NL8002888A

NL8002888A - Stelsel voor het meten van de wanddikte van een meetobject.

Info

Publication number: NL8002888A
Application number: NL8002888A
Authority: NL
Original assignee: Neratoom
Priority date: 1980-05-19
Filing date: 1980-05-19
Publication date: 1981-12-16
Also published as: GB2076154A; IT8121768A0; GB2076154B; US4398420A; JPS5710407A; FR2482721A1; JPH0143881B2; DE3119343A1; DE3119343C2; BE888841A; IT1135836B; FR2482721B1

Description

*. ? Λ t -1- VO 030k

Stelsel voor het meten van de wanddikte van een meetobject.

De uitvinding heeft betrekking op een stelsel voor het meten van de wanddikte van een meetobject, meer in het bijzonder een plaatvormig of een buisvormig orgaan, onder gebruikmaking van ultrageluidsenergie, omvattende een transducent voor het uitzenden 5 respectievelijk ontvangen van ultrageluidsenergie, een zend/ontvang-inrichting, die met deze transducent is gekoppeld en dienende om deze transducent te bekrachtigen respectievelijk om ultrageluidsenergie, in het bijzonder echosignalen, zoals ontvangen door de transducent, te ontvangen en te verwerken, zodanig, dat uit een 10 tijdsinterval tussen ontvangen echosignalen een signaal, indicatief voor de wanddikte van het meet object wordt gevormd.

Een dergelijk stelsel is bekend uit het Amerikaanse octrooisehrift 1+.008.603.

Volgens deze bekende techniek wordt de wanddikte van 15 een buisvormig orgaan gemeten op basis van een meting van het tijdsinterval tussen een eerste echopuls ontstaan door reflectie tegen de "buitenwand” en een tweede echopuls ontstaan door reflectie tegen de "binnenwand” van het meetobject. Een dergelijke meettechniek heeft het bezwaar, dat looptijdeffeeten veroorzaakt doordat ingezon-20 den en gereflecteerde ultrageluidsgolven zich voortplanten door en/of tussen één of meer deklagen, die in de regel op het meetobject zijn aangebracht, en een waterpad, wanneer de meting als een "immersiemeting" wordt uitgevoerd, een fout introduceren in het meetresultaat, zodat geen betrouwbare meting, die een absolute maat is voor de wanddikte 25 van het meetobject, mogelijk is.

Bovendien kunnen meetfouten ontstaan doordat de transducent, althans het werkzame oppervlak daarvan, niet zuiver evenwijdig aan het buitenvoorvlak van het meetobject is opgesteld. Een dergelijke onnauwkeurigheid van de positionering van de meettransducent veroorzaakt 30 looptijdverschillen in de bundel van golven (zowel in een uitgezonden als wel in een ontvangen bundel), als gevolg waarvan een tussen ontvangen echosignalen gemeten tijdsinterval geen nauwkeurige maat meer is voor de feitelijke wanddikte van het meetobjeet.

800 2 8 88 -2- i *

Met de uitvinding is nu in eerste aanleg beoogd deze bezwaren op te heffen door het beschikbaar stellen van een meetstelsel, waarmee het mogelijk is om wanddikten over een relevant gebied van waarden met een gewenste nauwkeurigheid, een zekere betrouwbaarheid en reproduceer-5 baarheid te meten, en wel zodanig, dat het meetresultaat in een vorm (hetzij digitaal, hetzij analoog), die een absolute maat is voor de wanddikte van het meetobject, wordt gepresenteerd. Een en ander zowel .voor "immersiemetingen" alswel voor "contactmetingen", en onder uitsluiting van bovenvermelde looptijdeffecten.

10 De uitvinding steunt op de gedachte enerzijds, dat de invloed van een of meer op het meetobject aanwezige deklagen, en een waterpad, wanneer het immersiemetingen betreft, op het meetresultaat wordt geëlimineerd, wanneer- de meting wordt gebaseerd uitsluitend op echosignalen, zoals ontstaan door reflecties tegen 15 de achterste begrenzing van de te meten wand (gerekend in de richting waarin de uitgezonden ultrageluidsgolven zich naar het meetobject toe voortplanten), en anderzijds dat voor een correcte meting, ƒ de tijdsintervallen tussen opeenvolgende van dergelijke echosignalen onderling gelijk moeten zijn.

20 Een stelsel is daartoe volgens de uitvinding gekenmerkt door een discriminatorketen, die is ingericht om uit een groep ontvangen signalen, zoals ontstaan na het uitzenden van een signaalstoot van ultrageluidsenergie, drie opeenvolgende echosignalen ontstaan door reflecties tegen de, gerekend in de richting waarin een uitge-25 zonden signaal zich naar het meetobject voortplant, achterste begrenzing van de desbetreffende wand van het meetobject,te selecteren; een omzetketen, die is ingericht om de tijdsintervallen tussen zulk een drietal van opeenvolgende echosignalen om te zetten in een eerste pulsreeks, indicatief voor het tijdsinterval tussen het eerste en 30 tweede echosignaal en een tweede pulsreeks, indicatief voor het tijdsinterval tussen het tweede en derde echosignaal; een comparator voor het met elkaar vergelijken van zulk een eerste pulsreeks en zulk een tweede pulsreeks; en een verwerkende keten, die bij een overeenstemmende vergelijking van de comparator, uit een van genoemde puls-35 reeksen, een digitaal signaal representatief voor de. dikte-van de desbetreffende wand vormt.

