DE3125009C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rohrwanddickenmessung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die JP-Abstr. 54-20761 beschreibt eine solche berührungslos arbeitende Vorrichtung zum Messen von Rohrwanddicken, bei der ein Strahlungsbündel quer durch das Rohr geschickt und aus dem Strahlungsintensitäts-Profil die Rohrwanddicke ermittelt wird. Eine solche Vorrichtung ist im Prinzip auch aus der US-PS 29 75 281 bekannt, wobei im Unterschied zu der Meßvorrichtung nach der JP-Abstr. jedoch das Strahlungsbündel nicht parallel in einer Ebene quer zur Rohrlängsachse geführt, sondern stattdessen bündelförmig den Bereich des Rohrs überstreicht. Aus dem Strahlungsintensitäts- Profil läßt sich durch Anwendung von Regeln der Geometrie die Rohrwanddicke an den Meßstellen ermitteln. Am geringsten ist die durch Absorption von Strahlung verringerte Intensität des Strahlungsbündels an den Stellen, an denen das Strahlungsbündel gerade die Innenfläche des Rohrs tangiert, da dann der Weg, den das Strahlungsbündel im Inneren des Rohrs zurücklegt, am größten ist. Ein relatives Maximum ist dort, wo das Strahlungsbündel die Mitte der Rohrachse schneidet.

In der EP 00 09 292 ist eine Anordnung zum Ermitteln des Innenmaßes von Rohren beschrieben, die eine punktförmige Strahlungsquelle aufweist, die den Querschnitt eines Rohrs sektorförmig überstreicht. In einer Empfangsebene auf der der Strahlungsquelle abgewandten Seite des Rohrs ergibt sich somit ein Intensitätsprofil, aus welchem die erste Ableitung ermittelt wird, um die Steigung des Intensitätsprofils zu ermitteln. Die Nullstellen der Ableitung sind kennzeichnend für die Orte, an denen die Strahlen beim Durchdringen des Rohrs deren äußere bzw. innere Oberflächen tangieren.

Nach der US-PS 29 75 281 ist die Vorrichtung zur Rohrwanddickenmessung so ausgebildet, daß ein Strahlungsbündel von einer ortsfesten Strahlungsquelle aus von außen an das zu messende Rohr heran und dann ein gewisses Stück durch das Rohr gesendet wird, wobei sich unterhalb des Rohrs ein von der Strahlung geschwärzter Film befindet. Die Strahlungsquelle wird exakt in der Höhe der horizontalen Tangentialebene auf der Oberseite des Rohrs angeordnet. Da sich der äußere Durchmesser des Rohrs leicht ermitteln läßt, ferner der Abstand der Strahlungsquelle von dem geschwärzten Film unterhalb des Rohrs bekannt ist, läßt sich nach geometrischen Regeln der Punkt berechnen, in welchem das Strahlungsbündel die Innenwand des Rohrs tangiert; denn dort nimmt bei von außen nach innen geführtem Strahlungsbündel die bis dahin aufgrund längeren Durchtrittswegs immer schwächer gewordene Intensität des ausgetretenen Strahlungsbündels wieder zu (und entsprechend nimmt die Schwärzung des Films ab). Wenn man weiß, daß die Rohrwanddicke über praktisch den gesamten Umfang verteilt gleichförmig ist, reicht es aus, nur vereinzelte Messungen vorzunehmen. Will man jedoch an vielen Stellen des Rohrs eine Messung vornehmen, so muß man das Rohr an mehreren Stellen messen, wobei die Meßstellen dann in Längsrichtung der Rohrachse und/oder in Umfangsrichtung des Rohrs verteilt sind. Am billigsten ist es, mit einer Meßvorrichtung Messungen an mehreren Stellen zeitlich gestaffelt durchzuführen. Dies ist jedoch äußerst zeitaufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Rohrwanddickenmessung anzugeben, die ein schnelles Messen der Rohrwanddicke an vielen Meßpunkten gestattet, wobei eine mühelose Anordnung der zum Senden und zum Empfangen von Strahlungsbündeln vorgesehenen Einrichtungen möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Zunächst sieht die Erfindung eine bestimmte geometrische Anordnung von Meßpunkten vor. Es sind beispielsweise entsprechend einem gleichseitigen Dreieck drei Meßpunkte in einer Ebene senkrecht zur Rohrachse im Inneren des Rohrs vorgesehen. Dazu gibt es drei Meßinstrumentensätze für drei Strahlungsbündel, wobei jedes Strahlungsbündel zwei Meßpunkte durchläuft.

Nun sind aber die Meßinstrumentensätze nicht beliebig kompakt, sondern sie nehmen beträchtlich Platz ein. Um die konstruktive Anordnung der Meßinstrumentensätze zu ermöglichen, sieht die Erfindung eine Versetzung der verschiedenen Meßinstrumentensätze längs der Rohrachse vor. Jeder Meßinstrumentensatz sorgt dafür, daß das von ihm erzeugte Strahlungsbündel zwei in einer zur Rohrachse senkrechten Meßebene liegende Meßpunkte definiert, wobei die Meßebenen in Richtung der Rohrachse gegeneinander versetzt sind. Die durch Erfassen der Intensität z. B. des Strahlungsbündels des ersten Meßinstrumentensatzes erhaltenen Werte reichen noch nicht aus, einen Rohrwanddickenwert zu ermitteln. Wenn das Rohr ein Stück weiter verschoben wurde, fällt die zuvor vom ersten Meßinstrumentensatz definierte Meßebene mit der von einem zweiten Meßinstrumentensatz definierten Meßebene zusammen. Hier durchläuft das Strahlungsbündel einen der Meßpunkte, die vorher vom Strahlungsbündel des ersten Meßinstrumentensatzes durchlaufen wurden, sowie einen weiteren Meßpunkt. Nachdem das Rohr ein weiteres Stück bewegt worden ist, befindet sich die Ebene der genannten Meßpunkte dort, wo ein drittes Strahlungsbündel das Rohr durchsetzt. Dieses dritte Strahlungsbündel durchläuft nun den genannten weiteren Meßpunkt und den anderen der von dem ersten Strahlungsbündel zuerst durchlaufenen Meßpunkte.

Somit haben die entlang der Rohrachse verteilt angeordneten Meßinstrumentensätze drei bestimmte Punkte innerhalb des Rohrs zu verschiedenen Zeiten und an - bezogen auf die Meßvorrichtung - verschiedenen Stellen durchstrahlt. Die für die vorgenannten Meßpunkte bei den zwei ersten Strahlungsbündeln erhaltenen Meßwerte werden nun jeweils so verzögert, daß eine zeitliche Koinzidenz beim Eintreffen sämtlicher Meßsignale für die drei Meßpunkte beim Eintreffen der Signale in der Verarbeitungseinrichtung erreicht wird.

Fig. 1 zeigt eine bereits vorgeschlagene Vorrichtung zur Rohrwanddickenmessung in ihrem prinzipiellen Aufbau. Bevor spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden, soll anhand von Fig. 1 das Problem aufgezeigt werden, welches dann entsteht, wenn Rohre mit sich häufig änderndem Durchmesser gemessen werden.

