KR20210033507A - 스트랜드형 대상물의 직경 및/또는 외부 윤곽을 결정하기 위한 장치 - Google Patents

스트랜드형 대상물의 직경 및/또는 외부 윤곽을 결정하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스트랜드(strand)형 대상물의 직경 및/또는 외부 윤곽을 결정하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 측정 방사선을 스트랜드형 대상물 상으로 방출하기 위한 적어도 하나의 전송 장치를 포함하고, 측정 방사선은 스트랜드형 대상물에서 반사되며, 본 장치는, 적어도 하나의 전송 장치에 의해 방출되고 스트랜드형 대상물에서 반사되는 측정 방사선을 받기 위한 적어도 하나의 수신 장치, 및 적어도 하나의 수신 장치가 받은 측정 방사선에 근거하여 스트랜드형 대상물의 직경 및/또는 외부 윤곽을 결정하도록 설계된 평가 장치를 더 포함하고, 스트랜드형 대상물을 적어도 부분적으로 둘러싸는 적어도 하나의 역반사기가 제공되며, 이 역반사기는 스트랜드형 대상물에서 반사되는 측정 방사선 전부 또는 일부를 역반사시킨다.

Description

스트랜드형 대상물의 직경 및/또는 외부 윤곽을 결정하기 위한 장치
본 발명은 스트랜드(strand)형 대상물의 직경 및/또는 외부 윤곽을 결정하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는 측정 방사선을 스트랜드형 대상물 상으로 방출하기 위한 적어도 하나의 전송 장치를 포함하고, 측정 방사선은 스트랜드형 대상물에서 반사되며, 본 장치는, 적어도 하나의 전송 장치에 의해 방출되고 스트랜드형 대상물에서 반사되는 측정 방사선을 받기 위한 적어도 하나의 수신 장치, 및 적어도 하나의 수신 장치가 받은 측정 방사선에 근거하여 스트랜드형 대상물의 직경 및/또는 외부 윤곽을 결정하도록 설계된 평가 장치를 더 포함한다.
이러한 종류의 장치에서, 전송 장치에 의해 방출되는 측정 방사선은 스트랜드형 대상물, 예컨대 금속 파이프에서 반사되며, 측정 방사선 중의 일부는 수신 장치로 되돌아 가게 되며, 이 수신 장치는 예컨대 전송 장치와 동일한 위치에 배치된다. 지연 시간 측정치에 근거하여, 평가 장치가 전송 및 수신 장치로부터 스트랜드형 대상물의 표면까지의 거리를 측정할 수 있다. 이 측정이 예컨대 스트랜드형 대상물의 양측에서 수행되면, 파이프의 직경이 결정될 수 있다. 이러한 종류의 장치에서 사용되는 전송 장치는 더 큰 방사선 각도를 가지며, 방출되는 측정 방사선의 대부분은 스트랜드형 대상물에서 공간적으로 서로 다른 방향으로 반사되며, 그래서 수신 장치에 도달하지 않아 평가를 위해 제공될 수 없다.
그러므로, 위에서 설명된 종래 기술에서 출발한 본 발명의 목적은, 스트랜드형 대상물의 외부 윤곽에 대한 더 포괄적인 측정을 간단한 방식으로 가능하게 해주는 위에서 언급한 종류의 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 독립 청구항 1의 주제를 통해 위의 목적을 달성한다. 유리한 실시 형태는 종속 청구항, 설명부 및 도면에 나타나 있다.
위에서 언급한 종류의 장치에 대해, 본 발명은, 스트랜드형 대상물을 적어도 부분적으로 둘러싸는 적어도 하나의 역반사기가 제공되며 이 역반사기는 스트랜드형 대상물에서 반사되는 측정 방사선 전부 또는 일부를 역반사시킴으로써 위의 목적을 달성한다.