800 2 8 88 * 4 -3-

Een belangrijk technisch voordeel van een stelsel volgens de uitvinding bestaat daaruit dat meetfouten, welke zullen ontstaan wanneer de transducent niet met een bepaalde graad van nauwkeurigheid ten opzichte van het meet object is op gesteld, in feite worden geëlimineerd.

5 Immuniteit voor dergelijke meetfouten geldt tevens in een situatie waarbij een opeenvolging van metingen wordt uit gevoerd, waarbij de transducent langs het meetobject wordt verplaatst.

3ij een aldus uitgevoerd stelsel volgens de uitvinding steeds een juiste presenatxe, bijvoorbeeld in digitale vorm, van het 10 meetresultaat verkregen, zonder dat foutbronnen (stoorsignalen), alsook laminaties, waarmee in dit verband zijn bedoeld bescherm- en/of oxyde-lagen, de meting beïnvloeden. Sommige defecten in het meetob ject worden echter gedetecteerd en bijvoorbeeld als wanddiktevermindering aangegevenc Wanneer over het relevante gebied van diktewaarden de meting 15 met een gewenste nauwkeurigheid moet worden uitvoerd, bijvoorbeeld met een nauwkeurigheid van - o,01 mm, betekent zulks dat per millimeter wanddikte honderd klokpulsen nodig zijn.

Rekening houdende met een gegeven voortplantingssnelheid van ultrageluidsgolven in het materiaal van het meetobject, 20 ia de regel staal, alsook de maximale dikte die met de gewenste nauwkeurigheid moet kunnen worden gemeten, zou zulks een klokpuls-frequentie met een grootte-orde van 300 MHz vereisen.

Wegens ontwerp-technische redenen is het niet aantrekkelijk om het stelsel voor een dergelijke hoge klokfrequentie in te 25 richten. Teneinde het mogelijk te maken om met een n maal lagere klokfrequentie, bijvoorbeeld n is een factor 10, te kunnen meten met de gewenste nauwkeurigheid van bijvoorbeeld ί 0,01 mm voor staal, is het stelsel volgens de uitvinding verder daardoor gekenmerkt, dat de zend/ ontvanginrichting is voorzien van een op zichzelf bekende pulsgenerator 30 voor het teweegbrengen van pulsen met een vooraf gekozen herhalingsfrequentie, waarbij de transducent in responsie op deze pulsen en daarmee corresponderende reeks van signaalstoten van ultrageluidsenergie uit-zendt; en genoemde verwerkende keten verder is ingericht om een vooraf gekozen aantal, bijvoorbeeld honderd, van genoemde pulsreeksen, die elk 25 zijn ontstaan als gevolg van een uitgezonden signaalstoot, alsook elk een maat zijn voor de wanddikte van het meetobject, statistisch te middelen.

8 0 0 2 8 88 * + -ll·-

Met een aldus uitgevoerd stelsel wordt door een verlaging van de klokfrequentie, "bijvoorbeeld met een factor 10, de meetnauw-keurigheid eveneens verlaagd met een factor 10. Door echter in dit geval honderd meetwaarden statistisch te middelen wordt de meet-5 nauwkeurigheid echter met een factor /100 ** 10 verhoogd ten opzichte van die van een enkele meting.

Teneinde, rekening houdende met de omstandigheid dat de fasen van de geselecteerde echosignalen met betrekking tot de fase van de gebruikte klokpulsen "willekeurig" (random) zijn, bij 10 het uitmiddelingsproces de gewenste meetnauwkeurigheid te verkrijgen, is het stelsel volgens de uitvinding verder daardoor gekenmerkt,dat genoemde omzetketen omvat een eerste en een tweede synchronisatie-poortketen, waarbij elk van deze synchronisatiepoortketens is ingericht om onder het bestuur van een op een ene ingang daarvan aange-15 sloten stuurketen, in synchronisme met aangeboden klokpulsen, telkens een aantal, dat correspondeert met het tijdsinterval tussen een tweetal opeenvolgende uitgeselecteerde echopulsen, door te laten.

Een constructief eenvoudige uitvoeringsvorm van de uitvinding is gekenmerkt door een meetwaardeteller, die in responsie op 20 " elk uitgangssignaal, dat door de comparator teweeg wordt gebracht bij een overeenstemmende vergelijking, een telstand aanneemt, die indicatief is voor de wanddikte van het meetobject, welke meetwaardeteller door daaraan toegevoerde hulpklokpulsen kan worden uitgelezen zodanig, dat elke telstand een daarmee corresponderende reeks van meet-25 waardepulsen oplevert; en genoemde weergeefketen is ingericht om dergelijke reeksen van meetwaardepulsen te sommeren en het somresul-taat te delen door een factor, die correspondeert met een voorafgekozen aantal van genoemde reeksen.

