による入力データの処理は、ユーザコマンドに応答したものであっても、前の処理の結果に応答したものであっても、別の処理機によって行われる要求に応答したものであってもよい。
【０１０２】
本明細書の実施形態の各図は、一以上の制御ユニット又はモジュールを例示する場合がある。それらの制御ユニット又はモジュールは、本明細書で述べた動作を実行する関連付けられる命令を伴うハードウェア（例えば、コンピューター・ハード・ドライブ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどといった、有形の非一時的なコンピューター可読記憶媒体上に記憶されたソフトウェア）として実装され得る回路モジュールを表すものであることを理解すべきである。ハードウェアは、本明細書で述べた機能を果たすように配線された状態機械回路を備え得る。任意選択で、ハードウェアは、マイクロプロセッサ、プロセッサ、コントローラ−などといった一以上の論理ベースのデバイスを備え、かつ／又はそれらのデバイスに接続された電子回路を備え得る。任意選択で、モジュールは、一以上のフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、（一以上の）マイクロプロセッサ、量子計算装置などといった処理回路を表し得る。様々な実施形態における回路モジュールは、本明細書で述べた機能を果たすために一以上のアルゴリズムを実行するように構成され得る。一以上のアルゴリズムは、流れ図又は方法において明示的に特定されているか否かにかかわらず、本明細書で開示した実施形態の各側面を備え得る。
【０１０３】
本明細書で使用する場合、「ソフトウェア（ｓｏｆｔｗａｒｅ）」及び「ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）」という用語は互換性を有し、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを備える、コンピューターが実行するためのメモリに記憶された任意のコンピュータープログラムを備える。上記メモリの種類は例示にすぎず、よって、コンピュータープログラムの記憶のために使用可能なメモリの種類について限定するものではない。
【０１０４】
最上部の、最下部の、下方の、中央の、横の、水平の、垂直の、前のなどといった、様々な空間的用語及び方向的用語が、本開示の実施形態を記述するのに使用され得るが、そうした用語は、単に、図面に示される向きに対して使用されるにすぎないことが理解される。それらの向きは、上部が下部であり、また逆に下部が上部であり、水平が垂直になるなどといったように、反転され、回転され、又はそれ以外に変更され得る。
【０１０５】
本明細書で使用する場合、タスク又は動作を実行する「ように構成され（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ  ｔｏ）」ている構造体、制限、又は要素は、そのタスク又は動作に対応するように、特に、構造的に形成され、構築され、又は適応している。明確にし、疑いを回避するために、単に、そのタスク又は動作を実行するように変更され得るにすぎない対象物は、本明細書で使用する場合、そのタスク又は動作を実行する「ように構成され」てはいない。
【０１０６】
上述の実施形態（及び／又はその側面）は、相互に組み合わせて使用され得る。加えて、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の主題の教示に対して、特定の状況又は材料を適応させるように、多くの改変が加えられ得る。本明細書で述べた材料の寸法及び種類は、本発明の主題のパラメータを定義するためのものであるが、それらは決して限定するものではなく、例示的実施形態にすぎない。上記説明を吟味すれば、当業者には、多くの他の実施形態が明らかになるであろう。したがって、本発明の主題の範囲は、添付の特許請求の範囲を、添付の特許請求の範囲がそれに対して権利を付与される全範囲の均等物と共に参照して決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」及び「ｉｎ  ｗｈｉｃｈ」という用語は、それぞれ、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」及び「ｗｈｅｒｅｉｎ」という用語の平易な英語の同義語として使用されるものである。更に、添付の特許請求の範囲において、「第１（の）」、「第２（の）」、及び「第３（の）」などの用語は、単に、標識として使用されるにすぎず、それらの対象物に対して数値的要件を課すためのものではない。更に、添付の各請求項の限定は、そうした請求項の限定が、「ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ（（〜する）ための手段）」の後にそれ以上の構造を欠く機能の記述が続く句を明示的に使用するのでない限り、ミーンズ・プラス・ファンクション形式では書かれておらず、米国特許法第１１２条（ｆ）（３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．  §  １１２（ｆ））に基づいて解釈されることを意図するものではない。
【０１０７】
この書面による説明は、例を使用して、本発明の主題のいくつかの実施形態を開示すると共に、当業者が、任意の装置又はシステムを作成、使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含めて、本発明の主題の実施形態を実施すること可能にするものである。本発明の主題の特許可能な範囲は、各請求項によって定義されており、当業者に想起される他の例を備え得るものである。そうした他の例は、それらが各請求項の文言と異ならない構成要素を有する場合、あるいは、それらが各請求項の文言との非実質的な差異を有する均等な構成要素を備える場合には、特許請求の範囲内にあることが意図されるものである。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  乗り物
１２  操作サブシステム
１４  センサー組部品
１６  ハウジング
１８  圧電セラミックセンサー
２０  エネルギー発生電源
２２  処理装置
２４  メモリ
２６  Ｉ／Ｏポート
２８  表示器
３０  振動エネルギー
４０  損傷解析システム
７０  センサー組部品
７２  温度センサー
７４  電源
８０  センサー組部品
８２  電源
８４  加速度計
１００  航空機
１０２  操作サブシステム
１０４  胴体
１０６  センサー組部品
【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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【外国語明細書】
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