측정될 스트랜드형 대상물은 예컨대 실질적으로 원통형인 외부 윤곽을 갖는다. 대상물은 적어도 하나의 전송 장치에 의해 방출되는 측정 방사선에 대해 실질적으로 불투과성일 수 있다. 예컨대, 스트랜드형 대상물은 금속 파이프, 특히 강 파이프와 같은 관형 대상물일 수 있다. 그러나, 대상물은 중실 스트랜드형 대상물, 예컨대 금속 볼트일 수 있다. 스트랜드형 대상물은 전송 및 수신 장치의 측정 영역을 통해 길이 방향으로 전달되고 그 과정에서 측정될 수 있다. 이러한 목적으로, 본 발명에 따른 장치는 적절한 전달 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 측정될 스트랜드형 대상물을 원주 방향으로 적어도 부분적으로 둘러싸는 적어도 하나의 역반사기가 제공된다. 이 역반사기는 측정될 대상물을, 특히, 방출 및 수신 장치를 제외하고, 실질적으로 완전히 원주 방향으로 둘러쌀 수 있다. 측정될 스트랜드형 대상물은 특히 적어도 하나의 역반사기에 대해 동심으로 배치될 수 있다. 전자기 측정 방사선이 측정될 스트랜드형 대상물의 방향으로 적어도 하나의 전송 장치에 의해 방출되고 그 스트랜드형 대상물에서 적어도 부분적으로 반사된다. 이미 설명한 바와 같이, 적어도 하나의 전송 장치는 측정 방사선을 특정한 방사선 각도로 방출하게 된다. 측정 방사선의 작은 부분, 즉, 0°의 입사각으로, 즉 수직으로 스트랜드형 대상물의 외부 윤곽에 입사하는 부분은 0°의 동일한 반사각으로, 즉 다시 수직으로 되반사되어, 예컨대 적어도 하나의 전송 장치와 동일한 위치에 배치되어 있는 적어도 하나의 수신 장치로 직접 가게 된다. 그러나, 적어도 하나의 전송 장치에 의해 방출되어 스트랜드형 대상물에 입사하는 측정 방사선의 실질적으로 대부분은 0°가 아닌 입사각을 가지며, 그래서 또한 0°가 아닌 반사각으로 대상물에서 반사된다.
특히, 본 발명에 따르면, 측정 방사선의 이 부분(종래 기술에서는 종종 고려되지 않거나 평가하기가 매우 어려움)은 적어도 하나의 역반사기에 부딪히게 된다. 역반사기에 부딪히는 측정 방사선의 적어도 일부는 그에 의해 역반사된다. 본 발명에 따른 역반사기는, 입사 방향 및 반사기의 배향에 실질적으로 무관하게, 실질적으로 방사선이 오는 방향으로 입사 방사선의 적어도 일부를 반사시킨다. 0°가 아닌 반사각으로 스트랜드형 대상물에서 반사되는 방사선 부분은 그러므로 적어도 부분적으로 되반사되어, 그 방사선 부분이 역반사기로 가는 도중에 이전에 반사된 스트랜드형 대상물의 동일한 표면 영역 상으로 가게 된다. 그러므로, 스트랜드형 대상물에 대한 이들 방사선 부분의 (제 2) 입사각은 그의 이전 반사각에 대응한다. 따라서, 이들 방사선 부분은 동일한 (제 2) 반사각으로 되반사되어 적어도 하나의 전송 장치 및 그래서 적어도 하나의 수신 장치로 가게 되며, 이는 예컨대 동일한 위치에 배치된다. 요컨대, 이렇게 해서, 종래의 반사기가 사용된다면 수신 장치로 되돌아 가지 않을 방사선 부분은, 역반사기에 부딪힐 때, 적어도 하나의 수신 장치로 되돌아 갈 수 있고 그래서 간단한 방식으로 검출 및 평가될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 전송 장치에 의해 조사되는(irradiated) 측정될 스트랜드형 대상물의 표면 영역에서 외부 윤곽이 포괄적으로 검출될 수 있다. 본 발명에 따르면, 역반사기는 모든 입사 방사선 부분을 역반사시킬 필요는 없다. 대신에, 역반사기에 입사하는 방사선 중의 단지 일부만이 온 방향과 동일한 방향으로 되반사될 수 있고, 입사 방사선의 다른 부분은 다른 방향으로 반사되고 그래서 어떤 경우에는 평가에 사용될 수 없다. 원래의 방향으로 역반사되는 입사 방사선의 일부분이 평가에 충분한 세기를 갖는다면, 이는 허용 가능하다.
