本發(fā)明涉及用于確定層壓結構上的環(huán)境效應如力和溫度的層壓結構及系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于層壓結構的傳感器系統(tǒng)。

背景技術：

層壓結構越來越廣泛地被應用于制造物品，例如飛機和其他交通工具或者受益于輕質量卻高強度的材料的設備。這些應用中的層壓結構可能經受各種環(huán)境條件，例如可以以各種方式施加的極大的力和負載以及可以在寬范圍內改變的溫度變化。用于確定或測量這些環(huán)境條件的傳感器被安裝在層壓結構的外表面上。來自這些外部傳感器的數(shù)據(jù)可以被分析以規(guī)劃或估計上述環(huán)境條件在層壓結構內的影響，但是外部傳感器不能提供對層壓結構內部的狀況的直接監(jiān)控。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)一個示例，一種用于層壓結構的傳感器系統(tǒng)可以包括設置在層壓結構的第一層與層壓結構的第二層之間的傳感器組件(assembly)。該層壓結構的第二層被設置在第一層和傳感器組件上。該傳感器組件可以包括第一錨構件以及與第一錨構件間隔開預定距離的第二錨構件。傳感器腔被形成在第一錨構件與第二錨構件之間。該傳感器組件也可以包括感測線路，該感測線路在第一錨構件與第二錨構件之間延伸穿過傳感器腔并穿過第一錨構件和第二錨構件。該感測線路可以包括在傳感器腔內的配置，用于感測層壓結構內的應力、層壓結構內的溫度或溫度變化。該傳感器系統(tǒng)也可以包括第一傳輸管，該第一傳輸管從第一錨構件逆著傳感器腔延伸并且在層壓結構的第一層與層壓結構的第二層之間延伸。該傳感器系統(tǒng)可以額外包括第二傳輸管，該第二傳輸管從第二錨構件逆著傳感器腔延伸并且在層壓結構的第一層與層壓結構的第二層之間延伸。該感測線路也延伸穿過第一傳輸管和第二傳輸管。

根據(jù)另一個示例，一種用于層壓結構的傳感器可以包括第一錨構件和與第一錨構件分隔開預定距離的第二錨構件。該傳感器也可以包括在第一錨構件與第二錨構件之間形成的傳感器腔以及在第一錨構件與第二錨構件之間延伸穿過傳感器腔并穿過錨構件的感測線路。該感測線路可以包括在傳感器腔內的配置，用于感測層壓結構內的應力、層壓結構內的溫度或溫度變化。該傳感器也可以包括第一傳輸管，該第一傳輸管從第一錨構件逆著傳感器腔延伸并且在層壓結構的第一層與層壓結構的第二層之間延伸。該傳感器也可以包括第二傳輸管，該第二傳輸管從第二錨構件逆著傳感器腔延伸并且在層壓結構的第一層與層壓結構的第二層之間延伸。該感測線路也延伸穿過第一傳輸管和第二傳輸管。該感測線路在感測線路上沒有任何張力的情況下延伸穿過第一傳輸管和第二傳輸管，以防止響應于在層壓結構上施加力而在第一傳輸管和第二傳輸管中的感測線路上產生任何應力。

根據(jù)又一個示例，一種感測層壓結構內的應力和溫度中的至少一個的方法可以包括在層壓結構的第一層上提供一對或多對傳感器錨構件。每對傳感器錨構件可以間隔開預定的距離以便在每對傳感器錨構件之間提供傳感器腔。該方法也可以包括在層壓結構的第一層上的每對傳感器錨構件之間提供傳輸管。該方法可以額外包括使感測線路延伸穿過每個傳輸管并且穿過每個傳感器腔。該感測線路在每個傳輸管內的感測線路上沒有任何張力的情況下延伸穿過每個傳輸管，以防止響應于對層壓結構施加力而在傳輸管中的感測線路上產生任何應力。該方法可以進一步包括配置每個傳感器腔內的每個感測線路用于感測層壓結構內的應力、層壓結構內的溫度或溫度變化中的一個。該方法可以額外包括在第一層上沉積層壓結構的第二層。

根據(jù)另一示例或任一前述示例，該傳感器或傳感器組件可以包括應力傳感器?？梢酝ㄟ^第一錨構件和第二錨構件以預設張力將該感測線路保持在傳感器腔內以形成該應力傳感器，其中施加于層壓結構的物理應力導致傳感器腔內的感測線路的預設張力的相應變化。

根據(jù)另一示例或任一前述示例，該傳感器或傳感器組件可以包括熱傳感器。該熱傳感器可以包括設置在傳感器腔內的熱敏板，并且該感測線路的選定部分被附連到熱敏板以形成熱傳感器。該感測線路在沒有任何張力或預定松弛量的情況下從熱敏板分別延伸到第一錨構件和第二錨構件。傳感器腔內的溫度變化導致熱敏板扭曲，這導致對應于溫度或溫度變化的感測線路內的應力。

根據(jù)另一示例或任一前述示例，該感測線路可以包括光纖和導電線中的一種。光信號或者射頻(RF)信號可以被發(fā)送通過感測線路以測量或檢測層壓結構內的應力或者層壓結構內的溫度或溫度變化。