Bij een dergelijke ‘uitvoeringsvorm kan het sommeren van 30 de meetwaardepulsen en het delen van het somresultaat door een factor corresponderende met het aantal aangeboden hulpklokpulsreeksen op eenvoudige wijze worden gerealiseerd met behulp van een enkele teller waarbij de laatste twee decimalen van het somresultaat niet worden weergegeven.

35 Verder is een stelsel volgens de uitvinding daardoor ge kenmerkt, dat genoemde discriminatorketen omvat een bestuurbare 800 2 8 88 -ν .·· π ~ ~ ·. „ \t' |Τ ' · ~· -. -- —- -~ -- - *Tl*~'' Γ *—*-—-- ~ —τι ΐ Μΐη ιτ·ιι ι ·ι ·ι ι * 4 \ -5- schakelketen, welke onder het bestuur van een stuurketen een daaraan aangeboden ingangssignaal voor de duur van een stuursignaal kan doorlaten; en een detectorketen voor het teweegbrengen van het genoemde ingangssignaal in de vorm van in hoofdzaak onderling gelijke unipolaire 5 signaalpulsen, welke stuurketen is ingericht om in responsie op een referentiesignaal, dat een maat is voor een na een uitgezonden signaal-stoot als eerste ontvangen echosignaal, een stuurpuls teweeg te brengen als referentie voor het genoemde stuursignaal.

Teneinde het selecteren van de gewenste echosignalen te vereen-10 voudigen is een stelsel volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat genoemde stuurketen voorzieningen omvat, waardoor de tijdpositie en tijdlengte van het genoemde stuursignaal naar keuze instelbaar zijn.

Ter nadere toelichting van de uitvinding zal in het onderstaande een uitvoeringsvoorbeeld daarvan worden behandeld met 15 verwijzing naar de tekening.

In de tekening is een uitvoeringsvoorbeeld van een meet-stelsel volgens de uitvinding in blokschemavorm weergegeven. Bij een dergelijk meetstelsel wordt gebruik gemaakt van een piëzo-elektrische transducent TB voor het uitzenden van één of meer pulsen ultra-20 geluidsenergie en voor het ontvangen van de als gevolg van een dergelijke uitzending veroorzaakte ultrageluidsgolven. Daartoe dienende elektrische pulsen, zoals teweeggebracht door een pulsgenerator PG van een op zichzelf bekende uitvoering, worden door de transducent omgezet in dienovereenkomstige longitudinale mechanische 25 trillingen, welke zich in het te onderzoeken materiaal, in de regel metalen wanden die zijn bedekt met één of meer beschermende deklagen, voortplanten. Deze mechanische trillingen kunnen hetzij via. een koppelmedium tussen de transducent en het meetob j eet (contactmeting) hetzij via een geschikt overdraagmedium, in 30 de regel water (immersiemeting) worden overgedragen naar en in het meetobject, bijvoorbeeld de wand van een buis, of een plaatvormig onderdeel. De door reflecties veroorzaakte echosignalen worden door deze transducent weer omgezet in dienovereenkomstige elektrische trillingen. 3ij een meetstelsel volgens de uitvinding wordt het 35 tijdsinterval tussen een tweetal opeenvolgende echosignalen, zoals ontstaan door reflecties tegen de achterste begrenzing (gerekend in de richting waarin een door de transducent uitgezonden ultrageluids-golf zich naar het meetobject toe voortnlant) van de te meten wand, 800 2 888 * >· -6- met andere woorden aehtervandecho's, gebruikt als een directe maat voor de te meten wanddikte. Hierbij wordt ter controle van bet meetresultaat steeds gebruik gemaakt van drie opeenvolgende van dergelijke acbterwandecho1 s en wel in die zin, dat bet tijdsinterval 5 tussen de eerste en tweede achterwandecbo wordt vergeleken met het tijdsinterval tussen de tweede en derde achterwand echo. Uitsluitend indien een dergelijke twee tij ds invert allen onderling gelijk zijn, wordt zulk een gemeten tijdsinterval vxrverdere verwerking geaccepteerd.

Door een dergelijke organisatie van de meetprocedure ÏQ worden invloeden van looptijdeffekten, zoals veroorzaakt door de op het meetobject aanwezige deklagen, en het waterpad (indien het immersiemetingen betreft) geëlimineerd, terwijl uitsluitend goede meetresultaten, met andere woorden meetresultaten die niet zijn vervormd door stooreffecten, worden verwerkt en weergegeven.