이미 설명한 바와 같이, 평가 장치는 예컨대 측정 방사선이 적어도 하나의 전송 장치에 의해 방출될 때와 그 측정 방사선이 적어도 하나의 수신 장치에 수신될 때 사이의 측정 방사선의 지연 시간을 측정할 수 있다. 전송 및 수신 장치와 역반사기의 공간 위치는 알려져 있기 때문에, 그 위치로부터, 전송 장치에 의해 조사되는 스트랜드형 대상물의 외부 윤곽까지의 거리가 결정될 수 있다. 특히, 이로써, 조사되는 영역에서의 외부 윤곽, 예컨대, 미리 정해진 형상, 예컨대 원으로부터의 편차를 정확하게 결정할 수 있다. 이렇게 해서, 측정 장치까지의 거리가 그에 의해 변하기 때문에 함몰부 또는 돌출부와 같은 표면 결함이 신뢰적으로 검출될 수 있다. 특히, 전송 및 수신 장치와 스트랜드형 대상물의 표면 사이의 거리가 양측에서 측정되면 스트랜드형 대상물의 직경도 결정될 수 있다. 이러한 종류의 평가는 그 자체 알려져 있다.
역반사기는 연속적인 반사기일 수 있다. 그러나, 역반사기는 복수의 개별적이고 서로 별개인 반사기 부분으로 형성될 수 있다. 예컨대 삼중(triple) 미러의 형태로 된 소위 코너 반사기가 역반사기로서 고려될 수 있다. 서로 각도를 이루어 배치되는 2개의 미러를 갖는 코너 반사기가 또한 고려될 수 있다. 역반사형 포일 등도 가능하다. 이미 언급한 바와 같이, 입사 방사선 중의 적어도 일부를 그의 원래 위치로 되반사하는 반사기도 고려할 수 있다. 예컨대, 매우 거친 표면을 갖는 반사기 또는 구형 표면을 갖는 반사기도 가능하다.
이미 언급한 바와 같이, 적어도 하나의 전송 장치와 적어도 하나의 수신 장치는 실질적으로 동일한 위치에 배치될 수 있다. 그러므로 전송 장치의 전송 영역과 수신 장치의 수신 영역은 실질적으로 동일하다. 그래서, 측정 결과에 대한 평가가 용이하게 된다.
특히 실용적인 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 전송 장치 및 적어도 하나의 수신 장치는 적어도 하나의 송수신기로 형성된다. 이 경우, 전송 및 수신 장치는 하나의 요소로 조합되고 그래서 동일한 위치에 쉽게 배치된다. 특히, 모든 전송 장치 및 모든 수신 장치는 각 경우에 쌍으로 송수신기로 형성될 수 있다.
다른 실시 형태에 따르면, 스트랜드형 대상물의 원주에 걸쳐 분산되도록 배치되는 복수의 전송 장치 및 스트랜드형 대상물의 원주에 걸쳐 분산되도록 배치되는 복수의 수신 장치가 제공될 수 있다. 예컨대, 전송 장치와 수신 장치는 측정될 스트랜드형 대상물의 원주에 걸쳐 고르게 분산되어 배치될 수 있다. 위에서 언급한 실시 형태에 의해, 스트랜드형 대상물의 전체 원주가 신뢰적으로 덮일 수 있고 그래서 외부 윤곽이 완전히 측정될 수 있고 또한 직경이 다양한 지점에서 측정될 수 있다. 결과적으로, 편경차(ovality) 등이 신뢰적으로 검출될 수 있다. 특히, 수신 장치 만큼의 전송 장치가 쌍으로 서로에 할당될 수 있고, 그래서 각 경우에 한 수신 장치는 한 할당된 전송 장치로부터 측정 방사선을 받게 된다. 이 경우, 한 전송 장치와 한 수신 장치는 각 경우에 쌍으로 실질적으로 동일한 위치에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 각 경우에 전송 장치와 수신 장치를 형성하는 다수의 송수신기가 다수의 전송 또는 수신 장치에 대응할 수 있다. 예컨대, 적어도 3개의 전송 장치 및 적어도 3개의 수신 장치, 특히 3개의 송수신기가 제공될 수 있다. 3개의 전송 장치 및 3개의 수신 장치, 특히 3개의 송수신기가 제공되면, 이것들은 서로에 대해 120°의 각도 거리로 배치될 수 있다. 이러한 종류의 배치는, 한편으로, 전체 외부 윤곽이 신뢰적으로 검출될 수 있고, 다른 한편으로, 특히 수신 장치에 할당된 전송 장치가 아닌 다른 전송 장치로부터 측정 방사선을 받기 때문에 생기는 전송 장치와 수신 장치의 상호 간섭이 신뢰적으로 방지될 수 있기 때문에, 유리하다.