附圖說明

示例的以下詳細描述涉及附圖，這些附圖示出了本公開的具體示例。具有不同結構和操作的其他示例并未脫離本公開的范圍。

圖1是根據(jù)一個示例的用于監(jiān)控層壓結構的內部狀況的傳感器系統(tǒng)示例的示意圖。

圖2是根據(jù)另一個示例的用于監(jiān)控層壓結構的內部狀況的傳感器系統(tǒng)示例的示意圖。

圖3是根據(jù)一個示例的層壓結構的剖視圖，該層壓結構包括被配置為提供傳感器系統(tǒng)的應力傳感器的傳感器組件的示例。

圖4是根據(jù)一個示例的層壓結構的剖視圖，該層壓結構包含被配置為提供傳感器系統(tǒng)的熱傳感器的傳感器組件的示例。

圖5是根據(jù)一個示例的多層層壓結構和被設置在多層層壓結構的不同層中的多個傳感器組件的示例的剖視圖。

圖6是根據(jù)本公開的一個示例用于在層壓結構中提供傳感器系統(tǒng)的方法示例的流程圖。

具體實施方式

示例的以下詳細描述涉及附圖，這些附圖示出了本公開的具體示例。具有不同結構和操作的其他示例并未脫離本公開的范圍。同樣的參考數(shù)字可以在不同附圖中指代相同的元件或部件。

此處使用的某些術語只是為了方便，并不應解釋為對所描述的示例的限制。例如，詞語如“近端”、“遠端”、“頂部”、“底部”，“上部”、“下部”、“左邊”、“右邊”、“水平”、“垂直/豎直”、“向上”、“向下”等等只是描述了如圖中示出的配置或者參考正在描述的附圖的取向而使用的相對位置。因為示例的部件可以以多種不同的取向來定位，所以方向性術語只是用作圖示說明的目的而決不是為了限定。應當理解的是，可以利用其他示例并且可以做出結構變化或邏輯變化而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，以下具體描述并不應從限定的角度來理解，并且本發(fā)明的范圍由隨附的權利要求來限定。

圖1是根據(jù)一個示例用于監(jiān)控層壓結構102的內部狀況的傳感器系統(tǒng)100的示例的示意圖。層壓結構102可以是飛行器的部件的一部分，例如機翼、機身、艙壁或者飛機或其他交通工具的其他部件的一部分。層壓結構102也可以是其他結構的部件的一部分，所述其他結構包括但不必局限于土建結構(例如，建筑物或橋梁)、電子變壓器、發(fā)動機、復合結構、儲油罐、船體或者輪船的其他部件或者其他結構。層壓結構可以包括多層材料，其可以被鍵合在一起以形成一種結構，這種結構相比于單層材料通常強度更大且重量更輕，該單層材料將需要更厚才能達到相同的強度和耐用度。在圖1所示的示例中，層壓結構102包括第一層104和第二層106。在其他示例中，層壓結構102可以包括多于兩層。第二層106用斷線或虛線表示以允許顯示傳感器部件或傳感器組件108以及用于傳感器系統(tǒng)100的感測線路112的傳輸管110。傳輸管110在每個傳感器組件108之間延伸并且在每個終端傳感器組件108a與層壓結構102的邊緣114之間延伸。每個傳感器組件108可以被配置為提供用于感測應力或應變力的應力傳感器，或者用于感測溫度或溫度變化的熱傳感器。下文將參考圖3來描述被配置為提供應力傳感器的傳感器組件108的示例。將參考圖4描述被配置為提供熱傳感器的傳感器組件108的示例。

傳感器系統(tǒng)100可以包括分布在層壓結構102中的預定位置處且在層壓結構102的第一層104與層壓結構102的第二層106之間的多個傳感器組件108。如前所述，每個傳感器組件108或者每個傳感器組件108內的所述感測線路118可以被配置為提供用于感測層壓結構102內的應力的應力傳感器或者用于感測層壓結構102內的溫度或溫度變化的熱傳感器兩者之一。

傳感器系統(tǒng)100可以包括多個傳輸管110。傳輸管110可以在相鄰的傳感器組件108之間延伸。在圖1所示的示例傳感器系統(tǒng)100中，多個傳感器組件108通過傳輸管110串聯(lián)連接。另一個傳輸管或末端傳輸管110a可以從串聯(lián)連接的傳感器組件108中的每個末端或終端傳感器組件108a延伸至層壓結構102的邊緣114。在傳輸管110內的感測線路112上沒有任何應力的情況下，感測線路112松弛地延伸穿過多個傳輸管110，以便施加于層壓結構102的力將不會導致在傳輸管110內的感測線路112上產生任何應力(壓力或張力)或應變。

感測線路112可以是任何傳導媒介，其中感測線路112或者媒介的傳導率可以基于物理應力施加于感測線路112或傳導媒介而被修改。如本文所描述，物理應力可以通過施加于層壓結構102的外力來施加或者可以是層壓結構102內的溫度或溫度變化的結果，其導致感測線路112或傳導媒介的傳導率的修改。傳導率的變化或修改可以通過傳輸一個信號或多個信號經過感測線路112或傳導媒介來確定或感測。應力、溫度或溫度變化可以通過檢測所傳輸?shù)囊粋€或多個信號的一個或多個屬性或參數(shù)的變化(如由感測線路112中的傳導率的變化或修改所導致的時間、頻率和振幅變化)來確定或計算。

根據(jù)一個示例，感測線路112可以是用于傳輸光信號的光纖。在另一個示例中，感測線路112可以是用于運送電信號或射頻(RF)信號的導電線。在又一個示例中，感測線路112可以是電阻絲，其中該電阻絲的相關部分可以基于每單位長度的張力具有特征電阻率。對于本領域技術人員來說，各種材料和測量方法是已知的。基于材料的選擇和受到張力的感測線路部分的長度，實際應力(或溫度)測量值有可能被相當精確地確定，但是隨著時間的變化往往是相對測量值更加有用，因為這些值可以指示存在那些會傷害或減少儀器結構102的使用壽命的緊急惡化情況。