In Fig. 1 stellen die ausgezogenen Linien eine Meßanordnung mit sieben Strahlungsbündeln (d. h. mit sieben Meßpunkten) um ein kleines Rohr 20 S dar. Wenn anstelle des kleinen Rohrs 20 S ein großes Rohr 20 L tritt, was durch gestrichelte Linien angedeutet ist, bewegen sich die sieben Meßpunkte nach außen, und entsprechend müssen die Positionen der sieben Meßinstrumentensätze geändert werden. Dabei können sich die Instrumente teilweise berühren (wie bei Z in Fig. 1 angedeutet). Dies kann man bei der bekannten Anordnung nur verhindern, wenn genügend Abstand zwischen den einzelnen Meßinstrumentensätzen herrscht.

Weiterhin muß berücksichtigt werden, daß ein Wert k einer tatsächlichen Durchlaufweglänge S des Strahlungsbündels quer durch die Rohrwand durch einen Meßpunkt, geteilt durch eine Wanddicke x an diesem Punkt, oder eine adäquate Approximation eines solchen Werts auf einfache Weise bestimmt wird. Wenn die zu erwartenden Schwankungs- oder Ungleichmäßigkeitsbereiche der Außen- und Innenflächen eines zu messenden Rohrs klein sind, so kann dieses Erfordernis erfüllt werden. Es können jedoch andere Fälle auftreten, in denen der Wert k=S/x weder von vornherein gegeben ist noch auf einfache Weise bestimmt wird, und eine adäquate Approximation des Wertes nicht erhalten werden kann. Hier ist eine Abhilfe wünschenswert.

Um den Wert k oder die Relation zwischen einer Strahlungsbündel- Durchlaufweglänge und einer Rohrwanddicke zu erhalten, sollte die folgende Operation durchgeführt werden (vergl. Fig. 2):

wobei x eine radikale Dicke in Richtung einer durch die Mitte des Rohrquerschnitts und einen Meßpunkt B gehenden Radiallinie OA ist, l eine einen Strahlungsbündel repräsentierende Linie ist, ζ eine schräge Dicke der Rohrwandung entlang der Linie l ist (d. h., ein Teilstück der Linie l, welches begrenzt ist durch die Außen- und Innenfläche des Rohrs), R₁ und R₂ der Außen- bzw. Innenradius des Rohres, R₀ der Radius eines durch den Meßpunkt B gehenden Kreises mit dem Rohrquerschnitt-Mittelpunkt O als Mittelpunkt ist, und h der Abstand des Mittelpunkts O von der Linie l ist. Die Werte von R und R₀ sind bekannt. Ein Wert von ζ kann gegeben werden, vorausgesetzt, daß sowohl R₁ und R₂ bekannt sind (s. Gleichung I.1), oder vorausgesetzt, daß sowohl R₁ und x bekannt sind (vergl. Gleichung I.2). Für den Fall, daß Ungleichmäßigkeiten sowohl der Außen- als auch der Innenflächen eines Rohres vernachlässigbar sind, kann der Wert von k, d. h., das Verhältnis von ζ zu x, angegeben werden. Andernfalls jedoch kann der Wert nicht allgemein angegeben werden.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Rohrachsen-Abweichung δ (Abszisse in mm) in eine Richtung sowie die entsprechende Korrektur ε, die bei der gemessenen Ausgangsgröße berücksichtigt werden muß. Die Beziehung erhält man durch eine Rechnersimulation, wobei angenommen wird, daß der Rohr-Außendurchmesser 300 mm, die Wanddicke 9,93 mm und die Strahlungsbündelstärke 10 mm beträgt. Die Anordnung und die Richtung der Rohrabweichung sind in Fig. 4 dargestellt, wobei MP 1 bis MP 3 Meßpunkte und δ die Abweichung oder Auslenkung bezeichnet. In Fig. 3 bezeichnen Linien , und Korrekturen, die an den Punkten MP 1, MP 2 bzw. MP 3 erforderlich sind.

Eine geforderte Genauigkeit der gemessenen Wanddicke liegt nicht wesentlich höher als 0,1 mm. Zieht man in Betracht, daß die Rohrachsen-Abweichung außer in der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Weise noch auf andere Weise in Erscheinung treten kann, so erkennt man, daß die Erfindung hier eine Verbesserung schafft.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, daß die Wanddicke entlang einer einen Meßpunkt durchlaufenden Radiallinie proportional ist zu dem Mittelwert der Längen zweier Strahlungsbündel- Durchlaufwege durch den Meßpunkt, wenn die Winkel zwischen dem einen der Wege und der Radiallinie sowie zwischen dem anderen der Wege und der Linie einander identisch sind und auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden. Wenn sämtliche Meßpunkte so angeordnet werden, daß sie ein gleichseitiges Polygon bilden, wie es oben geschildert wurde, und wenn der Mittelpunkt des Polygons mit dem Mittelpunkt der Radialrichtungen zusammenfällt, in denen die radialen Dicken der Rohrwand definiert werden sollten, dann kann die oben angegebene Bedingung bezüglich der Winkel erfüllt werden. Sämtliche Spitzen des Polygons sollten selbstverständlich innerhalb des Abschnitts der zu untersuchenden Rohrwand liegen.

Im vorliegenden Zusammenhang verstehen sich die Form des Rohrquerschnitts, seine Definitionen und seine Mitte sowie die Definition der Wandungsdicke eines Rohrs, welches eine ungleichmäßige Oberfläche aufweist, wie folgt:

Was die Gestalt des Rohrquerschnitts anbelangt, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird, so handelt es sich hierbei ursprünglich um kreisförmige Gestalt, es kann sich jedoch ebenso um ein gleichseitiges Polygon handeln. (Ein Kreis ist ein gleichseitiges Polygon mit einer unendlich hohen Anzahl von Seiten).

Gemäß Fig. 5 ist ein Meßabschnitt zumindest insoweit "kreisförmig", daß wenigstens ein Kreis ILC innerhalb des Meßabschnitts ohne signifikante Unterbrechung gebildet werden kann. Im Falle eines polygonalen Meßabschnitts sollte eine ähnliche Voraussetzung geschaffen werden. Ein gestörter Abschnitt des Rohrabschnitts, wie er in Fig. 6 dargestellt ist, ist kein geeigneter Gegenstand, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. (Verwendet man Polarkoordinaten r=r (R) mit dem Ursprung am Punkt O auf der Ebene des Meßabschnitts, so muß dort eine die Kurve auf der Außenseite oder der Innenseite des Abschnitts repräsentierende Funktion in einem gewissen Teil des Abschnitts mehrwertig sein. T₀ ist ein solcher Abschnitt, auf den die Erfindung nicht angewendet werden kann. In Fig. 6 ist die r- Koordinate der Außenseite des Rohrabschnits zweiwertig, wobei die Werte der Abstände zwischen O und einem Punkt OPO-1 sowie zwischen O und einem weiteren Punkt OPO-2 bei R=R₁ beispielsweise vorliegen.) Ein quasi-rohrförmiger Gegenstand jedoch, wie er beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist, und der einen schmalen teilweisen Durchbruch BSN in der Querschnittsform aufweist, sowie ein rohrförmiger Gegenstand, wie er in Fig. 8 dargestellt ist, und der kleine Vorsprünge PPR oder kleine Eindrücke PDP auf seinem Umfang aufweist, sind der vorliegenden Erfindung zugänglich.