이미 언급한 바와 같이, 스트랜드형 대상물의 원주에 걸쳐 분산되도록 배치되는 적어도 3개의 전송 장치 및 스트랜드형 대상물의 원주에 걸쳐 분산되도록 배치되는 적어도 3개의 수신 장치, 예컨대 적어도 3개의 송수신기가 제공될 수 있다. 추가로, 평가 장치는 적어도 3개의 수신 장치가 받은 측정 방사선의 비교로부터 스트랜드형 대상물 상에 있는 표면 결함의 위치를 결정하도록 설계될 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 적어도 3개의 전송 장치와 수신 장치를 사용함으로써, 스트랜드형 대상물의 전체 원주가 신뢰적으로 덮일 수 있고, 그래서 외부 윤곽이 완전하게 측정될 수 있다. 함몰부 또는 돌출부와 같은 표면 결함은 측정 장치(들)에서 대응하는 측정 신호를 발생시키며, 측정 장치는 표면 결함에서 반사되는 측정 방사선을 검출한다. 예컨대, 측정될 대상물을, 특히 전송 장치와 수신 장치를 제외하고, 실질적으로 완전히 원주 방향으로 둘러싸는 역반사기와 함께, 3개의 전송 장치와 수신 장치가 각 경우에 120°의 거리로 스트랜드형 대상물의 원주에 걸쳐 분산되어 배치되면, 표면 결함에서 반사되는 방사선은 3개의 수신 장치 중의 세번째 것이 아닌 그 3개의 수신 장치 중 2개의 수신 장치에 수신될 수 있다. 적어도 3개의 수신 장치로부터 얻어진 측정 데이타의 비교에 근거하여, 평가 장치는 어느 수신 장치가 표면 결함을 검출하는 지를 신뢰적으로 확인할 수 있고 이 확인으로부터 표면 결함의 위치를 알 수 있다.
다른 실시 형태에 따르면, 적어도 2개의 수신 장치 및 적어도 2개의 수신 장치 사이에 배치되는 적어도 하나의 전송 장치가 제공될 수 있으며, 평가 장치는 수신 장치가 받은 측정 방사선의 시간적 비교로부터 스트랜드형 대상물 상에 있는 표면 결함의 위치를 결정하도록 설계되어 있다. 표면 결함이 적어도 2개의 수신 장치 중의 제 1 수신 장치에 더 가까이 있는지 또는 제 2 수신 장치에 더 가까이 있는지에 따라, 표면 결함에 더 가까이 있는 수신 장치가, 그 표면 결함으로부터 더 멀리 있는 수신 장치 보다 먼저, 표면 결함에서 반사된 측정 방사선을 받을 것이다. 그러므로, 수신 장치로부터 오는 측정 신호의 시간적 비교를 사용하여 표면 결함의 위치를 결정할 수 있다. 전송 장치도 송수신기의 일부분일 수 있다. 수신 장치는 특히 전송 장치에 대해 대칭적으로, 즉 특히 전송 장치로부터 동일한 (각도) 거리에 배치될 수 있다. 이로써, 수신 장치로부터 오는 측정 신호는 예컨대 완벽하게 원형인 스트랜드형 대상물의 표면의 경우에 동일하기 때문에, 평가가 용이하게 된다.
위에서 언급한 실시 형태에서, 또한 본 발명에 따른 다른 실시 형태 중의 일부 또는 전부에서, 수신 장치(들) 및/또는 전송 장치(들)를 위상 동기적인 방식으로 작동시키는 것이 유리하거나 필요할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 전송 장치에 의해 방출되는 측정 방사선의 주파수가 예컨대 톱니형 주파수 변조로 변조되면, 수신 장치(들) 및/또는 전송 장치(들)를 주파수 동기적인 방식으로 작동시키는 것이 또한 유리하거나 필요할 수 있다. 위상 동기적인 및/또는 주파수 동기적인 작동 그 자체는 당업자에게 알려져 있다.
다른 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 역반사기는 적어도 부분적으로 원형 단면을 갖도록 설계된다. 특히, 역반사기는 실질적으로 완전한 원형 단면을 가질 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 역반사기는 원형을 가질 수 있다. 역반사기는 예컨대 스트랜드형 대상물의 길이방향 축선에 실질적으로 수직으로 있는 평면 내에 배치될 수 있다. 스트랜드형 대상물의 외부 윤곽이 완벽한 원형 단면을 갖는 경우, 역반사기의 각 부분은 그 스트랜드형 대상물의 외부 윤곽으로부터 동일한 거리에 있다. 이렇게 해서, 스트랜드형 대상물의 미리 규정된 원형 단면 형상으로부터의 편차가 특히 간단한 방식으로 확인될 수 있다.