檢測設備116可以可操作地連接到感測線路112。檢測設備116可以被配置為基于從多個傳感器組件108中的每一個接收到的一個或多個信號來檢測或確定每個傳感器組件108中的物理應力、溫度或溫度變化中的一個或多個。檢測設備116可以包括信號發(fā)生器或發(fā)射器118，該信號發(fā)生器或發(fā)射器可操作地連接到感測線路112的一個末端或輸入端128以通過感測線路112傳輸一個或多個信號。檢測設備116也可以包括信號檢測器或接收器120，該信號檢測器或接收器可操作地連接到感測線路112的另一末端或輸出端130并被配置為接收來自多個傳感器組件108的一個或多個信號。檢測器設備116可以額外包括處理器122，該處理器可以用層壓結構102內的多個傳感器組件108中的每一個的位置來編程。該處理器122可以包括信號處理模塊124，該信號處理模塊可以被配置為確定每個傳感器組件108處的物理應力、溫度或溫度變化中的一個或多個。每個傳感器組件108處的物理應力、溫度或溫度變化基于由多個傳感器組件108中的每一個檢測到的所傳輸?shù)囊粋€或多個信號的一個或多個屬性和參數(shù)的變化，所述變化由相應傳感器組件108中的感測線路116的傳導率的修改或變化導致?？梢酝ㄟ^感測線路112的傳導率的修改來改變的所傳輸?shù)男盘柕囊粋€或多個屬性和參數(shù)可以包括一個或多個信號的正時、頻率和振幅。通過利用每個傳感器組件108沿著層壓結構102內的感測線路116的已知位置來同步所述一個或多個信號的傳輸正時，每個傳感器組件108內的傳導率的任何變化可以通過由信號檢測器或接收器120接收到的一個或多個信號來檢測。相應的物理應力、溫度或溫度變化可以由信號處理模塊124通過所傳輸?shù)囊粋€或多個信號的一個或多個屬性或參數(shù)的變化來確定或計算。

如圖1中的例示性示例所示，顯示器126可以與檢測設備116相關聯(lián)，或者顯示器126可以被合并為檢測設備116的一部分。在傳感器組件108被配置為提供應力傳感器的示例中，通過分析來自傳感器組件108的信號得到的層壓結構102內的應力測量值可以被呈現(xiàn)在顯示器126上。在傳感器組件108被配置為提供熱傳感器的另一示例中，通過分析來自傳感器組件108的信號得到的層壓結構102內的溫度測量值或溫度變化測量值可以被呈現(xiàn)在顯示器126上。在進一步的示例中，一些傳感器組件108可以被配置為提供應力傳感器，而其他傳感器組件108可以被配置為提供熱傳感器。在該示例中，層壓結構102內的應力測量值或溫度測量值可以被呈現(xiàn)在顯示器126上。應力和溫度測量值或計算值可以隨著時間的推移被呈現(xiàn)，以分析層壓結構102內的不同狀況。例如，可以通過繪制(plot)橫穿層壓結構內部的溫度和應力測量值來確定層壓結構102的熱點或冷點、弱應力點或其他屬性或特征。

根據(jù)一個示例，感測線路112可以是光纖。在該示例中，信號發(fā)生器或發(fā)射器118可以是通過感測線路112或光纖傳輸光信號的光信號發(fā)生器。信號檢測器或接收器120可以是測量感測線路112的輸出端130處的傳輸光信號的一個或多個屬性或參數(shù)的光信號檢測器?；谕ㄟ^光纖傳輸?shù)墓庑盘柕囊粋€或多個屬性或參數(shù)(例如，振幅、頻率、正時或其組合)的測量值并且響應于傳感器組件108的感測線路112的傳導率的變化或修改，信號處理模塊124可以確定應力傳感器的位置處的層壓結構102上的應力，或者熱傳感器的位置處的溫度或溫度變化。

根據(jù)另一個示例，感測線路112可以是用于傳輸電信號或射頻(RF)信號的導電線。所述信號可以具有任何性質或特征，所述性質或特征可以允許監(jiān)控和檢測傳輸信號的時間、頻率或振幅或這些屬性或參數(shù)的任何組合的任何變化，并且所述傳輸信號能夠對應于層壓結構102中的溫度或應力的測量值。在該示例中，信號發(fā)生器或發(fā)射器118可以是通過導電線或感測線路112傳輸射頻信號的射頻信號發(fā)生器。信號檢測器或接收器120可以是射頻接收器，其檢測和監(jiān)控感測線路112或導電線的輸出端130處的傳輸射頻信號的時間、頻率、振幅或其任何組合的變化?；趯щ娋€的傳導率的變化或修改以及源于傳導率的變化(例如，一個或多個信號的振幅、正時和頻率或這些屬性或參數(shù)的任意組合的變化)的通過導電線傳輸?shù)囊粋€或多個射頻信號的一個或多個屬性或參數(shù)的測量值，信號處理模塊124可以確定應力傳感器的位置處的層壓結構102上的應力，或者熱傳感器的位置的溫度或溫度變化。