15 Aangezien het' gewenst is de wanddiktemeting met een zo

groot mogelijke nauwkeurigheid uit te voeren dient de in het meetstelsel te gebruiken transducent relatief sterk te zijn gedempt, alsook een relatief hoge eigen frequentie, bijvoorbeeld tussen 5 en 1S MHz, te bezitten. Wegens de sterke demping dient de transducent 2G door een relatief hoge spanning te worden aangedreven, nominaal 250 V

terwijl de stijgtijd van zulk een aandrijfpuls niet groter dient te zijn dan 20 nanosec. De hiertoe dienende nulsgenerator PG is van een op zichzelf bekende uitvoering, waarbij pulsen met een her-halingsfrequentie van maximaal 15 KHz teweeg kunnen worden gebracht.

25 Het meetstelsel is in zijn algemeenheid samengesteld uit een analoog, als discriminator werkzaam gedeelte, dat is ingericht om de voor de wanddiktemeting gewenste achterwand eehosigna-len te selecteren, en een digitaal gedeelte dat is ingericht om de door het discriminatorgedeelte’geselecteerde echosignalen te digi-30 taliseren en verder te verwerken tot een voor digitale presentatie van de meetresultaten geschikte vorm.

De discriminatorketen omvat een als banddoorlaatfilter werkzame versterker BV, waarvan de door laatband is gegeven door de eigen frequentie van de transducent. Door het banddoorlatend karak-35 ter van deze versterker worden in de ontvangen signalen als onge wenst voorkomende signalen in eerste aanleg uitgezeefd. Het aldus uitgefilterde en versterkte signaal wordt toegevoerd aan een spanninggestuurde versterker SV. De daardoor geïntroduceerde versterking kan naar keuze worden ingesteld,hetgeen in de figuur 800 2 8 88 _________ --- ΊI MM·-----—r τ——— η-——--im-·ιΐτ utiitthi i i--n ι i ___ .. ..

-7- schematisch is aangeduid door de regelaar EG. Het uitgangssignaal van deze versterker SV wordt toegevoerd aan een "omhullende” detector DT met een naar keuze instelbaar detectieniveau, hetgeen in de figuur schematisch, is aangegeven door de regelaar ED. Signalen 5 kleiner dan het detectieniveau, zoals bijvoorbeeld ruis, kunnen hierdoor worden geëlimineerd.

Als gevolg van de omstandigheid, dat opeenvolgende achterwand-echosignalen zijn gegeven als gedempte, in hoofdzaak gelijkvormige signalen } die onderling wat amplituden betreft, verschil-TQ len, kunnen bij een vastingesteld detectieniveau fasefouten ontstaan, waardoor in de tijdsintervallen die een maat moeten zijn voor de te meten wanddikte, fouten kunnen worden geïntroduceerd. Teneinde dergelijke fasefouten en daardoor veroorzaakte meetfouten., te elimineren, of althans in sterke mate te verminderen, zijn de spanning-15 gestuurde versterker SV en de detector DT opgenomen in een regellus en wel doordat de uitgang van de detector via een integrerend netwerk IE is verbonden met de stuuringang van de versterker SV. De tijdconstante van dit integrerend netwerk is bepalend voor de snelheid van de automatische regeling, waardoor de door de versterker 20 SV instantaan geïntroduceerde versterking wordt geregeld in afhanke lijkheid van het uitgangssignaal van de detector, met dien verstande dat deze versterking wordt verhoogd, respectievelijk verkleind, naarmate het te detecteren achterwand-echosignaal groter respectievelijk kleiner is. Vanzelfsprekend dient deze tijdconstante van het 25 integrerend netwerk te zijn aangepast aan het tijdsinterval tussen opeenvolgende achterwand-echo1s. Aangezien een dergelijk tijdsinterval niet altijd bekend is, dient een gemiddelde tijdconstante te worden gekozen en wel zodanig, dat de achterwand-echo’s binnen bepaalde amplitudegrenzen blijven, teneinde aldus de fasefouten en 30 daardoor geïntroduceerde meetfouten zo veel mogelijk te verminderen.

Bij een alternatieve uitvoeringsvorm voor het verminderen van bovenbedoelde fasefouten, kan gebruik worden gemaakt van een regel-keten, welke is ingericht om het detectieniveau te variëren, in afhankelijkheid van het verloop van de (sterkere) demping die opeenvolgende 35 achterwand-echosignalen ondervinden. De regeling is met andere woorden dan zodanig dat het amplitude-afhankelijke verloop van het detectieniveau en het verloop van de "omhullende" van de toppen van de maximumamplituden 800 2 888

Jr -v -8- kan van opeenvolgende echosignalen, gelijkvormig zijn. Een en ander /Worden gerealiseerd door op de uitgang van de schakelketen BS een comparator met een variabel referentiesignaal aan te sluiten. Dit referentiesig-naal worlt dan op bovenbeschreven wijze geregeld.