그러나, 적어도 하나의 역반사기의 단면은 적어도 부분적으로 원형에서 벗어나 있는 것도 가능하다. 또한, 적어도 하나의 역반사기는 반경 방향으로 서로에 대해 오프셋되어, 바람직하게는 단차 방식으로 오프셋되어 배치되는 복수의 반사기 부분을 포함할 수 있다. 복수의 반사기 부분 각각은 원형 단면을 가질 수 있다. 그러나, 복수의 반사기 부분은 원형 단면의 형상에서 벗어나 있는 형상을 가질 수도 있다. 따라서 반사기 부분 각각은 역반사적일 수 있다. 반경 방향으로의 오프셋은 스트랜드형 대상물의 길이방향 축선에 관계된다. 그러므로, 서로 다른 반사기 부분, 특히 서로 인접하여 배치되는 반사기 부분은 측정될 스트랜드형 대상물, 예컨대 원통형 대상물의 표면으로부터 상이한 거리에 있다. 이러한 실시 형태에 의해, 스트랜드형 대상물의 외부 윤곽의 다양한 영역들이 특히 신뢰적인 방식으로 도량형적으로 구별될 수 있다. 예컨대, 일정한 반경과 완전히 원형인 단면을 갖는 역반사기의 경우에, 각 경우 예컨대 원통형의 스트랜드형 대상물의 외부 윤곽의 두 표면 영역은 측정 방사선에 대해 동일한 입사각 및 반사각을 갖는 다는 문제가 있다. 이 결과, 방사선 부분은 동일한 지연 시간을 갖게 되며 그래서 수신 장치에 동시에 닿게 된다. 표면 영역 중의 하나가 결함을 포함하여 지연 시간 편차가 생기면, 두 표면 영역 중의 어느 것이 결함을 갖고 있는 지를 결정하는 것이 불가능하다. 이 문제는, 역반사기의 대응하는 실시 형태에 의해 그러한 방사선 부분의 지연 시간이 서로에 대해 의도적으로 변이된다는 점에서, 위에서 언급한 실시 형태로 해결된다. 그러므로, 전송 및 수신 장치의 위치에 대해, 특히 역반사기의 비대칭적인 실시 형태를 생각할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 역반사기는 복수의 개별적인 반사기 부분을 포함할 수 있는데, 복수의 반사기 부분은 예컨대 원형 둘레를 따라 적어도 하나의 전송 장치 및 적어도 하나의 수신 장치에 대해 비대칭적으로 배치되며, 그래서, 반사기 부분에서 반사되는 방사선 부분의 지연 시간이 서로에 대해 의도적으로 변이된다. 비대칭적인 배치는, 특히, 예컨대, 측정될 스트랜드에 대해 동심인 원형 경로에 배치되는 반사기 부분은 적어도 하나의 전송 장치 및 적어도 하나의 수신 장치로부터 상이한 각도 거리에 있음을 의미한다. 동일한 입사각의 측정 방사선으로 조사되는 반사기 부분 및 스트랜드형 대상물의 표면 부분에 의한 동일한 반사각이, 반사기 부분이 반경 방향으로 서로에 대해 오프셋되어 배치되는 경우처럼, 신뢰적인 방식으로 도량형적으로 구별될 수 있는데, 왜냐하면, 그것들은 일정한 외경을 갖는 스트랜드형 대상물의 경우에 상이한 시간에서 방사선 에코를 발생시키기 때문이다.
다른 특히 실용적인 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 전송 장치에 의해 방출되는 측정 방사선은 테라헤르쯔 방사선 또는 기가헤르쯔 방사선일 수 있다. 기가헤르쯔 또는 테라헤르쯔 주파수 범위의 측정 방사선, 예컨대, 레이더 주파수 범위의 측정 방사선이 본 발명에 따른 측정에 특히 잘 적합하다. 이러한 종류의 전송 및 수신 장치는 간섭에, 특히, 강 파이프의 제조 동안에 생기는 고온, 오물, 증기 생성물 등에 대해 대체로 둔감하다. 그러므로, 측정될 스트랜드형 대상물은 제조 직후에 측정될 수 있고, 그래서 제조 파라미터를 변경하여 바람직하지 않은 기하학적 불일치에 가능한 한 신속하게 대처할 수 있다. 예컨대, 이때, 강 파이프는 높은 온도를 가지며 예컨대 물을 사용하여 규칙적으로 동시에 냉각된다. 이 때문에, 강한 증발이 일어나고 그래서 광학식 측정 장치를 위한 측정 환경이 덜 적합하게 된다.