Was die Definition der Mitte eines Rohrabschnitts, der zu einem gewissen Ausmaß eine gestörte Form aufweisen darf, angeht, so handelt es sich dabei um den Mittelpunkt der Radialrichtungen, in denen die radialen Dicken der Rohrwand definiert werden sollten. Ein solcher Mittelpunkt kann in irgendeiner geeigneten Weise definiert werden. Beispielsweise kann der Mittelpunkt entweder durch den Schwerpunkt des Querschnitts oder durch einen Schnittpunkt zweier im wesentlichen diametraler Linien DCL-1 und DCL-2 (vergl. Fig. 9) definiert werden. Bei diesen diametralen Linien handelt es sich jeweils um eine Mittellinie zwischen paarweise parallelen Tangenten (z. B. Strahlungsbündellinien), die die Rohr-Außenseite berühren; die Mittellinien liegen in zu einander unterschiedlichen, jedoch willkürlich zu bestimmenden Richtungen zueinander. Für den Fall, daß eine mechanische Struktur zum Tragen und Transportieren des Rohrkörpers Verwendung findet, wobei eine radiale Versetzung der Rohrlage im wesentlichen vermieden wird und die Struktur eine gewisse Kontur darstellt, durch die das Rohr läuft, kann die Mitte des Rohrabschnitts definiert werden als die Mitte einer derartigen Kontur.

Kurz gesagt, es ist jede Art von Definition geeignet, solange sie während eines Meßvorgangs nicht geändert wird. (Eine Änderung der Definition mit einhergehender Lageänderung der Mitte bewirkt unterschiedliche Meßergebnisse desselben Meßobjekts).

Nachdem eine gewisse Definition der Mittellage gegeben ist, kann eine Wanddicke eines Rohrs mit einer etwas unebenen Oberfläche bezüglich dieser Mitte definiert werden. Hierzu sei im folgenden Bezug genommen auf Fig. 10. Eine Rohrwanddicke an einem Meßpunkt MP 1 ist zu definieren als eine Wanddicke X₁ entlang einer geraden Linie, die sowohl durch den Meßpunkt MP 1 als auch die definierten Mitte O läuft. Der Meßpunkt MP 1 ist ein Punkt in dem Meßabschnitt und innerhalb eines Teils der Wanddicke, die gemessen werden soll. Durch den Meßpunkt MP 1 laufen zwei oder mehr Strahlungsbündel 3 A und 3 B. Praktisch kann eine Wanddicke X₁ dargestellt werden durch eine Messung, die proportional ist zu dem Mittelwert der schrägen Dicke der Rohrwandung im obigen Sinne. Eine solche Wanddicke kann angenommen werden als durchschnittliche Dicke innerhalb eines Abschnitts, der abgedeckt wird durch die Segmente der Außen- und Innenkonturen des Meßabschnitts, welche von den beiden Strahlungsbündeln 3 a und 3 b abgeschnitten werden. Diese Segmente haben Längen W₁ bzw. W₂ (vergl. Fig. 10). Diese Möglichkeit besteht solange, wie die Annahme zutrifft, daß jede solcher abgeschnittenen Konturen Teil eines Kreises ist. Weiterhin kann in einem solchen Fall die Simulation zugelassen werden, daß die Rohrwand diese durchschnittliche Dicke überall innerhalb des Abschnitts aufweist, als ob die beiden Konturen konzentrisch wären.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Beispiel einer Strahlungsbündelanordnung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen "schräger" und radialer Dicke eines Rohrs,

Fig. 3 ein Beispiel für eine erforderliche Korrektur einer Messung in dem Fall, daß ein untersuchtes Rohr radialen Auslenkungen unterliegt, wie es beim Stand der Technik der Fall war,

Fig. 4 ein Beispiel für derartige Auslenkungen,

Fig. 5 ein Beispiel der Form eines Rohrquerschnitts mit ungleichmäßigen Rohroberflächen,

Fig. 6 ein Beispiel eines Rohrquerschnitts, der für die Anwendung der vorliegenden Erfindung eine zu unregelmäßige Gestalt aufweist,

Fig. 7 und 8 Beispiele von Rohrquerschnitten mit unregelmäßigen Formen, die jedoch der Erfindung zugänglich sind,

Fig. 9 ein Beispiel eines Rohrquerschnitts, bei dem die Durchmesser von einem fotoelektrischen Kantenlagendetektor bestimmt werden (ausgezogene Linien: Lichtstrahlen, strichpunktierte Linie: deren Mittellinien),

Fig. 10 einen Meßabschnitt eines Rohrwandquerschnitts mit zwei sich in dem Abschnitt kreuzenden Strahlungsbündeln,

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Meßinstrumentensätzen und einer zugehörigen Verarbeitungsschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 12 drei Querschnitte A, B und C eines Rohrs gemäß Fig. 11 mit jeweiligen Strahlungsbündeln,

Fig. 13 die durch die drei Strahlungsbündel gegebene Formation, gesehen in Längsrichtung des Rohrs,

Fig. 14 zwei Querschnitte A und B eines zu messenden Rohrs mit 5, bzw. 3 Strahlungsbündeln,

Fig. 15 die sich durch 8 Strahlungsbündel gemäß Fig. 14 ergebende Formation, gesehen in Längsrichtung des Rohrs,

Fig. 16 ein Beispiel einer Verzögerungsschaltung, die bei der Anordnung gemäß Fig. 11 zu verwenden ist,

Fig. 17 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Anordnung für eine Strahlungsbündelposition gem. einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 18 eine ähnliche Darstellung, wobei die typische Gestalt eines Rohrquerschnitts dargestellt ist,

Fig. 19 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 18,

Fig. 20 eine entsprechende Darstellung, wobei jedoch eine etwas unterschiedliche Lage des Meßpunkts vorliegt,

Fig. 21 eine Fig. 17 entsprechende Darstellung, wobei jedoch die Konturen von drei Meßpunkten dargestellt sind,

Fig. 22-26 Variationen der Anordnung von Strahlungsbündelpositionen für die Verwendung beim zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 27-29 jeweils entsprechende Darstellungen wie die zuletzt genannten, jedoch für polygonale Rohrabschnitte.

Fig. 11 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung von drei Meßinstrumentensätzen mit dazugehöriger Verarbeitungsschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wobei jeder der drei Sätze eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsdetektor aufweist.