5 Teneinde in een meetstelsel volgens de onderhavige uitvinding,na elke uitgezonden signaalstoot, een drietal achterwand-echo' s te kunnen selecteren is gebruik gemaakt van een bestuurbare schakelketen BS. Eén vanaf de uitgang van de detector daaraan aangeboden signaal wordt periodiek door deze schakelketen doorge-10 laten en vel onder het bestuur van een periodiek verschijnend be- sturingssignaal, dat als een venster werkzaam is. Het begin van dit’ venster is gerelateerd aan het eerste na een uitgezonden signaalstoot ontvangen echosignaal, dat is ontstaan door reflectie van de ingezonden golf tegen de "buitenste" begrenzing van de te meten 15 wand. De positie, alsook de grootte van dit besturingssignaal zijn bepaald en kunnen worden gevarieerd met behulp van twee in cascade met elkaar verbonden monostabiele kipketens MK1 en MK2. De positie van dit stuursignaal met betrekking tot bovengenoemde eerste echo kan worden ingesteld met de regelaar RP en de breedte van dit be-20 sturingssignaal kan naar keuze worden ingesteld met behulp van de regelaar RB. Een comparator CM1 is aangebracht teneinde het begin van dit besturingssignaal te relateren aan een referentieniveau dat naar keuze instelbaar is met behulp van de regelaar RH en dat wordt ingesteld overeenkomstig de amplitude van bovengenoemde eerste echo.

25 Aldus kan worden bereikt, dat na elke naar het meetobjeet gezonden signaalstoot de drie gewenste achterwand-echo’s kannen worden uitgeselecteerd en wel doordat het genoemde besturingssignaal voor de bestuurbare schakelketen slechts aanwezig is gedurende een interval waarbinnen deze drie gewenste achterwand-echo's voorkomen. Door 30 ' handbediening van de regelaars R? en RB kan een bedieningspersoon met behulp van een oscilloscoop de gewenste drie achterwand-echo’s, die voor een meting nodig zijn, selecteren. Met behulp van een modusschakelaar MS, die op een oscilloscoop kan worden aangesloten, kan ofwel het ontvangen videosignaal, ofwel het door de schakel-35 inrichting doorgelaten signaal zichtbaar worden gemaakt.

De uitgangssignalen van de bestuurbare schakelinrichting kunnen met behulp van een comparator (niet weergegeven) met een vast ingesteld detectieniveau worden gevormd in pulsen, die voor verdere 800 2 8 88 -ή- verwerking geschikt zijn. In de leiding tussen de uitgang van de versterker BV en het bovenste contact van de modusschakelaar MS, kan nog een buffertrap zijn opgenomen teneinde terugwerking te voorkomen.

Elk drietal pulsen, die uit het uitgangssignaal van de 5 bestuurbare sehakelketen BS aldus zijn gevormd en die representatief zijn voor drie opeenvolgende achterwand-echo's, zoals ontstaan na uitzending van een signaalstoot, wordt omgezet in een tweetal ruimtelijk gescheiden tijdsignalen 11 en T2, waarbij het signaal T1 resp. T2 het tijdsinterval voorstelt tussen de voorflanken van de 10 eerste en tweede achterwand-echo respectievelijk de voorflanken van de tweeden en derde achterwand-echo’s. De voor het vormen van de signaalpulsen T1 en T2 dienende keten omvat een configuratie van vier achter elkaar aangesloten flip-flops, die elk van de soort zijn waarbij de signaaltoestand aan de Q-uitgang, in responsie op de 15 voorflank van een toegevoerde klokpuls, gelijk wordt aan de dan geldende signaaltoestand van de D-ingang, en welke configuratie schematisch is aangeduid door EC, en twee 'EET -poorten 0P1 en 0P2, waarbij de ingangen van de poorten 0P1 zijn verbonden met respectievelijk de D-ingang en de Q-uitgang van de voorlaatste flip-flop, 20 terwijl de ingangen van de poort 0P2 zijn verbonden met respectievelijk de D-ingang en de Q-uitgang van de laatste flip-flop.

De breedten van de tijdsignaalpulsen T1 en T2, zoals teweeggebracht door de combinatie van de flip-flop configuratie RC en de poorten 0P1 en 0P2 is een maat voor de wanddikte van het 25 meetobject. Teneinde deze tijdsintervallen om te zetten in een voor digitale presentatie geschikte vorm wordt de grootte van zulk een tijdsinterval gemeten door het tellen van een aantal klokpulsen, dat binnen zulk een tijdsinterval voorkomt. In een digitaal systeem van de onderwerpelijke soort is het van groot belang, dat de juist-30 heid van de metingen wordt gecontroleerd. Door talrijke oorzaken, zoals netstoringen, detectiefouten, valse echo’s, laminaties en andere onregelmatigheden in het materiaal van het meetobject, kunnen meetfouten worden geïntroduceerd. Een meting wordt alleen dan als correct beschouwd, indien is gebleken, dat twee opeenvolgende tijd-35 signaalpulsen, zoals T1 en T2 binnen een zekere graad van nauwkeurigheid (afhankelijk van de uitgevoerde vergelijking) aan elkaar gelijk zijn.