圖2是根據(jù)另一個示例用于監(jiān)控層壓結構202的內部狀況的傳感器系統(tǒng)200的示例的示意圖。層壓結構202可以類似于圖1中的層壓結構102并且可以包括層壓材料的多個層。在圖2所示的示例性層壓結構中，層壓結構202可以包括層壓材料的第一層204和第二層206。第二層206用斷線或虛線表示以允許顯示傳感器部件或傳感器組件208以及用于傳感器系統(tǒng)200的感測線路212的傳輸管210。傳輸管210在每個傳感器組件208之間延伸并且在每個終端傳感器組件208a與層壓結構202的邊緣213之間延伸。傳感器系統(tǒng)200可以與圖1中的傳感器系統(tǒng)100類似，不同之處在于：代替具有類似于檢測設備116的單個檢測設備，傳感器系統(tǒng)200可以包含在感測線路212的一端216處被可操作地連接到感測線路212的信號發(fā)生器或發(fā)射器214，以及在感測線路212的相反端220處被可操作地連接到感測線路212的信號檢測器或接收器218。圖2中的示例傳感器系統(tǒng)200可以應用于以下情形：即感測線路212的一端216與感測線路212的相反端220相距非常大的距離并且類似于圖1中的檢測設備116的單個檢測設備將會不實用或者需要非常長的電線或光纖來將單個檢測設備連接到感測線路212的兩端。在另一個示例中，類似于圖1中的檢測設備116的檢測設備可以被可操作地連接到感測線路212的每一端216和220。每個檢測設備可以類似于檢測設備116進行操作并且可以基于傳感器組件208被配置為應力傳感器還是熱傳感器以及從傳感器組件208接收的信號來檢測或確定每個傳感器組件208中的物理應力、溫度或溫度變化。

信號檢測器或接收器218可以包括處理器222，或者該處理器可以是單獨的部件。處理器222可以包括信號處理模塊224，該信號處理模塊可以被配置為基于每個傳感器組件208被配置為包括應力傳感器還是熱傳感器以及從每個應力傳感器或熱傳感器接收的信號來確定每個傳感器組件208的物理應力、溫度或溫度變化中的一個或多個。顯示器226可以與信號檢測器或接收器218相關聯(lián)，以便基于傳感器組件208的配置和信號處理模塊224對來自傳感器組件208的信號的分析來呈現(xiàn)信號處理模塊224對信號的分析并且呈現(xiàn)層壓結構202內的應力測量值、溫度測量值或兩者的表征。

每個傳感器組件208可以被配置為提供應力傳感器或熱傳感器。如前所述，被配置為提供應力傳感器的傳感器組件208的示例將結合圖3進行描述，并且被配置為提供熱傳感器的傳感器組件208的示例將結合圖4進行描述。

傳感器系統(tǒng)200可以包括多個傳感器組件208，這些傳感器組件在層壓結構202的第一層204與層壓結構202的第二層206之間分布于層壓結構202中的預定位置處。如前所述，每個傳感器組件208或者每個傳感器組件208內的感測線路212可以被配置為提供用于感測層壓結構202內的應力的應力傳感器或者用于感測層壓結構202內的溫度或溫度變化的熱傳感器之一。

在圖2所示的例示性示例中，信號發(fā)生器或發(fā)射器214可以被配置為通過感測線路212傳輸一個或多個測試信號，并且信號檢測器或接收器218可以接收來自多個傳感器組件208的信號。信號發(fā)生器214可以通過通信鏈路221連接到信號檢測器218。同步信號可以被信號發(fā)生器214經由通信鏈路傳送至信號檢測器218以通過感測線路212在一個或多個測試信號的傳輸之間建立正時和/或頻率鎖定，以便由信號檢測器218進行檢測。通信鏈路221可以是有線或無線的通信鏈路。類似于上文關于圖1中的系統(tǒng)100所描述，同步信號連同每個傳感器組件208沿著層壓結構202內的感測線路212的已知位置允許每個傳感器組件208內的傳導率的任何變化可以通過由信號檢測器或接收器218接收的一個或多個信號來檢測，并且對應的物理應力、溫度或溫度變化可以通過信號處理模塊224來確定或計算。

根據(jù)一個示例，感測線路212可以是用于傳輸光信號的光纖。光信號可以具有任何性質或特征，所述性質或特征可以允許監(jiān)控和檢測傳輸光信號的時間、頻率或振幅或這些參數(shù)或屬性的任何組合的任何變化，并且所述傳輸光信號能夠對應于層壓結構202中的溫度和/或應力的測量值。在另一個示例中，感測線路212可以是用于運送電信號或射頻信號的導電線。電信號或射頻信號可以具有任何性質或特征，所述性質或特征可以允許監(jiān)控和檢測傳輸信號的時間、頻率或振幅或這些參數(shù)或屬性的任何組合的任何變化，并且所述傳輸信號能夠對應于層壓結構202中的溫度和/或應力的測量值。感測線路212在感測線路212上沒有任何張力的情況下延伸穿過傳輸管210，以便防止響應于對層壓結構施加任何力而在傳輸管210內的感測線路212上產生任何應力或應變。

圖3是根據(jù)一個示例的層壓結構300的剖視圖，其包括被配置為提供傳感器系統(tǒng)的應力傳感器304的傳感器組件302的一個示例。傳感器組件302可以被用于圖1的傳感器組件108和圖2的傳感器組件208中的每一個。如本領域技術人員所理解，應力傳感器304不能直接測量應力，但基于一個或多個應力傳感器304的電學和/或光學響應可以推測應力載荷。傳感器組件302可以被設置在層壓結構300的第一層306與層壓結構300的第二層308之間。層壓結構300的第二層308可以被設置在第一層306上。傳感器組件302可以包括第一錨構件310和與第一錨構件310以預定距離“D”間隔開的第二錨構件312。在第一錨構件310與第二錨構件312之間形成傳感器腔314。感測線路316在第一錨構件310與第二錨構件312之間延伸穿過傳感器腔314，并且感測線路316延伸穿過第一錨構件310和第二錨構件312。感測線路316包括在傳感器腔314內用于感測層壓結構內的應力之一的配置。如本領域技術人員所理解，應力傳感器304不能直接測量應力，但是可以基于一個或多個應力傳感器304的電學和/或光學響應來推測應力載荷。應力傳感器304測量錨構件310和312之間的感測線路316的拉伸或壓縮。感測線路316可以由第一錨定構件310和第二錨定構件312以預定張力保持在傳感器腔314內以形成應力傳感器304。施加于層壓結構300的物理應力導致傳感器腔314內的感測線路316的預設張力的相應變化。如上所述，檢測設備(例如檢測設備116)可以被可操作地連接到感測線路316。該檢測器可以被配置為檢測響應于更多個力施加在層壓結構300上而由第一錨定構件310和第二錨定構件314的運動所導致的傳感器腔314內的感測線路316的預設張力的相應變化。