Die Bezugszeichen (1-1), (1-2), (1-3) und (1-4) bezeichnen eine Strahlungsquelle, deren Behälter, ein Strahlungsbündel bzw. einen Detektor eines ersten Meßinstrumentensatzes, während (2-1), (2-2), (2-3), (2-4) und (3-1), (3-2), (3-3), (3-4) die entsprechenden Teile für einen zweiten bzw. einen dritten Meßinstrumentensatz bezeichnen. Es soll ein Rohr 20 gemessen werden. Hier wird davon ausgegangen, daß das Rohr 20 mit einer Geschwindigkeit v in Richtung des hohlen Pfeils laufe, sich jedoch nicht drehe. Die Meßinstrumente sind so verteilt angeordnet, daß die die jeweiligen Strahlungsbündelachsen enthaltenden Ebenen um eine Strecke l₁ (zwischen der ersten und zweiten Achse) und l₂ (zwischen der zweiten und dritten Achse) in Richtung der Rohrachse (s. Fig. 11) entfernt sind. Die Strahlungsbündel liegen in jeweiligen Querschnitten A, B und C des Rohrs gemäß der Darstellung in Fig. 12, um zu einer Formation zu führen, wie sie in Fig. 13 dargestellt ist, wo die Strahlungsbündel in Richtung der Rohrachse zusammen dargestellt sind. Die in Längsrichtung verteilte Anordnung erleichtert die einfache Anbringung der Anordnung um das Rohr herum sowie die einfache Wartung.

Die Meßanordnung gemäß Fig. 11 erzeugt Ausgangssignale I _{d 1}, I _{d 2} und I _{d 3} von Detektoren (1-4), (2-4) und (3-4). Diese Ausgangssignale verändern sich geringfügig, wenn die Anordnung ihre Lage bezüglich des Rohrkörpers verschiebt. (Die Detektoren können entweder digital oder analog arbeiten, und die Ausgangssignale können Momentanwerte oder quantisierte Werte sein.) Diese Detektor-Ausgangssignale repräsentieren Intensitäten von durch den Rohrkörper entlang unterschiedlicher Abschnitte A, B bzw. C, jedoch nicht entlang eines einzelnen Abschnitts gelaufenen Strahlungsbündeln. Daher ist die Anordnung mit Mitteln ausgestattet, um aus den Detektor-Ausgangssignalen einen zugeordneten Satz von Strahlungsbündel-Intensitätswerten abzuleiten, die für eine Berechnung der Rohrwanddicke geeignet sind. Derartige Mittel bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel sind: ein Rohr-Relativbewegungsaufnehmer 106, bei dem es sich z. B. um die Welle einer Antriebswalze für den Transport des Rohrs 20 in Richtung des hohlen Pfeils oder um ein freilaufendes Rad handeln kann, welches schlupffrei mit der Rohroberfläche in Berührung steht, um die Rohrgeschwindigkeit v oder einen Längenabschnitt des Rohrs, welcher den Aufnehmer pro Zeiteinheit passiert hat, aufzunehmen; ein mit dem Aufnehmer 106 gekoppelter Kodierer 107 zum Erzeugen eines digitalen Ausgangssignals P, das proportional zu der Rohrgeschwindigkeit v ist und bei dem es sich insbesondere um einen Impulszug handelt, welcher eine auf eine Zeiteinheit bezogene Anzahl von Impulsen enthält, die proportional ist zu der von dem Aufnehmer 106 aufgenommenen Rohrgeschwindigkeit; eine erste und eine zweite Verzögerungsschaltung 109 bzw. 108, die die Ausgangssignale I _{d 1} und I _{d 2} der zwei Strahlungsdetektoren (1-4) und (2-4) bei der in Fig. 11 dargestellten Anordnung aufnehmen, und die außerdem zum Empfangen des Ausgangssignals P des Kodierers verschaltet sind; und eine Haupt-Verarbeitungseinrichtung 110. Die erste Verzögerungsschaltung 109 erzeugt ein Ausgangssignal I _{dd 1}, welches identisch ist mit dem Strahlungsdetektor- Ausgangssignal I _{d 1} des ersten Strahlungsbündelsystem, jedoch um eine Zeit

verzögert ist, wobei l₁ eine Entfernung in Rohrachsenrichtung zwischen den Querschnitten A und B und l₂ eine weitere Entfernung in derselben Richtung zwischen B und C ist, während v die Rohrgeschwindigkeit in der erwähnten Richtung ist. Die zweite Verzögerungsschaltung 108 erzeugt ein Ausgangssignal I _{dd 2}, das identisch mit dem Strahlungsdetekor-Ausgangssignal I _{d 2} des zweiten Strahlungsbündelsystems ist, jedoch um eine Zeit t₂=l₂/v verzögert. Die Haupt-Verarbeitungseinrichtung 110 ist so verschaltet, daß sie die verzögerten Ausgangssignale I _{dd 1} und I _{dd 2} und außerdem das nicht-verzögerte Ausgangssignal I _{d 3} des Strahlungsdetektors des dritten Strahlungsbündelsystems empfängt.

Auf diese Weise sind die Eingangsgrößen für die Haupt-Verarbeitungseinrichtung 110 die oben erwähnten Signale I _{dd 1}, I _{dd 2} und I _{d 3}, die den sortierten Satz von Werten der Strahlungsbündelintensitäten darstellen, die in einem einzigen Querschnitt des Rohrs erhalten werden.

Das Verfahren zum Berechnen der Rohrwanddicke unter Verwendung dieser Eingangsgrößen kann ähnlich dem in der JP-122642/1979 angegebenen Verfahren sein, so daß hier eine entsprechende Beschreibung fortgelassen wird.

Wenngleich das oben erläuterte Ausführungsbeispiel nur für die Verwendung von beispielsweise drei Meßinstrumentensätze beschrieben wurde, so ist die Anzahl nicht auf drei beschränkt, sondern es sind verschiedene Modifizierungen möglich.

Eine Modifizierung des ersten Ausführungsbeispiels kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die in Fig. 14 dargestellte Anordnung verwendet wird, wobei acht Meßpunkte mit acht Meßinstrumentensätzen in zwei Querschnittsflächen A und B des Rohrs vorgesehen sind. Fig. 14 Teil A zeigt den Querschnitt A, in welchem fünf der Strahlungsbündel liegen, während Teil B den anderen Querschnitt B zeigt, in dem die restlichen Strahlungsbündel liegen. Sie ergeben eine Formation, wie sie in Fig. 15 dargestellt ist, wo sie zusammen dargestellt sind, gesehen in Richtung der Rohrachse. Verzögerungsschaltungen werden dazu verwendet, die Strahlungsdetektor- Ausgangssignale der auf der stromaufwärtigen Seite der beiden Querschnitte A und B liegenden Meßinstrumentensätze um eine Zeitdauer t=l/v zu verzögern, wobei l die Entfernung in Rohrachsenrichtung zwischen den Abschnitten A und B ist. Die übrigen Elemente sind ähnlich wie in Fig. 11, so daß auf die entsprechende Beschreibung verwiesen wird.