800 2888 »· *v -10- " Wanneer de wanddikte van een meet object op bovenomschre- ven wijze wordt gemeten door het tellen van klokpulsen, die tinnen een tijdsinterval, dat een maat is voor die wanddikte, verschijnen, is nog het volgende van belang. Wanneer wordt aangenomen, dat een 5 wanddikte moet worden gemeten van hv. Uo Dm en de voortplantingssnelheid van geluidsenergie in het materiaal, waaruit de wand van het meet- object bestaat 5900 m/sec. bedraagt, zal een tijdsignaalpuls T1 (rekening houdende met de heen-·en terugweg bij de voortplanting van de geluidsgolven) 13,6 microsec. bedragen wanneer bedoelde wand- •|* j-q dikte met een nauwkeurigheid van - 0,01 mm moet worden weergegeven. Met andere woorden binnen een tijdsinterval van 13,6 microsec. dienen U000 klokpulsen te zijn verschenen, hetgeen neerkomt op een klokpuls frequent ie van ^000/13,6 = 29b MHz.

Wegens ontwerp-technische redenen is het niet gewenst om Tv? in dit verband dergelijke hoge klokpulsfrequenties toe te passen.

Teneinde aan dit bezwaar te ontkomen en gebruik te kunnen maken van een klokpulsfrequentie, die een factor n, bijvoorbeeld 10, lager is, terwijl desondanks de uiteindelijke meetnauwkeurigheid de gewenste waarde heeft, bijvoorbeeld 0,01 mm, worden bij een aeet- 2 2q stelsel volgens de onderhavige uitvinding n , ofwel bij het behandelde uitvoeringsvoorbeeld 100 van de meetwaarden, zoals afgeleid uit een tijdsignaalpuls, zoals T1, statistisch gemiddeld, waardoor een uiteindelijke nauwkeurigheid wordt verkregen, die /100 hoger is dan die van een enkele meting, waarvan de nauwkeurigheid 25 doordat de klokpulsfrequentie een factor n lager is gekozen, ook een factor n lager is, in dit geval - 0,1 mm.

Hierbij dient verder rekening te worden gehouden met de omstandigheid dat de fasen van de tijdsignaalpulsen T1 en T2 willekeurig verlopen ten opzichte van die van de klokpulsen, zodat een 30 vorm van synchronisatie nodig is. Een dergelijke synchronisatie wordt bij het stelsel volgens de uitvinding verkregen met behulp van twee flip-flops FF1 en FF2, die elk van de soort zijn waarbij in responsie op een voorflank van een aan de klokingang aangelegd kloksignaal afkomstig van de klokpulsbron KB1 de signaaltoestand 35 aan de 3-uitgang gelijk wordt aan die, welke op dat moment aan de D-ingang bestaat, en een bij elk van deze flip-flops behorende SW-poort, zoals de poorten S?1 en EP2.