본 발명의 모범적인 실시 형태를 도면에 근거하여 더 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 단면으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 장치의 역반사기의 부분 확대도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 측정 결과의 평가를 도시하는 다른 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 측정 결과의 평가를 도시하는 다른 단면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 측정 결과의 평가를 도시하는 다른 단면도를 나타낸다.
도 6은 측정 방사선에 의해 커버되는 거리를 측정될 스트랜드형 대상물에 대한 입사각에 대해 나타낸 그래프를 나타낸다.
도 7은 다른 모범적인 실시 형태에 따른 본 발명에 따른 장치를 단면도로 나타낸 것이다.
도 8은 도 7에 따른 장치의 측정 펄스를 시간에 대해 나타낸 그래프를 나타낸다.
도 1은 스트랜드(strand)형 대상물(10(나타나 있는 예에서는 강 파이프(10)와 같은 금속 파이프(10))를 단면으로 나타낸다. 이 스트랜드형 대상물(10)은 본 발명에 따른 장치에 의해 그의 길이방향 축선의 방향(도 1에서는 도면 안으로 수직하게 들어가는 방향)으로 전달된다. 본 발명에 따른 장치는 이러한 목적으로 대응하는 전달 장치를 포함할 수 있다. 나타나 있는 예에서, 스트랜드형 대상물(10)은 단면에서 볼 때 원형 외부 윤곽을 갖는다. 스트랜드형 대상물(10)은 역시 원형 단면을 갖는 역반사기(12)에 의해 둘러싸여 있다. 스트랜드형 대상물(10)은 역반사기(12)에 대해 실질적으로 동심으로 배치된다. 나타나 있는 예에서, 역반사기(12)는, 송수신기(14)(나타나 있는 예에서는 3개)를 위한 측정 개구를 제외하고는 원주 방향으로 실질적으로 전체적으로 스트랜드형 대상물(10)을 둘러싸며, 각 송수신기는 테라헤르쯔 방사선 또는 기가헤르쯔 방사선을 위한 전송 장치 및 수신 장치를 포함한다. 나타나 있는 예에서, 송수신기(14)는 역반사기(12) 및 스트랜드형 대상물(10)의 원주에 걸쳐 고르게 분산되도록 배치되며, 도 1에서 각도 거리들 중의 2개에 대한 참조 번호 "16"으로 나타나 있는 바와 같이 각 경우에 120°의 각도 거리로 배치된다.
도 1에서 많은 화살표로 도시되어 있는 바와 같이, 각 송수신기(14)의 전송장치는 특정한 방사선 각도(나타나 있는 예에서는 대략 40°)에서 측정 방사선(18)을 방출한다. 도 1에서 화살표의 어레이로 도시되어 있는 바와 같이, 실질적으로 모든 이 측정 방사선(18)가 스트랜드형 대상물(10)의 표면에서 반사된다. 스트랜드형 대상물(10)에 대한 0°가 아닌 입사각의 경우에, 그 스트랜드형 대상물(10)의 표면에서 반사되는 측정 방사선은 대응하는 반사 때문에 0°가 아닌 동일한 입사각으로 역반사기(12)에 도달하게 되고, 각 방사선 부분은 역반사기에서 동일한 방향으로 되반사되어, 이전에 측정 방사선이 반사된 스트랜드형 대상물(10)의 표면 상의 점으로 되돌아 가게 된다. 따라서, 스트랜드형 대상물(10)의 표면에서 한번 더 반사된 후에, 측정 방사선은 그의 원래의 경로를 따라 송수신기(14)로 또한 그래서 관련된 수신 장치로 되돌아 가게 되며, 이 수신 장치에서 측정 결과로서 검출된다.
도 2는 역반사기(12)의 한 가능한 실시 형태의 확대도를 나타낸다. 나타나 있는 예에서, 역반사기는 역반사기(12)의 내측부를 형성하는 코너 반사기의 어레이로 되어 있고, 각 코너 반사기는 서로에 대해 90°의 각도로 배치되는 2개의 반사기 미러(20, 22)를 포함한다. 도 2에서 화살표(24)로 나타나 있는 바와 같이, 측정 방사선이 역반사기(12)에 도달하면, 도 2에서 화살표(26, 28)로 도시되어 있는 바와 같이, 반사기 미러(20, 22)에 대한 입사각에 무관하게, 이전 측정 방사선이 오는 방향과 동일한 방향으로 양 반사기 미러(20, 22)에서 반사된다. 명료성의 이유로, 역반사기(12)의 원형 만곡은 도 2의 확대도에 나타나 있지 않다.