如上所述，感測線路316可以是光纖或者導電線。檢測設備(例如檢測設備116)可以分析通過感測線路316傳輸?shù)囊粋€或多個光信號或一個或多個射頻信號來確定在應力傳感器304的位置處的層壓結構300上的應力。這些信號可以具有任何性質或特征，所述性質或特征可以允許監(jiān)控和檢測傳輸信號的時間、頻率或振幅或這些參數(shù)或屬性的任何組合的任何變化，所述變化是由感測線路316的傳導率的修改引起的。與前文描述的類似，由感測線路316的傳導率的修改引起的這些參數(shù)或屬性的改變對應于或者能夠轉化為層壓結構102中的溫度或應力的測量值。

傳感器組件302也可以包括第一傳輸管318和第二傳輸管320。第一傳輸管318可以從第一錨構件310逆著傳感器腔314延伸并且在層壓結構300的第一層306與第二層308之間延伸。第二傳輸管320可以從第二錨構件312逆著傳感器腔314延伸并且在層壓結構300的第一層306與第二層308之間延伸。與參考圖1和圖2所示出和描述的類似，感測路線316延伸穿過第一傳輸管318和第二傳輸管320并且可以連接到相鄰的傳感器組件。在感測線路316上沒有任何張力的情況下，感測線路316延伸穿過第一傳輸管318和第二傳輸管320，以便防止響應于對層壓結構300施加力而在傳輸管316和320內的感測線路316上產生任何應力。

圖4是根據(jù)一個示例的層壓結構400的剖面圖，其包括被配置為提供傳感器系統(tǒng)的熱傳感器404的傳感器組件402的示例。傳感器組件402可以被用于圖1的傳感器組件108和圖2的傳感器組件208中的每一個。傳感器組件402可以被設置在層壓結構400的第一層406與第二層408之間。層壓結構400的第二層408可以被設置在第一層406上。傳感器組件402可以包含第一錨構件410和與第一錨構件410以預定距離“D”間隔開的第二錨構件412。傳感器腔414被形成在第一錨構件410與第二錨構件412之間。感測線路416在第一錨構件410與第二錨構件412之間延伸穿過傳感器腔414，并且感測線路416延伸穿過第一錨構件410和第二錨構件412。感測線路416包括在傳感器腔414內的配置，其用于感測層壓結構300內的溫度或溫度變化。

傳感器組件402也可以包括設置在傳感器腔414內的熱敏板418。熱敏板418具有已知的物理性質，這些物理性質允許所述板418以定義的方式膨脹和收縮以便檢測和測量溫度和/或溫度變化。熱敏板418可以被附連到傳感器腔414內的層壓結構400的第一層406或第二層408之一。感測線路416的選定部分420可以被附連到熱敏板418以形成熱傳感器404。在感測線路416中沒有任何張力或預定松弛量的情況下，感測線路416從熱敏板418分別延伸到第一錨構件410和第二錨構件412。傳感器腔414中的溫度變化可以導致熱敏板418扭曲或膨脹和收縮，這導致感測線路416中與溫度或溫度變化相應的應力。

類似于先前所描述，檢測設備(例如檢測設備116)可以被可操作地連接到感測線路416。該檢測設備可以被配置為檢測傳感器腔414內的感測線路416中的相應應力，該應力由熱敏板418響應于傳感器腔414中的溫度或溫度變化而產生的扭曲所引起。

如上所述，感測線路416可以是光纖或者導電線。檢測設備(例如檢測設備116)可以分析通過感測線路416傳輸?shù)囊粋€或多個光信號或一個或多個射頻信號來確定在熱傳感器404的位置處的層壓結構400內的溫度或溫度變化。

傳感器組件402也可以包括第一傳輸管422和第二傳輸管424。第一傳輸管422可以從第一錨構件410逆著傳感器腔414延伸并且在層壓結構400的第一層406與第二層408之間延伸。第二傳輸管424可以從第二錨構件412逆著傳感器腔414延伸并且在層壓結構400的第一層406與第二層408之間延伸。與參考圖1和圖2所示出和描述的類似，感測路線416延伸穿過第一傳輸管422和第二傳輸管424并且可以連接到相鄰的傳感器組件。在沒有任何張力的情況下，感測線路416延伸穿過傳輸管422和424，以便防止響應于對層壓結構400施加力而在感測線路416上產生任何應力。