Fig. 16 zeigt ein Beispiel des Aufbaus der Verzögerungsschaltung, die bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel verwendet werden kann. Das Bezugszeichen I _d bezeichnet eines der zu verzögernden Strahlungsdetektor-Ausgangssignale, und hier sei angenommen, daß diese Ausgangssignale Analogsignale seien. Das Signal I _d wird von einem A/D-Wandler 115 in eine digitale Variable aus mehreren (q) Bits umgesetzt. Mehrere Schieberegister 116 a, 116 b, . . ., 116 n sind an den Ausgangsanschluß des A/D-Wandlers 115 angeschlossen. Die Anzahl der Sätze von Schieberegistern entspricht der Anzahl q von Bits in der digitalen Variablen, wie sie am Ausgang des A/D-Wandlers 115 anfällt. (Wird die BCD-Darstellung verwendet und benötigt die Berechnung die Genauigkeit entsprechend den R dezimalen Ziffern am A/D-Wandler-Ausgang, dann muß das Ausgangssignal 4R Bits in binärem Code enthalten (d. h., q=4R). 4R Sätze serieller Schieberegister 116 a, 116 b, . . ., 116 n sind an den Ausgangsanschluß des A/D-Wandlers 115 angeschlossen). Jedes Schieberegister empfängt weiterhin das Ausgangssignal P des Dekoders 107 als Schiebeimpuls CL, wobei das Ausgangssignal P ein Impulszug ist, und die Anzahl von Impulsen innerhalb des Impulszugs pro Zeiteinheit proportional ist zu der Rohrgeschwindigkeit v, die von dem Aufnehmer 106 erfaßt wird. Die Anzahl von in jedem Schieberegister vorgesehenen Bits sollte nach Maßgabe der erforderlichen Auflösung der Verzögerungszeit bestimmt werden. Die Auflösung der Verzögerungszeit kann proportional zu einer maximal zulässigen Abweichung eines Werts v · t (d. h. die Rohrgeschwindigkeit mal der Verzögerungszeit) von der tatsächlichen Entfernung l in Richtung der Rohrachse zwischen den zwei Querschnittsflächen der in Betracht kommenden Strahlungsbündelsysteme verstanden werden. Das Impulsintervall der Schiebeimpulse CL sollte nach Maßgabe der Anzahl m von Bits (d. h. der binären Zellen) des Schieberegisters und des Erwartungswerts für die Rohrgeschwindigkeit v bestimmt werden. Speziell sollte das Intervall so bestimmt werden, daß die Anzahl der Schiebeimpulse CL, die erzeugt wird, während das Rohr in axialer Richtung ein Stück weiterläuft, welches gleich der Entfernung zwischen zwei aufeinander bezogenen Querschnitten ist (Querschnitte A und B für die erste Verzögerungsschaltung, Querschnitte B und C für die zweite Verzögerungsschaltung), der Anzahl m von Bits des Schieberegisters entspricht. Wenn gewünscht wird, daß die Auflösung der Verzögerungszeit nicht mehr als die Dauer beträgt, in der das Rohr in axialer Richtung ein Stück Δ l läuft, dann sollte die Anzahl m der Bits (d. h. der binären Zellen) des Schieberegisters gegeben sein durch

m l/Δ l

wobei l die oben angegebene Entfernung ist. Für die zweite Verzögerungsschaltung 108 dieses in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiels ist die Zahl m gegeben durch

wobei D _R den Durchmesser eines die Rohroberfläche berührenden Rollenelements des Aufnehmers 106 bedeutet und n die Anzahl von Impulsen angibt, die von dem Kodierer 107 während einer vollen Umdrehung des Rollenelements erzeugt werden. Für die erste Verzögerungsschaltung 109 gemäß Fig. 11 ist die Zahl m gegeben durch

Das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 115 kann ein Satz von Signalen sein (deren Anzahl q ist), die im wesentlichen gleichzeitig erzeugt werden und über entsprechende Leitungen an die Eingangsanschlüsse der entsprechenden Schieberegister 116 a, 116 b, . . ., 116 n geführt werden. Jedes der Schieberegister besitzt zwischen seinen Signaleingangsanschluß und seiner ersten binären Zelle eine Eingabeeinrichtung, um ein Eingangssignal von dem Signaleingangsanschluß an die erste binäre Zelle nur dann zu leiten, wenn ein Schiebeimpuls CL zugeführt wird. Auf diese Weise wird in einer Kombination von ersten binären Zellen (eingangsseitige Zellen) der Schieberegister ein einzelner Satz von q Bits umfassenden Daten des Wandler-Ausgangs gespeichert. Dann wird dieser einzelne Satz von q Bits umfassenden Daten um eine Stufe der Binärzellen innerhalb der Schieberegister jedesmal dann verschoben, wenn dort ein weiterer Schiebeimpuls CL ankommt. Da das Impulsintervall der Schiebeimpulse CL bezüglich der Anzahl m von Bits des Schieberegisters bestimmt wird (und auch auf die Geschwindigkeit v bezogen ist), ist der einzelne Satz von q Datenbits vollständig um m Schritte von Binärzellen in den Schieberegistern verschoben, um an der Ausgangsseite der Schieberegister zu erscheinen, wenn das Rohr um ein Stück weitergelaufen ist, welches der Entfernung zwischen den zwei zueinander bezogenen Querschnittsflächen gleicht, wobei dieser Längenabschnitt l₁+l₂ für die erste Verzögerungsschaltung 109 und l₂ für die zweite Verzögerungsschaltung 108 gemäß Fig. 11 entspricht. Somit verzögern diese Schaltungen 109 und 108 ihre Eingangssignale (d. h. I _{d 1} und I _{d 2}) um

in Fig. 16 bezeichnet das verzögerte Ausgangssignal I _{dd 1} oder I _{dd 2}, welches ein q Bits umfassendes Signal im Binärkode ist, um zu der Haupt-Verarbeitungsschaltung geliefert zu werden. Was das andere Ausgangssignal I _{d 3} angeht, so wird es, falls es sich um ein Analogsignal handelt, über einen A/D-Wandler an die Einrichtung 110 gegeben. (Dieser Wandler ist nicht dargestellt, oder er kann als in der Einrichtung 110 enthalten betrachtet werden.)

Fig. 17 ist eine schematische Darstellung einer Meßanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dieses Ausführungsbeispiel findet Anwendung in dem Fall, daß die Wandung eines Rohrs 20 gemäß Fig. 18 durch die Dicken in drei Abschnitten GB 1, GB 2 und GB 3, die als Meßabschnitte bezeichnet werden können, gemessen werden soll. Eine Mitte O des Meßabschnitts des Rohrs bestimmt sich durch eine geeignete Definition gemäß obiger Beschreibung.