800 2 8 88 <» j, / -11-

Met een dergelijke inrichting wordt bereikt, dat indien bijvoorbeeld over een aantal van 100 tijdsignaalpulsen T1 wordt gemiddeld, dan ondanks de willekeurige fasen van deze tijdsignaalpulsen ten opzichte van die van de kloksignaalpulsen, zoals afkom-5 stig van de bron KB1, een uiteindelijke meetwaarde wordt verkregen die met de vereiste nauwkeurigheid indicatief is voor de wanddikte van het meetobject. Meer in het bijzonder wordt elk van de aangeboden - tijdsignaalpulsen T1 respectievelijk T2 omgezet in een pulsreeks PT1 respectievelijk PT2 aan de uitgang van de poort EP1 respectie-10 velijk EP2, waarbij het aantal klokpulsen dat in een dergelijke pulsreeks voorkomt een maat is voor de breedte van de aangeboden tijdsignaalpuls T1 respectievelijk T2. Elk van dergelijke pulsreek-sen is derhalve representatief voor éên meting. Voor elke meting worden de daarbij gevormde pulsreeksen ΡΓ1 en ΡΓ2 toegevoerd aan 15 een bijbehorende teller TR1 respectievelijk TR2, waarbij de in deze beide tellers gevormde telwaarden, die elk. representatief zijn voor het aantal klokpulsen voorkomende in de desbetreffende aangeboden reeks met elkaar worden vergeleken door een comparator CM2. Wanneer blijkt-, dat deze beide telwaarden met een aanvaardbare nauwkeurig-20 heid aan elkaar gelijk zijn, wordt door de comparator een accept-signaal teweeggebracht. Dit accept signaal bewerkstelligt, dat van een teller TR3 de telstand wordt vermeerderd met de telwaarde, zoals ten tijde van het acceptsignaal aanwezig is .in de teller TR1. De aldus opgenomen tellerstand van deze teller TR3 wordt door de werking 25 van klokpulsen afkomstig van een klokpulsbron KB2 in het ritme van deze klokpulsen weer tot nul afgeteld, waarbij aan de uitgang van deze teller dan een aantal pulsen ontstaat dat gelijk is aan de opgenomen tellerstand daarvan. Aldus wordt de inhoud van de teller TH3 door de werking van de klokpulsbron KB2 overgedragen naar een 30 meetwaardeteller TRU, die als sommator-deler van de daaraan aangeboden pulsen werkzaam is, zodat in feite door deze teller TRU het uitmiddelen van het desbetreffende aantal metingen, ia het onderhavige uitvoeringsvoorbeeld 100, ten uitvoer wordt gebracht. Zulks kan op eenvoudige wijze worden gerealiseerd door van het somresul-35 taat, zoals ingevoerd in de teller TRU, de laatste twee cijfers te negeren, zodat, indien de somwaarde die door de teller TRk wordt geteld, bijvoorbeeld zes cijferplaatsen bevat, slechts een weergave van de vier meest significante cijferplaatsen wordt gegeven. Zulks 800 2 8 88 I is ** -12- is schematisch, weergegeven door de vier verbindingslijnen tussen deze teller TRl+ en een weergeefeenheid WE1 voor het weergeven van de gemeten wanddikte in digitale vorme en met de gewenste nauwkeurigheid (in dit geval - 0,01 mm). Vanzelfsprekend dienen voorzie-j ningen te zijn getroffen (die echter buiten het kader van de onderhavige uitvinding vallen) om te bewerkstelligen dat de tellers TR1 en TR2 telkens nadat de desbetreffende pulsreeksen ΡΓ1 en PT2 daarin zijn ingevoerd en met elkaar zijn vergeleken, weer op nul worden teruggezet en de teller TRk telkens na het gewenste aantal TQ metingen, bijvoorbeeld honderd, weer op nul wordt teruggezet. Het acceptsignaal, zoals afgegeven door de comparator CM2 is tevens werkzaam om de inhoud van een teller TR'5 te vermeerderen, zodat in deze teller een telwaarde ontstaat indicatief voor een aantal geaccepteerde, d.w.z. "goede”, metingen. Deze teller TR5 wordt zoda-nig bestuurd, dat daarin het aantal goede metingen wordt opgenomen over een tijdsinterval, dat correspondeert met een aantal van 100 metingen (ongeacht of dit geaccepteerde, danwel te verwerpen metingen zijn), welke besturing kan worden afgeleid van synchronisatiepulsen sn, zoals teweeggebracht door de pulsgenerator PG. Aldus vormt de 20 inhoud van deze teller TR5 een indicatie uitgedrukt in procenten van het aantal goede metingen, welk aantal kan worden weergegeven door een weergeefeenheid WE2. Het openzetten respectievelijk terugzetten op nul van de teller TR5 wordt bestuurd door de stuurketen TS5, die op zijn beurt werkzaam is in afhankelijkheid van een door 25" de synchronisatiepulsen sn geschakelde 100 teller TRé. De eerder genoemde besturing voor de teller TRk wordt verkregen met behulp van de bijbehorende stuurketen TSk. Deze stuurketen TSh· kan weer werken in afhankelijkheid van de tellerstand van een afzonderlijke teller TR7, die het aantal goede metingen telt,hetgeen nodig is om 30 het uitmiddelingsproces, zoals uitgevoerd door de teller TRl; te besturen.

Desgewenst kan met behulp van (niet weergegeven) duim-vielschakelaars en comparators een ingestelde limietwaarde indicatief voor een nog toelaatbare wanddikte, worden vergeleken met de meet-35 resultaten, waarbij, wanneer de gemeten wanddikte kleiner is dan de limietwaarde, een alarmsignaal wordt gegeven.

Tevens is het mogelijk om het in digitale vorm teweeggebrachte meetsignaal via een digitaal-analoog omzetter om te zetten in een daarmee corresponderend analoog signaal.

800 2 8 88

Claims

1. Stelsel voor het meten van de wanddikte van een meet object, meer in het bijzonder een plaatvormig of een buisvormig orgaan, onder gebruikmaking van ultrageluidsenergie, omvattende een transducent voor het uitzenden respectievelijk ontvangen van ultra-5 geluidsenergie, een zend/ontvanginrichting, die met deze transducent is gekoppeld en dienende om deze transducent te bekrachtigen respectievelijk om ultrageluidsenergie, in het bijzonder echosignalen, zoals ontvangen door de transducent, te ontvangen en te verwerken, zodanig, dat uit een tijdsinterval tussen ontvangen echosignalen 10 een signaal, indicatief voor de wanddikte van het meetobject wordt gevormd, gekenmerkt door een discriminatorketen, die is ingericht om uit een groep ontvangen signalen, zoals ontstaan na het uitzenden van een signaalstoot van ultrageluidsenergie, drie opeenvolgende echosignalen ontstaan door reflecties tegen de, gerekend in de 15 richting waarin een uitgezonden signaal zich naar het meetobject voortplant, achterste begrenzing van de desbetreffende wand van het meetobject, te selecteren; een omzetketen, die is ingericht om de tijdsintervallen tussen zulk een drietal van opeenvolgende echosignalen om te zetten in een eerste pulsreeks, indicatief voor het 20 tijdsinterval tussen het eerste en tweede echosignaal en een tweede pulsreeks, indicatief voor het tijdsinterval tussen het tweede en derde echosignaal; een comparator voor het met elkaar vergelijken van zulk een eerste pulsreeks en zulk een tweede pulsreeks; en een verwerkende keten, die bij een overeenstemmende vergelijking van de 25 comparator, uit een van genoemde pulsreeksen, een signaal representatief voor de dikte van de desbetreffende wand vormt.