圖5是根據(jù)一個示例的多層層壓結構500和設置在多層層壓結構500的不同層中的多個傳感器組件502的示例的剖面圖。該示例性的多層層壓結構500被示出為包含第一層504、第二層506和第三層508，但是層壓結構500可以具有任意數(shù)量的層。圖5的例示性示例中所示的傳感器組件502被配置為應力傳感器，其類似于圖3中的示例性應力傳感器304。在另一示例中，傳感器組件502也可以被配置為與參考圖4所示出和描述的示例性傳感器組件402類似的熱傳感器。在進一步的示例中，層壓結構中的一組傳感器組件可以被配置為提供應力傳感器，并且層壓結構內的另一組傳感器組件可以被配置為熱傳感器。傳感器組件502被設置在不同層504-508之間以提供對不同層504-508中的應力和/或溫度的感測或監(jiān)控。傳感器組件502可以彼此偏離或者以預定的間距隔開以便實現(xiàn)層壓結構500的最佳覆蓋。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例用于在層壓結構中提供傳感器系統(tǒng)的方法600的示例的流程圖。該傳感器系統(tǒng)可以類似于圖1中的傳感器系統(tǒng)100或圖2中的傳感器系統(tǒng)200。在方框602中，可以在層壓結構的第一層材料上提供一個或多個傳感器組件。每個傳感器組件可以包含一對傳感器錨構件。每個傳感器組件中的傳感器錨構件可以以預定距離間隔開，以便限定在每一對傳感器錨構件之間的傳感器腔。

在方框604中，可以在每個傳感器組件之間提供用于運載感測線路的傳輸管。傳感器組件可以由傳輸管和感測線路串聯(lián)連接。另一個傳輸管可以在串聯(lián)連接的傳感器組件的每個末端處將傳感器組件與層壓結構的邊緣相連接并且提供在層壓結構的相應邊緣處到達感測線路的每個末端的通道。

在方框606中，可以使感測線路延伸穿過每個傳感器組件之間的傳輸管并穿過每個傳感器組件的傳感器錨構件。感測線路可以是光纖或者導電線。感測線路可以在沒有任何張力的情況下延伸穿過傳輸管，以防止響應于對層壓結構施加力而在感測線路上產生任何應變。

在方框608中，感測線路可以在每個傳感器組件中被配置為用于感測應力的應力傳感器或用于感測溫度或溫度變化的熱傳感器。

在方框610中，可以通過以預設張力將感測線路拖曳并固定在每個傳感器腔內來形成物理應力傳感器。施加于層壓結構的任何物理應力可以引起傳感器錨構件的移動和傳感器腔內的感測線路的預設張力的相應變化。

在方框612中，通過將熱敏板設置在傳感器腔內可以在傳感器組件中形成熱傳感器。感測線路可以附連到熱敏板。在感測線路中沒有任何張力或預定松弛量的情況下，感測線路的末端附連在所述板與傳感器錨構件之間。傳感器腔內的任何溫度變化可以引起熱敏板的扭曲，這導致與溫度或溫度變化相應的感測線路的應力變化。

在方框614中，可以將層壓結構的第二材料層沉積在第一材料層上并且在傳感器系統(tǒng)的上方。

在方框616中，可以通過感測線路傳輸一個或多個信號。如果感測線路是光纖，則一個或多個傳輸信號可以是一個或多個光信號。如果感測線路是導電線，則一個或多個傳輸信號可以是一個或多個射頻信號。如前所述，感測線路傳導率的變化或修改可以引起能夠被檢測到的一個或多個傳輸信號的變化?；谛盘柕谋粰z測屬性或所接收的信號的分析，可以檢測一個或多個傳輸信號的的一個或多個屬性(例如，振幅的變化)以確定每個傳感器組件的位置處的應力水平或溫度或溫度變化中的至少一個。

在方框618中，可以將應力和/或溫度測量值和分析的結果呈現(xiàn)在層壓結構中的傳感器或傳感器組件的相應位置處。例如，所述結果可以被呈現(xiàn)給觀看顯示器(126/226)的用戶。

此外，本公開包含根據(jù)如下條款的示例：

條款1.一種用于層壓結構(102，202，300，400)的傳感器系統(tǒng)(100，200)，其包括：傳感器組件(108，108a，208，402，502)，其被設置在層壓結構的第一層(104，204)與層壓結構的第二層(106，206)之間，層壓結構的第二層被設置在層壓結構的第一層上，該傳感器組件包括：第一錨構件(310，410)；第二錨構件(312，412)，其與第一錨構件間隔開預定距離D；傳感器腔(314，414)，其形成在第一錨構件與第二錨構件之間；以及感測線路(112，212，316，416)，其在第一錨構件與第二錨構件之間延伸穿過傳感器腔，并且該感測線路延伸穿過第一錨構件和第二錨構件，該感測線路包括在傳感器腔內用于對層壓結構內的應力、層壓結構內的溫度或溫度變化中的一個進行感測的構型；第一傳輸管(110，210，318，422)，其從第一錨構件逆著傳感器腔延伸并且在層壓結構的第一層與層壓結構的第二層之間延伸；以及第二傳輸管(110，210，320，424)，其從第二錨構件逆著傳感器腔延伸并且在層壓結構的第一層與層壓結構的第二層之間延伸，該感測線路延伸穿過第一傳輸管和第二傳輸管。

條款2.如條款1所述的傳感器系統(tǒng)，其中在感測線路上沒有任何張力的情況下，該感測線路延伸穿過第一傳輸管和第二傳輸管，以防止響應于對層壓結構施加力而在第一傳輸管和第二傳輸管內的感測線路上產生任何應力。

條款3.如條款1所述的傳感器系統(tǒng)，其中該感測線路被第一錨構件和第二錨構件以預設張力保持在傳感器腔內以便形成應力傳感器(304)，其中施加于層壓結構的物理應力導致傳感器腔內的感測線路的預設張力的相應變化。