Die Konfiguration des Meßsystems gemäß Fig. 17 mit drei Strahlungsbündeln 3 A, 3 B und 3 C weist folgende Besonderheiten auf:

• (i) die Meßpunkte MP 1, MP 2 und MP 3 bilden ein gleichseitiges Polygon und liegen an dessen Spitzen (in Fig. 19 ist dieses Polygon oder Vieleck ein Dreieck).
• (ii) Die Meßanordnung befindet sich in einer solchen Lage, daß die Mitte O′ des Polygons mit der Mitte O des Rohrabschnitts im oben erwähnten Sinne zusammenfällt und daß ein Kreis ILC, der sämtliche Meßpunkte durchläuft, zwischen der Außen- und Innenkontur des Meßabschnitts des Rohrs wenigstens in jedem der Meßabschnitte GB 1, GB 2 oder GB 3 gezogen werden kann. Speziell sollte er so angeordnet werden, daß die Entfernung zwischen den Mittelpunkten O und O′ des Rohrabschnitts bzw. des Meßsystem-Polygons gegeben ist durch R _1m « 1, wobei R _1m einen Erwartungs-Mittelwert des Außenradius des Rohrs bezeichnet, und daß ein Radius R₀ des wirklichen Kreises angemessen kleiner ist als R _1m und angemessen größer ist als ein erwarteter Mittelwert R _2m des Innenradius des Rohrs. Dieses letztere Erfordernis bezüglich des Werts von R₀ kann vorzugsweise beispielsweise dadurch erfüllt werden, daß der Wert im wesentlichen auf einen Durchschnittswert von R _1m und R _2m eingestellt wird, d. h.:

Speziell ist es aus dem Gesichtspunkt der Auflösung für unebene Rohroberflächenpunkte (oder für Punkte von Rohrwandungsdicken- Unregelmäßigkeiten), die von den paarweisen Strahlungsbündeln zu erfassen sind, vorzuziehen, den Wert von R₀ (d. h., die radiale Lage der Meßpunkte) so einzustellen, daß jede der obigen Bedingungen erfüllt ist. Was die Auflösung angeht, so wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 19 und 20 eine Erläuterung gegeben.

Fig. 19 ist eine vergrößerte Teildarstellung betreffend den Abschnitt GB 1 gemäß Fig. 18. W _1m1 bezeichnet die Länge eines Außenbogens CAO₁, der von den zwei Strahlungsbündeln aus dem Kreis CLO, dessen Mittelpunkt O und dessen Radius R _1m ist, herausgeschnitten wird. W _2m1 bezeichnet die Länge eines inneren Bogens CAI 1, der von den Strahlungsbündeln aus einem anderen Kreis CLI, dessen Mittelpunkt der Punkt O und dessen Radius R _2m ist, herausgeschnitten wird. (Zur Vereinfachung der Darstellung sei angenommen, daß die Mittelpunkte O und O′ exakt zusammenfallen). ψ₁₁ und ψ₂₁ sind die jeweiligen Winkel der Bögen CAO₁ und CAI₁, betrachtet vom Punkt O aus. Die oben angegebenen Längen sind gegeben durch W _1m1=c₁₁R _1m und W _2m1=ψ₂₁R _2m . Die Auflösung am Meßpunkt MP₁ kann gegeben werden durch einen Winkel ψ₁, der der größere der Winkel ψ₁₁ und ψ₂₁ ist, oder aber durch eine Länge W₁=ψ₁R₀. Im Fall von Fig. 30 ist sie gegeben durch ψ₂₁ oder W₁=ψ₂₁ · R₀, weil ψ₂₁<ψ₁₁ ist. Im Fall von Fig. 20, die ähnlich wie Fig. 19 ist, jedoch einen anderen Wert des Radius R₀ aufweist, besteht die Beziehung ψ₁₁<ψ₂₁, und die Auflösung ist gegeben durch c₁₁ oder W₁=ψ₁₁ · R₀. Wie man leicht sieht, ist es vorzuziehen, den Wert von R₀ so einzustellen, daß ψ=ψ₂₁ gilt, um die beste Auflösung zu erhalten, und dies ergibt sich im wesentlichen aus der oben angegebenen Bedingung für R₀ in Bezug auf R _1m und R _2m .

Nun sind die Strahlungsbündel 3 A, 3 B und 3 C des Meßsystems unter den obigen Bedingungen bei dem dritten Ausführungsbeispiel bezüglich der Rohrposition angeordnet.

Fig. 21 zeigt die drei Strahlungsbündel eines solchen Meßsystems zusammen mit den drei Abschnitten des Meßquerschnitts des Rohrs. Hier wird jeder der drei Rohrabschnitte (GB 1, GB 2 und GB 3) von einem Sektorabschnitt dargestellt, der definiert ist durch eine äußere kreisförmige Kontur und eine innere kreisförmige Kontur. Jede kreisförmige Kontur ist Teil eines solchen Kreises, wie er in den Fig. 19 und 20 mit CLO oder CLI bezeichnet wurde. Das heißt: die sektorförmigen Abschnitte in Fig. 21 sind jeweilige Simulationen der tatsächlichen Rohrabschnitte. Weiterhin kann gesagt werden, daß die Methode bei diesem Ausführungsbeispiel anwendbar ist auf den Fall, daß eine solche Simulation vernünftig oder zulässig ist.

In Fig. 21 bezeichnen ξ _1b12, ξ _2b23, ξ _2b23, u _3b23, ξ _3b31 und ξ _1b31 Durchlaufweglängen des Strahlungsbündels 3 a durch den Meßabschnitt GB 1 und durch den Meßabschnitt GB 2, des Strahlungsbündels 3 C durch den Abschnitt GB 2 und den Abschnitt GB 3, bzw. des Strahlungsbündels 3 B durch den Abschnitt GB 3 und den Abschnitt GB 1. Die Größen, die man durch die Erfassung der übertragenen Strahlungsbündelintensität erhält, sind Werte von d₁₂, d₂₃ und d₃₁, wobei folgende Beziehungen gelten:

ξ _1b12 + ξ _2b12 = d₁₂
ξ _2b23 + ξ _3b23 = d₂₃ (IV.4)
ξ _3b31 + ξ _1b31 = d₃₁

Die Formel (IV.4) umfaßt drei Gleichungen und beinhaltet sechs Unbekannte, so daß sie in dieser Form nicht lösbar ist. Bei der Methode nach diesem Ausführungsbeispiel jedoch können folgende zusätzliche Bedingungen angegeben werden:

• (i) Da das durch die Meßpunkte MP 1, MP 2 und MP 3 gebildete Dreieck (d. h., das durch die drei Strahlungsbündel oder Bündelachsen gebildete Dreieck) ein gleichseitiges Dreieck ist, sind die beiden Winkel R _1b12 und R _1b31 identisch, wobei die Winkel R _1b12 und R _1b31 die Winkel zwischen der von der Mitte O durch den Meßpunkt MP 1 führenden Radiallinie und einem durch den Meßpunkt MP 1 laufenden Strahlungsbündel 3 a bzw. zwischen derselben Radiallinie und dem anderen durch denselben Meßpunkt MP 1 laufenden Strahlungsbündel 3 B. Eine ähnliche Beziehung gilt auch für die weiteren Meßpunkte.
• (ii) Die praktische Simulation wird bewirkt durch die Außen- und Innenkonturen innerhalb jedes Meßabschnitts vermöge der oben erwähnten Positionierung des Meßsystems, so daß die Kreise der Konturen zueinander konzentrisch sind. Das heißt, die beiden Strahlungsbündel-Durchlaufwege, die von den Kreisen innerhalb eines einzelnen Meßabschnitts geschnitten werden, sind bezüglich der durch die Mitte O und den darinliegenden Meßpunkt gehenden Radiallinie symmetrisch.

