NL9002156A

NL9002156A - Puls-echo systeem.

Info

Publication number: NL9002156A
Application number: NL9002156A
Authority: NL
Original assignee: Nucon Eng & Contracting Bv
Priority date: 1990-10-04
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1992-05-06
Also published as: EP0479368A1; DE69106997D1; DE69106997T2; EP0479368B1; ES2066338T3; JPH04264258A

Description

FULS-ECHO SYSTEEM

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Drs. Ing. Kees Cornells Jacobus KETELAAR te PURMEREND

De uitvinding heeft betrekking op een puls-echo systeem omvattende een transducer voor het uitzenden en ontvangen van pulsvormige ultra-geluidssignalen en reflectiemiddelen welke in samenwerking met de transducer tenminste een pad creëren voor propagatie van ultra-geluidssignalen tussen de transducer en een op discontinuïteiten te onderzoeken wand van een inrichting, bijvoorbeeld een pijpwand.

Een dergelijk puls-echo systeem is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift US 4,022,055. Deze publicatie beschrijft de toepassing van een tweetal transmissiepaden voor ultra-geluids-golven waarbij de paddelen gelegen tussen de transducer en de reflectiemiddelen in hoofdzaak evenwijdig aan de te onderzoeken wand verlopen. Volgens dit octrooischrift is voorts een eerste van de transmissiepaden loodrecht gericht op een te onderzoeken pijpwand en is de tweede van de transmissiepaden onder een hoek op voornoemde wand gericht, zodat de ultra-geluidsgolven die via dit laatste pad de te onderzoeken pijpwand bereiken, daarin binnentreden en hun weg vervolgen zodanig dat detectie van discontinuïteiten door middel van de ultra-geluidsgolven van genoemd tweede transmissiepad kan plaatsvinden. Het eerste transmissiepad dient voor propagatie van ultra-geluidsgolven welke dienen om de dikte van de pijpwand te bepalen.

Een probleem van deze bekende inrichting is dat met de voorgestelde voorziening om de pijpwand onder een hoek aan te stralen weliswaar discontinuïteiten kunnen worden gedetecteerd, maar slechts die welke zich uitstrekken in de omtrek van de pijpwand. Geluidsgolven die via het tweede transmissiepad in de pijpwand zijn geleid, planten zich in de pijpwand namelijk in axiale richting voort. Scheuren of andere discontinuïteiten in de lengterichting van de pijpwand, of in het algemeen: evenwijdig aan de voortplantingsrichting van de ultra-geluidsgolven, kunnen zodoende niet gedetecteerd worden.

Doelstelling van de uitvinding is nu om discontinuïteiten van velerlei soort en met een willekeurige oriëntatie in de te onderzoeken wand te kunnen detecteren. Daartoe wordt het puls-echo systeem volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat de reflectie-middelen tenminste twee reflectievlakken omvatten waarvan een eerste reflectievlak een eerste pad definieert dat deels samenvalt met het paddeel evenwijdig aan de te onderzoeken wand gelegen tussen de transducer en de reflectiemiddelen, en waarvan een ander deel een hoek maakt met genoemd paddeel zodanig dat bij het bereiken door de ultra-geluidsgolven van de te onderzoeken wand, propagatie van deze ultra-geluidsgolven zich in de wand in een eerste richting voortzet, en dat het tweede reflectievlak een tweede pad definieert dat deels samenvalt met genoemd paddeel en waarvan een ander deel een hoek maakt met genoemd paddeel zodanig dat bij het bereiken door de ultra-geluidsgolven van de te onderzoeken wand, propagatie van deze ultra-geluidsgolven zich in de wand in een tweede, in hoofdzaak loodrecht op de eerste richting staande richting voortzet, en dat de ultra-geluidsgolven afkomstig van het eerste pad en van het tweede pad samenkomen ter plaatse van een te detecteren discontinuïteit in de wand van de inrichting, vanwaar de door de discontinuïteit veroorzaakte reflecties van deze ultra-geluidsgolven het afgelegde eerste en tweede pad in omgekeerde richting afleggen.

Verrassenderwijs is gevonden dat de zodoende van twee richtingen aangestraalde discontinuïteiten in de regel door de ultra-geluidsgolven van beide paden gedetecteerd kunnen worden zonder dat een zodanige overspraak plaatsvindt van het ene transmissiepad op het andere transmissiepad dat detectie van de discontinuïteit wordt verstoord. Doordat de ultra-geluidsgolven in twee van elkaar onafhankelijke richtingen de wand van de te onderzoeken inrichting worden ingebracht, kunnen discontinuïteiten met diverse oriëntaties in de te onderzoeken wand gedetecteerd worden door analyse van de via het eerste en het tweede pad terugontvangen reflecties.

In het bijzonder wanneer het puls-echo systeem volgens de uitvinding wordt toegepast bij het onderzoek aan een pijpwand is het wenselijk dat één propagatierichting van de ultra-geluidsgolven axiaal gericht is en de tweede richting in de omtrek van de pijpwand is gericht.

In een bepaald aspect van de uitvinding wordt het puls-echo systeem erdoor gekenmerkt dat het eerste en het tweede reflectie-vlak onderling verplaatsbaar zijn uitgevoerd zodanig dat de lengte van het eerste pad en van het tweede pad aan elkaar gelijk gemaakt kunnen worden. Dit heeft het voordeel dat het tijdsverloop tussen het uitzenden door de transducer van de ultra-geluidsgolven en het weer ontvangen van de reflecties via het eerste en het tweede pad, zoals deze onder meer door de discontinuïteit worden veroorzaakt, gelijk is waardoor de onderlinge vergelijkbaarheid gediend is en de analyse van de meetresultaten vergemakkelijkt wordt.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de tekening van de enige figuur, welke een pijp toont waarin schematisch het puls-echo systeem volgens de uitvinding wordt getoond.