도 1에 나타나 있는 본 발명에 따른 장치는 평가 장치(30)를 더 포함하는데, 이 평가 장치는 케이블(나타나 있지 않음)에 의해 송수신기(14)에 연결된다. 특히, 송수신기(14)의 수신 장치의 측정 결과는 평가 장치(30)에 주어지고, 이들 결과에 근거하여, 평가 장치(30)는, 특히, 송수신기(14)와 역반사기(12)의 공간 좌표가 알려져 있는 경우 측정 방사선(18)의 지연 시간 측정치에 근거하여 스트랜드형 대상물(10)의 직경 및/또는 외부 윤곽을 계산적으로 결정할 수 있다.
이는 도 3 내지 6을 참조하여 더 상세히 설명할 것이며, 그들 도에서는, 명료성을 위해, 송수신기(14) 중의 하나만 나타나 있다. 도 3에 나타나 있는 예(단지 실례적인 목적으로 선택되었음)에서 볼 수 있는 바와 같이, 스트랜드형 대상물(10)은 500 mm의 직경을 가지며 역반사기(12)는 1500 mm의 직경을 갖는다. 도 3에서, 스트랜드형 대상물(10)에 수직으로 부딪히는 방사선 부분(32)은 0°의 입사각 때문에 역반사기(12)에서 반사됨이 없이, 되반사되어 직접 방출 송수신기(14), 특히, 송수신기(14)의 수신 장치로 가게 됨을 알 수 있다. 나타나 있는 예에서, 그러므로, 송수신기(14)에 의해 방출될 때와 송수신기(14)에 의해 수신될 때 사이에 방사선 부분(32)에 의해 커버되는 거리는 2.00 m(2000 mm)이다.
도 4 및 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 커버되는 거리는, 스트랜드형 대상물(10)에 대한 입사각과 역반사기(12)에서의 대응하는 반사가 증가함에 따라 증가한다. 이는 방사선 부분에 대해 도 4에서 화살표(34, 36)으로 나타나 있다. 나타나 있는 예에서, 송수신기(14)에 의해 방출될 때와 송수신기(14)에 의해 수신될 때 사이에 이 방사선 부분에 의해 커버되는 거리는 2.05 m(2050 mm)이다. 도 5에서, 이는 다른 방사선 부분의 전체 시리즈에 대해 입증되어 있고, 커버되는 거리는, 스트랜드형 대상물(10)에 대한 거의 접선 방향 입사의 극단적인 경우에 2.80 m(2800 mm)까지 증가한다. 이는 또한 도 6의 그래프에서도 알 수 있는데, 이 도에서 커버되는 총 거리(길이)(mm)가 입사각(도)에 대해 그래프로 그려져 있다. 따라서 이 거리의 증가는 측정 신호의 평가 동안에 평가 장치(30)에 의해 고려될 수 있다. 결과적으로, 각 경우에 완벽하게 원형인 스트랜드형 대상물(10)에 대해 예상되는 거리로부터의 편차 및 측정된 지연 시간을 사용하여 표면 결함을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 장치의 추가 모범적인 실시 형태를 나타낸다. 명료성을 위해, 여기서는 단지 하나의 송수신기(14)만 나타나 있다. 물론, 복수의 송수신기가 U-형 대상물(10)의 원주에 걸쳐 제공되어 분산될 수 있다. 이 모범적인 실시 형태에서, 역반사기는 복수의 개별적인 역반사기 부분(RR1, RR2, RR3, RR4)을 포함한다. 역반사기 부분(RR1, RR2, RR3, RR4)은 원주선(38) 상에 송수신기(14)에 대해 비대칭적으로 분산되도록 배치된다. 결과적으로, 서로 다른 역반사기 부분(RR1, RR2, RR3, RR4)에서 반사되는 방사선 부분은, 일정한 직경을 갖는 스트랜드형 대상물(10)의 경우에도, 서로 다른 시간에 송수신기(14)의 수신 장치에 수신된다. 결과적으로, 방사선 부분은 평가 동안에 신뢰적으로 구별될 수 있다. 이는 도 8에서 그래프로 도시되어 있는데, 이 도에서 전송되거나 수신되는 방사선의 세기가 시간에 대해 나타나 있다. 참조 번호 "40"은 송수신기(14)의 전송 펄스를 나타내고, 참조 번호 "42"는, 스트랜드형 대상물(10)에서 되반사되어 직접 송수신기(14)로 가는 방사선 부분의 수신된 방사선 에코를 나타낸다. 참조 번호 "44, 46, 48, 50"은, 각각의 역반사기 부분(RR1, RR2, RR3, RR4)에서 되반사된 방사선 부분의 방사선 에코를 나타낸다. 이 결과는, 예컨대, 예컨대 원주선(38) 상에 송수신기(14)에 대해 대칭적으로 배치되는 역반사기 부분들이 반경 방향으로 서로에 대해 오프셋되어 있는, 즉 모두가 원주선(38) 상에 배치되어 있지는 않은 경우에도 얻어질 수 있다.