Aus den obigen Bedingungen (i) und (ii) ergibt sich:

u _1b12 = ξ _1b21 = ξ₁
ξ _2b12 = ξ _2b23 = ξ₂ (IV.5)
ξ _3b31 = ξ _3b23 = ξ₃

Aus den Gleichungen (IV.4) und (IV.5) können die folgenden Simultangleichungen erhalten werden:

ξ₁ + ξ₂ = d₁₂
ξ₂ + ξ₃ = d₂₃ (IV.6)
ξ₃ + ξ₁ = d₃₁

Diese drei Gleichungen besitzen drei Unbekannte, so daß die Gleichungen lösbar sind.

Während das oben Gesagte für drei Meßpunkte gilt, kann die Methode in ähnlicher Weise bei anderen Fällen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Meßpunkten angewendet werden, so daß auf sicherem Wege lösbare Gleichungen erhalten werden. Wie diese zu lösen sind, ist der oben bereits erwähnten älteren Anmeldung entsprechend zu entnehmen. In Matrizenschreibweise erhält man aus der obigen Gleichung (IV.6) die folgende Beziehung:

durch Lösen der Gleichung (IV.7) erhält man dann

ξ₁ = ½ (d₁₂ - d₂₃ + d₃₁)
u₂ = ½ (d₂₃ - d₃₁ + d₁₂) (IV.8)
ξ₃ = ½ (d₃₁ - d₁₂ + d₂₃)

Auf diese Weise werden die Längen der Strahlungsbündel- Durchlaufwege (ξ₁, ξ₂ und ξ₃) durch die Rohrwand erhalten, wenngleich diese Längen die Rohrwanddicken in Richtung der Strahlungsbündel angeben und nicht die Wanddicken in den radialen Richtungen des Rohrs.

Derartige Werte der Rohrwandungsdicke (eine Art von "schräger" Dicke) kann in angemessener Weise dazu dienen, die Qualität der rohrförmigen Erzeugnisse zu untersuchen, um beispielsweise jegliche Ungleichmäßigkeit in der Wanddicke festzustellen.

Wenn die Werte der radialen Dicke der Rohrwand benötigt werden, so können sie unter Heranziehung der nachstehenden Bedingung angegeben werden:

• (i) Ein Außenradius (oder ein Außendurchmesser) eines rohrförmigen Erzeugnisses ist im wesentlichen gleich seinem Standardwert, der von vornherein bekannt ist und durch geeignete Mittel feststellbar ist. Beim tatsächlichen Herstellungsvorgang von rohrförmigen Erzeugnissen wie z. B. nahtlosen Stahlrohren, ist es ziemlich einfach, der Außenfläche mit hoher Genauigkeit einen wirklich kreisförmigen Querschnitt zu geben, wenngleich es relativ schwierig ist, eine exakte Gleichförmigkeit der Wanddicke zu erzielen. Beispielsweise spezifiziert der Japanese Industrial Standard (JIS) Nr. 3439 aus dem Jahre 1979 als zulässige Fehler des Außendurchmessers und der Rohrwanddicke nahtloser Stahlrohre für die Verwendung bei Ölbohrungen (Tabelle 7), daß der zulässige Fehler des Außendurchmessers solcher Rohre ±0,8 mm für Durchmesser von 101,6 mm oder weniger und ±0,75% für Durchmesser von 114,3 mm oder mehr beträgt, während der zulässige Fehler bei der Wanddicke für beide Fälle -12,5% beträgt.
• (ii) Es gibt eine Beziehung gemäß Gleichung (I.2) zwischen den Werten ξ und x. (Hier repräsentiert ξ jeden Wert von ξ₁, ξ₂ und ξ₃, und x repräsentiert eine entsprechende radiale Dicke.) Aus der Gleichung (I.2) erhält man folgende Beziehung: x₂ - 2R₁x - ξ² + (A - ξ) ξ = O (IV.9)wobei und die Werte von R₀ und R bekannt sind.

Aus der obigen Bedingung (i) kann der Wert von R₁ als bekannt angesehen werden. Dann kann auch der Wert von A in der obigen Gleichung (IV.10) erhalten werden. Somit kann durch Lösen der Gleichung (IV.9) der benötigte Wert von x angegeben werden durch:

Also ist auch der Wert einer radialen Dicke einer Rohrwand zu ermitteln.

Weitere Beispiele sollen für Fälle angegeben werden, bei denen mehr als drei Meßpunkte entsprechend diesem Ausführungsbeispiel vorhanden sind.

Für den Fall, daß fünf Meßpunkte vorgesehen sind, erfolgt deren Anordnung in der aus Fig. 22 oder Fig. 23 ersichtlichen Weise. MP 1 bis MP 5 sind die Meßpunkte, die an den Spitzen eines gleichseitigen Fünfecks liegen. Unter Verwendung von ξ₁, ξ₂, ξ₃, ξ₄ und ξ₅ für die "schrägen" Dicken an den entsprechenden Meßpunkten und unter Verwendung von d₁₂, d₂₃, d₃₄, d₄₅ sowie d₅₁ für die ermittelten übertragenen Intensitäten (multipliziert mit einem Koeffizienten) der jeweiligen Strahlungsbündel, die durch die Punkte MP 1 und MP 2, MP 2 und MP 3 usw. laufen, erhält man folgende Beziehung:

Durch Lösen der Gleichung (IV.12) können die Werte von ξ₁ bis ξ₅ angegeben werden. Dann können auch die entsprechenden radialen Dicken angegeben werden, in dem der bekannte Wert von R herangezogen wird. (Hier beträgt

für den Fall von Fig. 22 und

für den Fall gemäß Fig. 34.)

Die Fig. 24a bis 26 zeigen Anordnungen von sieben, sechs und acht Meßpunkten. Fig. 25 und 26 sind Beispiele einer Kombination zweier Polygone. Ähnlich wie es oben für die Anordnung von drei oder fünf Meßpunkten angegeben wurde, können die Werte für die jeweiligen ξ und x ermittelt werden.

Auch in verschiedenen anderen Fällen, bei denen einen höhere Zahl von Meßpunkten (größer als drei) verwendet wird, können ähnliche Gleichungen erhalten werden.

Man erhält:

wobei ein Spaltenvektor mit den Elementen ξ und ein Spaltenvektor ist, dessen Elemente die ermittelten Strahlungsbündel- Intensitäten durch Koeffizienten darstellen. Ein Wert für R kann in diesem Fall angegeben werden durch folgende Beziehung:

wobei n die Anzahl von Meßpunkten und i eine ganze Zahl ist, die sich in Abhängigkeit der Anordnung der Strahlungsbündel bestimmt (speziell ist i eine Zahl der Seiten, die in einem kürzeren Polygonumfangsteil enthalten sind, der durch zwei Meßpunkte auf einem Strahlungsbündel abgeschnitten wird).