條款4.如條款3所述的傳感器系統(tǒng)，其進一步包括與感測線路連接的檢測設備(116)，該檢測設備被配置為檢測傳感器腔內的感測線路的預設張力的相應變化，所述相應變化是響應于對層壓結構施加又一個力而由第一錨構件和第二錨構件的位移導致的。

條款5.如條款4所述的傳感器系統(tǒng)，其中感測線路包括光纖，并且檢測設備包括：光信號發(fā)生器(118，214)，其通過光纖光學器件來傳輸光信號；光信號檢測器(120，218)，其在光纖的輸出端(130)處測量傳輸光信號的一個或多個屬性；信號處理模塊(124，224)，其基于傳輸光信號的所測量的一個或多個屬性來確定在應力傳感器的位置處的層壓結構上的應力；以及顯示器(126，226)，其呈現(xiàn)層壓結構上的確定的應力。

條款6.如條款4所述的傳感器系統(tǒng)，其中感測線路包含導電線，并且檢測設備包括：射頻信號發(fā)生器(118，214)，其通過導電線傳輸射頻信號；射頻接收器(120，218)，其在導電線的輸出端處測量傳輸射頻信號的一個或多個屬性；信號處理模塊(124，224)，其基于傳輸射頻信號的所測量的一個或多個屬性來確定在應力傳感器的位置處的層壓結構上的應力；以及顯示器(126，226)，其呈現(xiàn)層壓結構上的確定的應力。

條款7.如條款1所述的傳感器系統(tǒng)，其中傳感器組件進一步包括設置在傳感器腔內的熱敏板(418)，并且感測線路的選定部分(420)被附連到熱敏板以形成熱傳感器(404)，并且感測線路在沒有任何張力或預定松弛量的情況下從熱敏板分別延伸至第一錨構件和第二錨構件，其中傳感器腔內的溫度導致熱敏板扭曲，這導致感測線路中對應于溫度或溫度變化的應力。

條款8.如條款7所述的傳感器系統(tǒng)，其進一步包括與感測線路連接的檢測設備(116)，該檢測設備被配置為檢測傳感器腔內的感測線路中的應力變化，該感測線路中的應力變化對應于傳感器腔內的溫度或溫度變化。

條款9.如條款8所述的傳感器系統(tǒng)，其中感測線路包括光纖，并且檢測設備包括：光信號發(fā)生器(118，214)，其通過光纖光學器件來傳輸光信號；光信號檢測器(120，218)，其在光纖的輸出端(130，220)處測量傳輸光信號的一個或多個屬性；信號處理模塊(124，224)，其基于傳輸光信號的所測量的一個或多個屬性來確定熱傳感器(404)的位置處的溫度；以及顯示器(126，226)，其用于呈現(xiàn)熱傳感器的位置處的溫度或溫度變化。

條款10.如條款8所述的傳感器系統(tǒng)，其中感測線路包含導電線，并且檢測設備包括：射頻信號發(fā)生器(118，214)，其通過導電線傳輸射頻信號；射頻接收器(120，218)，其在導電線的輸出端處測量傳輸射頻信號的一個或多個屬性；信號處理模塊(124，224)，其基于輸射頻信號的所測量的一個或多個屬性來確定熱傳感器的位置處的溫度；以及顯示器(126，226)，其呈現(xiàn)熱傳感器的位置處的溫度或溫度變化。

條款11.如條款1所述的傳感器系統(tǒng)，其進一步包含：多個傳感器組件(108，108a，208，208a)，其分布在層壓結構的第一層與層壓結構的第二層之間的層壓結構的預定位置處，感測線路包括每個傳感器組件內的配置以便提供感測層壓結構內的應力的應力傳感器(304)或者感測層壓結構內的溫度或溫度變化的熱傳感器(404)；多個傳輸管(110，210)，所述多個傳輸管中的一個傳輸管在多個傳感器組件的相鄰傳感器組件之間延伸，傳輸管將多個傳感器組件串聯(lián)連接，并且所述傳輸管中的另一個傳輸管(110a)從串聯(lián)連接的傳感器組件的每個末端傳感器組件(108a，208a)延伸到層壓結構的邊緣(114，213)，感測線路響應于對層壓結構施加力而在傳輸管內的感測線路上沒有任何張力的情況下延伸穿過多個傳輸管。

條款12.如條款11所述的傳感器系統(tǒng)，其進一步包含：接收器(120，218)，其可操作地連接到感測線路并且被配置為接收來自多個傳感器組件的信號；以及處理器(122，222)，其用層壓結構內的多個傳感器組件中的每個傳感器組件的位置來編程，該處理器被配置為基于來自多個傳感器組件的信號來確定每個傳感器組件的物理應力或溫度中的一個。

條款13.如條款12所述的傳感器系統(tǒng)，其進一步包含顯示器(126，226)，該顯示器被配置為接收和呈現(xiàn)層壓結構內的應力和溫度測量值中的至少一個的表征。

條款14.一種用于包含第一層(104，204)和第二層(106，206)的層壓結構(102，202，300，400)的傳感器(108，108a，208，208a，304，404)，該傳感器包含：第一錨構件(310，410)；與第一錨構件以預定距離(D)間隔開的第二錨構件(312，412)；形成于第一錨構件和第二錨構件之間的傳感器腔(314，414)；感測線路(112，212，316，416)，其從第一錨構件和第二錨構件之間延伸穿過傳感器腔，并且該感測線路延伸穿過第一錨構件和第二錨構件，該感測線路包含在傳感器腔內用于傳感層壓結構內的應力、層壓結構內的溫度或溫度變化之一的構形；第一傳輸管(110，210，318，422)，其從第一錨構件逆著傳感器腔延伸并在層壓結構的第一層和層壓結構的第二層之間延伸；并且第二傳輸管(110，210，320，424)從第二錨構件逆著傳感器腔延伸并在層壓結構的第一層和層壓結構的第二層之間延伸，該感測線路延伸穿過第一傳輸管和第二傳輸管，其中在感測線路上沒有任何張力的情況下，感測線路延伸穿過第一傳輸管和第二傳輸管，以便防止響應于在層壓結構上施加力而在第一傳輸管和第二傳輸管內的感測線路上產生任何應力。