10 스트랜드형 대상물
12 역반사기
14 송수신기
16 각거리
18 측정 방사선
20 반사기 미러
22 반사기 미러
24 화살표
26 화살표
28 화살표
30 평가 장치
32 방사선 부분
34 화살표
36 화살표
38 원주선
40 전송 펄스
42 방사선 에코
44 방사선 에코
46 방사선 에코
48 방사선 에코
50 방사선 에코

Claims (12)

  1. 스트랜드(strand)형 대상물(10)의 직경 및/또는 외부 윤곽을 결정하기 위한 장치로서, 측정 방사선(18)을 상기 스트랜드형 대상물(10) 상으로 방출하기 위한 적어도 하나의 전송 장치를 포함하고, 상기 측정 방사선(18)은 스트랜드형 대상물(10)에서 반사되며, 상기 장치는, 상기 적어도 하나의 전송 장치에 의해 방출되고 스트랜드형 대상물(10)에서 반사되는 측정 방사선(18)을 받기 위한 적어도 하나의 수신 장치, 및 적어도 하나의 수신 장치가 받은 측정 방사선(18)에 근거하여 스트랜드형 대상물(10)의 직경 및/또는 외부 윤곽을 결정하도록 설계된 평가 장치(30)를 더 포함하고, 상기 스트랜드형 대상물(10)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 적어도 하나의 역반사기(12)가 제공되며, 이 역반사기는 스트랜드형 대상물(10)에서 반사되는 측정 방사선(18) 전부 또는 일부를 역반사시키는, 스트랜드형 대상물의 직경 및/또는 외부 윤곽을 결정하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 전송 장치 및 적어도 하나의 수신 장치는 실질적으로 동일한 위치에 배치되는, 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    적어도 하나의 전송 장치 및 적어도 하나의 수신 장치는 적어도 하나의 송수신기(14)로 형성되는, 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스트랜드형 대상물(10)의 원주에 걸쳐 분산되도록 배치되는 복수의 전송 장치 및 스트랜드형 대상물(10)의 원주에 걸쳐 분산되도록 배치되는 복수의 수신 장치가 제공되는, 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스트랜드형 대상물(10)의 원주에 걸쳐 분산되도록 배치되는 적어도 3개의 전송 장치 및 스트랜드형 대상물(10)의 원주에 걸쳐 분산되도록 배치되는 적어도 3개의 수신 장치가 제공되며, 상기 평가 장치는 적어도 3개의 수신 장치가 받은 측정 방사선의 비교로부터 스트랜드형 대상물(10) 상에 있는 표면 결함의 위치를 결정하도록 설계되어 있는, 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 수신 장치 및 적어도 2개의 수신 장치 사이에 배치되는 적어도 하나의 전송 장치가 제공되며, 상기 평가 장치는 상기 수신 장치가 받은 측정 방사선의 시간적 비교로부터 스트랜드형 대상물 상에 있는 표면 결함의 위치를 결정하도록 설계되어 있는, 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 역반사기(12)는 적어도 부분적으로 원형 단면을 갖도록 설계되어 있는, 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 역반사기(12)의 단면은 적어도 부분적으로 원형에서 벗어나 있는, 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 역반사기(12)는 반경 방향으로 서로에 대해 오프셋되어, 바람직하게는 단차 방식으로 오프셋되어 배치되는 복수의 반사기 부분을 포함하는, 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 역반사기(12)는 복수의 반사기 부분을 포함하고, 이들 복수의 반사기 부분은 적어도 하나의 전송 장치 및 적어도 하나의 수신 장치에 대해 비대칭적으로 배치되는, 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 반사기 부분 각각은 원형 단면을 갖는, 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전송 장치에 의해 방출되는 측정 방사선(18)은 테라헤르쯔 방사선 또는 기가헤르쯔 방사선인, 장치.
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