In ähnlicher Weise kann ein Rohr mit Polygon-, d. h. Vieleck- Querschnitt gemessen werden. Fig. 27 zeigt ein Beispiel für ein regelmäßiges Dreieck, wobei die Außenseite des Dreiecks ABC und die Innenseite des Dreiecks A′B′C′ ist. Man nehme an, daß drei Meßpunkte an den Punkten MP 1, MP 2 und MP 3 auf im Umfang eines regelmäßigen Dreiecks A′′B′′C′′ lägen, wobei dieses Dreieck in dem Rohrquerschnitt gebildet wird. Hier sind die Punkte MP 1, MP 2 und MP 3 die Fußpunkte der Lote von der Mitte O des Dreiecks A′′B′′C′′ auf dessen Seiten. Bezugszeichen (B-1-2), (B-2-3) und (B-3-1) zeigen drei Strahlungsbündel, und x₁, x₂ und x₃ sind die zu untersuchenden Dicken. Unter Verwendung von ξ₁, ξ₂ und ξ₃ für die "schrägen" Dicken in den Richtungen der Strahlungsbündel an den entsprechenden Meßpunkten und von d₁₂, d₂₃ und d₃₁ für die von der erfaßten Intensität der übertragenen Strahlungsbündel erhaltenen Werte erhält man ähnlich wie oben folgende Beziehung:

ξ₁ + ξ₂ = d₁₂
ξ₂ + ξ₃ = d₂₃ (IV.15)
ξ₃ + ξ₁ = 31

Durch Lösen der Gleichung (IV.15) werden Werte von ξ₁, ξ₂ und ξ₃ erhalten, und dann ergeben sich x₁, x₂ und x₃ durch x _i= ξ _i · cos R (hier ist R=30°).

Die Fig. 28a und 28b zeigen weitere Beispiele für einen fünfeckigen Rohrquerschnitt, der innerhalb seines Bereichs einen regelmäßigen fünfeckigen Umfangsabschnitt A′′B′′C′′D′′E′′ aufweisen kann. Fünf Meßpunkte MP 1 bis MP 5 bilden ein regelmäßiges Fünfeck. Die Wanddicken können auf ähnliche Weise wie oben ermittelt werden. Für den Fall, daß jeder andere polygonale Rohrquerschnitt eine Linie eines regelmäßigen Vielecks gemeinsam hat, gilt ähnliches. (Ein Kreis ist eine Art eines regelmäßigen Vielecks, wobei die Anzahl der Spitzen unendlich groß ist.)

Selbst für den Fall, daß ein Polygonal-Rohrquerschnitt keine Linie eines regelmäßigen Vielecks innerhalb seines Bereichs aufweist, kann das obige Meßverfahren angewendet werden, wenn eine geringfügige Modifizierung verwendet wird. Beispielsweise gelten in dem in Fig. 29 dargestellten Beispiel eines Dreiecks die Beziehungen:

wobei R _1b12 usw. die in der Figur dargestellten Winkel bezeichnen. Es können die Wanddicken ermittelt werden. Für Polygonal- Rohrquerschnitte ohne regelmäßige Polygonlinie und mit einer großen Anzahl von Seiten jedoch wird der Vorgang etwas kompliziert aufgrund der Gleichförmigkeit der Winkel O und der Vorgänge zum Messen dieser Winkel.

Bei der obigen Beschreibung des dritten Ausführungsbeispiels wird jedes Strahlungsbündel als eine Linie betrachtet. Ersetzt man diese Linie jedoch durch ein tatsächliches Bündel mit einer gegebenen Breite oder Dicke, so kann man dasselbe Ergebnis erhalten, lediglich mit der Ausnahme, daß die Auflösung aufgrund der Strahlungsbündeldicke breiter ist als es oben in Zusammenhang mit den Fig. 19 und 20 erwähnt wurde.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Rohrwanddickenmessung, mit mindestens einem Meßinstrumentensatz (1-1 bis 1-4; 2-1 bis 2-4; 3-1 bis 3-4), der ein Strahlungsbündel von außen derart quer durch das Rohr schickt, daß zwei ein Paar bildende Meßpunkte innerhalb der Rohrwandung von einem Strahlungsbündel durchlaufen werden, woraufhin die Intensität des Strahlungsbündels nach Durchlaufen der Meßpunkte erfaßt und in einer Verarbeitungseinrichtung die erfaßten Werte zum Ermitteln der Wanddicken verarbeitet werden, wozu unter Ausnutzung einer Relativbewegung zwischen Rohrkörper und Meßinstrumentensatz ein einzelner zum Erzeugen und Erfassen des einen Strahlungsbündels vorgesehener Detektor des Meßinstrumentensatzes zeitlich nacheinander die Intensitäten des Strahlungsbündels an mehreren Stellen außerhalb des Rohrkörpers ermittelt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
es sind mindestens drei Meßinstrumentensätze (1-1 bis 1-4; 2-1 bis 2-4; 3-1 bis 3-4) derart bezüglich des Rohrs (20) angeordnet, daß jedes von mindestens drei Paaren von Meßpunkten von einem der mindestens drei Strahlungsbündel durchlaufen wird, daß jeder Meßpunkt zweimal zur Paarbildung mit unterschiedlichen Meßpunkten berücksichtigt wird und daß die Anzahl der Meßinstrumentensätze (1-1 bis 1-4; 2-1 bis 2-4, 3-1 bis 3-4) gleich der Anzahl der Meßpunkte und gleich der Anzahl der zu bildenden Paare ist,
die Relativbewegung des Rohrs erfolgt in einer Richtung parallel zur Rohrachse,
die Meßinstrumentensätze sind an in dieser Richtung verteilten Stellen angeordnet, und
es sind Schaltungsmittel (108, 109) vorgesehen, um die Ausgangssignale der Detektoren (1-4, 2-4, 3-4) der Meßinstrumentensätze (1-1 bis 1-4; 2-1 bis 2-4; 3-1 bis 3-4) beim Zuführen zur Verarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Relativbewegung und der Anordnung der Meßinstrumentensätze zu verzögern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung des Rohrs zu der Meßvorrichtung eine Drehkomponente bezüglich der Rohrachse enthält, und daß ein einzelner Meßinstrumentensatz zum Erzeugen und Erfassen eines einzelnen Strahlungsbündels zum Aufnehmen eines Satzes von Daten dient, die die Intensitäten des gesendeten Strahlungsbündels an mehreren relativen Positionen bezüglich des Rohrkörpers angeben, welche mehrere Paare von Meßpunkten abdecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung schrittweise erfolgt, und daß bei der arithmetischen Ermittlung der Wanddicken diejenigen Werte der Strahlungsbündelintensitäten herangezogen werden, die während der Unterbrechnung der Relativbewegung erfaßt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung kontinuierlich selbst während der Strahlungsbündel-Erfassung erfolgt, um Ausgangssignale für die arithmetische Verarbeitung zum Erhalten der Wanddicken zu erzeugen, und daß diese Ausgangssignale über eine vorbestimmte Zeitspanne integriert werden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung durch eine Bewegung des Rohrkörpers hervorgerufen wird, wobei die Meßinstrumentensätze stationär sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßinstrumentensätze auf einer sich bewegenden Vorrichtung montiert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich Meßinstrument und Rohr derart bewegen, daß ein sich bewegendes Teil dem anderen Teil folgt.