2. Stelsel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de zend/ontvanginrichting is voorzien van een op zichzelf bekende pulsgenerator voor het teweegbrengen van pulsen met een vooraf 30 gekozen herhalingsfrequentie, waarbij de transducent in responsie op deze aandrijfpulsen een daarmee corresponderende reeks van signaal-stoten van ultrageluidsenergie uitzendt; en genoemde verwerkende keten verder is ingericht om een vooraf gekozen aantal, bijvoorbeeld honderd, van genoemde pulsreeksen, die elk zijn ontstaan als gevolg 35 van een uitgezonden signaalstoot, alsook elk een maat zijn voor de 800 2 8 88 -11*- wanddikte van het meetobject, statistisch te middelen.

3. Stelsel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat genoemde omzetketen omvat een eerste en een tweede synchronisatie-poortketen, waarbij elk van deze synchronisatiepoortketens is inge-5 richt om onder het bestuur van een op een ene ingang daarvan aangesloten stuurketen, in synchronisme met aangeboden klokpulsen, telkens een aantal, dat correspondeert met het tijdsinterval tussen een tweetal opeenvolgende uitgeselecteerde echopulsen, door te laten. k. Stelsel volgens de conclusies 2 of 3, gekenmerkt door 10 een meetwaardeteller, die in responsie op elk uitgangssignaal, dat door de comparator teweeg wordt gebracht bij een overeenstemmende vergelijking, een telstand aanneemt, die indicatief is voor de wanddikte van het meetobject, welke meetwaardeteller door daaraan toegevoerde hulpklokpulsen kan worden uitgelezen zodanig, dat elke 15 telstand een daarmee corresponderende reeks van meetwaardepulsen oplevert; en genoemde weergeefketen is ingericht om dergelijke reeksen van meetwaardepulsen te sommeren en het somresultaat te delen door een factor, die correspondeert met een vooraf gekozen aantal van genoemde reeksen. 20 5· Stelsel volgens een van de voorafgaande conclusies 2 t/m h, gekenmerkt door een meetkwaliteitswaardeteller voor het tellen van het aantal uitgangssignalen dat door genoemde comparator wordt af gegeven bij een overeenstemmende vergelijking; en een met deze meetkwaliteitswaardeteller verbonden besturingsketen, die is inge-25 richt om de meetkwaliteitswaardeteller genoemde uitgangssignalen te laten tellen over een tijdsinterval, dat correspondeert met een vooraf gekozen aantal, bijvoorbeeld honderd, van genoemde uitgezonden signaalstoten.

6. Stelsel volgens één van de voorafgaande conclusies 1 30 t/m 5, met het kenmerk, dat genoemde discriminatorketen omvat een bestuurbare schakelketen welke onder het bestuur van een stuurketen een daaraan aangeboden ingangssignaal voor de duur van een stuursignaal kan doorlaten; en een detectorketen voor het teweegbrengen van het genoemde ingangssignaal 35 in de vorm van in hocfdzaak onderling gelijke unipolaire signaal-pulsen, welke stuurketen is ingericht om in responsie op een referent ie signaal, dat een maat is voor een na een uitgezonden signaal-800 2 888 -15- stoot als eerste ontvangen echosignaal, een stuurpuls teweeg te brengen als referentie voor bet genoemde stuursignaal.

7. Stelsel volgens conclusie 6, met bet kenmerk, dat ge noemde stuurketen voorzieningen omvat, waardoor de tijdpositie en 5 - tijdlengte van bet genoemde stuursignaal naar keuze instelbaar zijn. 8o - Stelsel volgens een van de voorafgaande conclusies, gekenmerkt -door een niveauregelketen die is ingericbt om bet niveau van opeenvolgende ecbosignalen in boofdzaak constant te houden; en een comparator dienende om de aldus geregelde ecbosignalen te vergelijken met een in 1Q. boofdzaak constant referentiesignaal.

9. Stelsel volgens êêa van de voorafgaande conclusies 1-7» gekenmerkt door een comparator dienende om opeenvolgende ecbosignalen te vergelijken met een variabel referentiesignaal zoals teweeggebracht door een regelketen die dit referentiesignaal regelt in afhankelijkheid 15 van bet amplitudeverloop van de opeenvolgende echosignalen. 800 28 88