條款15.如條款14所述的傳感器，其中傳感器包括應力傳感器(304)，感測線路通過第一錨構件和第二錨構件以預設張力保持在傳感器腔內以形成應力傳感器，其中施加于層壓結構的物理應力導致傳感器腔內的感測線路的預設張力的相應變化。

條款16.如條款14所述的傳感器，其中傳感器包括熱傳感器(404)，該熱傳感器包含設置在傳感器腔(414)內的熱敏板(418)，并且感測線路的選定部分(420)被附連到熱敏板以形成熱傳感器，同時感測線路在沒有任何張力或預定松弛量的情況下從熱敏板分別延伸至第一錨構件和第二錨構件，其中傳感器腔內的溫度變化導致熱敏板扭曲，這導致對應于溫度或溫度變化的感測線路中的應力。

條款17.如條款14所述的傳感器，其中感測線路包括光纖和導電線中的一種。

條款18.一種用于感測層壓結構(102，202，300，400)內的應力和溫度中的至少一個的方法(600)，包含：在層壓結構的第一層(104，204，306，406)上提供一對或多對傳感器錨構件(310，312，410，412)，每對傳感器錨構件被間隔開預定距離D以在每對傳感器錨構件之間提供傳感器腔(314，414)；在層壓結構的第一層上的每對傳感器錨構件之間提供傳輸管(110，210，318，320，422，424)；使感測線路(112，212，316，416)延伸穿過每個傳輸管并穿過每個傳感器腔，所述感測線路在每個傳輸管內的感測線路上沒有任何張力的情況下延伸穿過每個傳輸管，以防止響應于在層壓結構上施加力而在傳輸管中的感測線路上產生任何應力；配置每個傳感器腔內的每個感測線路以便感測層壓結構內的應力、層壓結構內的溫度或溫度變化中的一個；以及在第一層上沉積層壓結構的第二層(106，206，308，408)。

條款19.如條款18所述的方法，其進一步包含通過以預設張力將感測線路拖曳并固定在一對傳感器錨組件之間的特定傳感器腔(314)內以形成應力傳感器(304)，其中施加到層壓結構的物理應力導致特定傳感器腔內的感測線路的預設張力的相應變化。

條款20.如條款18所述的方法，其進一步包括形成熱傳感器(404)，形成該熱傳感器包括：將熱敏板(418)設置在特定傳感器腔(414)內；將感測線路的選定部分(420)附連到熱敏板以形成熱傳感器；以及在沒有任何張力或預定松弛量的情況下，使感測線路從熱敏板分別延伸至特定傳感器腔的一對錨構件中的第一錨構件(410)和第二錨構件(420)，其中特定傳感器腔內的溫度變化導致熱敏板扭曲，這在感測線路中導致對應于溫度或溫度變化的應力。。

附圖中的流程圖和方框圖中闡明了根據(jù)本發(fā)明的各種示例的系統(tǒng)、方法和計算機程序產品的可能實施方式的架構、功能和操作。就此而言，在流程圖或方框圖中的每個方框可以代表模塊、節(jié)段或一部分指令，其包括用于實施(多個)特定邏輯功能的一個或多個可執(zhí)行指令。在一些可替代的實施方式中，方框中標示的功能可以不按照圖中標示的順序發(fā)生。例如，實際上，接連呈現(xiàn)的兩個方框可以被基本同時執(zhí)行，或者方框有時可以按照相反的順序來執(zhí)行，這取決于所涉及到的功能性。也應注意的是，方框圖和/或流程圖的每個方框以及方框圖和/或流程圖中的方框組合可以通過基于硬件的專用系統(tǒng)來實現(xiàn)，該基于硬件的專用系統(tǒng)執(zhí)行特定的功能或行為或實施專用硬件和計算機指令的組合。

在本文中使用的術語僅用于描述具體示例，而不旨在限制本發(fā)明的示例。如本文中所用，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”也包括復數(shù)形式，除非上下文中清楚地表明例外情況。進一步將理解的是，當在本說明書中使用時，術語“包含”和/或“包括”指明了存在所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元素和/或部件，但不排除存在或增加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元素、部件和/或其群組。

隨附權利要求書中的相應的結構、材料、行為和所有手段或步驟加功能元素的等價物旨在包括用于執(zhí)行該功能的任何結構、材料或行為與具體聲明的其他要求保護元素的結合。已經呈現(xiàn)本發(fā)明的描述以用于說明和描述，而并不旨在是窮舉的或局限于所公開形式的本發(fā)明的示例。在不脫離本發(fā)明的示例的范圍和精神的前提下，很多修改和變型對本領域普通技術人員來說是顯而易見的。盡管本文已經說明和描述了具體示例，但本領域普通技術人員應認識到被計算以實現(xiàn)相同目的的任何布置可以替換所示出的具體示例，并且本發(fā)明的示例在其他環(huán)境下具有其他應用。本申請旨在覆蓋本發(fā)明的任何改編和變型。權利要求絕不是為了將本發(fā)明的示例范圍局限于本文描述的具體示例。