In een pijp 1 is een transducer 2 opgenomen voor het uitzenden en weer ontvangen van ultra-geluidsgolven. Een eerste pad van ultra-geluidsgolven wordt gedefinieerd door de samenwerking van de transducer 2 en een reflectievlak 3 welke een axiaal paddeel gelegen tussen de transducer 2 en het reflectievlak 3 voortzet in een paddeel 12 in de richting van de binnenwand van de pijp 1. De ultra-geluidsgolven die via dit pad 12 de wand van pijp 1 bereiken, treden deze binnen en zetten zich voort in in hoofdzaak axiale richting tot bij een te detecteren discontinuïteit 4 in de wand van de pijp 1. Deze discontinuïteit 4 veroorzaakt een reflectie van de ultra-geluidsgolven die via pad 12 zijn aangekomen. De gereflecteerde ultra-geluidsgolven leggen pad 12 af in omgekeerde richting tot bij transducer 2 welke de reflecties detecteert. Transducer 2 is voorts gekoppeld met een oscilloscoop waarop de gedetecteerde reflecties zichtbaar kunnen worden gemaakt.

Een tweede pad van ultra-geluidgolven wordt gedefinieerd door de transducer 2 in samenwerking met een reflectievlak 5 welke wordt aangestuurd via een excenterspiegel 6. Excenterspiegel 6 is benodigd om een aansturing van reflectievlak 5 te verkrijgen welke enigszins uit het midden van de transducer 2 is gelegen, zodat een aansturing van de ultra-geluidsgolven op de binnenwand van de pijp 1 mogelijk wordt in een richting welke afwijkt van die van het eerste pad 12. Via reflectievlak 5 vindt propagatie van ultra-geluidssignalen over pad 13 plaats in de richting van de binnenwand van de pijp 1. Na binnentreden in de pijpwand zetten de ultra-geluidsgolven van dit pad 13 zich voort in een richting loodrecht op die van de ultra-geluidsgolven van pad 12 tot bij de discontinuïteit 4. Bij discontinuïteit 4 aangekomen vindt wederom reflectie plaats, nu van de ultra-geluidsgolven van pad 13, in omgekeerde richting. De gereflecteerde ultra-geluidsgolven worden vervolgens weer gedetecteerd met transducer 2 en zichtbaar gemaakt op genoemde oscilloscoop.

Reflectievlak 5 en reflectievlak 3 zijn onderling verplaatsbaar uitgevoerd, zodanig dat de lengten van de transmissiepaden 12 en 13 aan elkaar gelijk gemaakt kunnen worden en ook de transmissieduur van de ultra-geluidsgolven van de transducer 2 tot de discontinuïteit 4 en terug, voor beide paden gelijk is. Zodoende treden de onderscheiden reflecties welke met de oscilloscoop worden waargenomen tevens op gelijke tijdstippen op waardoor een eenvoudige onderlinge vergelijking en een vereenvoudigde analyse van de meetresultaten mogelijk is.

Claims

1. Puls-echo systeem omvattende een transducer voor het uitzenden en ontvangen van pulsvormige ultra-geluidssignalen en reflectie-middelen welke in samenwerking met de transducer tenminste een pad creëren voor propagatie van ultra-geluidssignalen tussen de transducer en een op discontinuïteiten te onderzoeken wand van een inrichting, bijvoorbeeld een pijpwand, welk pad in het paddeel dat is gelegen tussen de transducer en de reflectie-middelen in hoofdzaak evenwijdig aan de te onderzoeken wand verloopt, met het kenmerk, dat de reflectiemiddelen tenminste twee reflectievlakken omvatten waarvan een eerste reflectievlak een eerste pad definieert dat deels samenvalt met genoemd paddeel en waarvan een ander deel een hoek maakt met genoemd paddeel zodanig dat bij het bereiken door de ultra-geluidsgolven van de te onderzoeken wand, propagatie van deze ultra-geluidsgolven zich in de wand in een eerste richting voortzet, en dat het tweede reflectievlak een tweede pad definieert dat deels samenvalt met genoemd paddeel en waarvan een ander deel een hoek maakt met genoemd paddeel zodanig dat bij het bereiken door de ultra-geluidsgolven van de te onderzoeken wand, propagatie van deze ultra-geluidsgolven zich in de wand in een tweede, in hoofdzaak loodrecht op de eerste richting staande richting voortzet, en dat de ultra-geluidsgolven afkomstig van het eerste pad en van het tweede pad samenkomen ter plaatse van een te detecteren discontinuïteit in de wand van de inrichting, vanwaar de door de discontinuïteit veroorzaakte reflecties van deze ultra-geluidsgolven het afgelegde eerste en tweede pad in omgekeerde richting afleggen.

2. Puls-echo systeem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eerste en het tweede reflectievlak onderling verplaatsbaar zijn uitgevoerd zodanig dat de lengte van het eerste pad en van het tweede pad aan elkaar gelijk gemaakt kunnen worden.

3. Puls-echo systeem volgens conclusie 1 of 2, geschikt voor toepassing bij onderzoek aan een pijpwand, met het kenmerk, dat de eerste richting van propagatie in de pijpwand evenwijdig aan de lengte-as van de pijp plaatsvindt en dat de tweede richting van propagatie in de omtreksrichting van de pijpwand plaatsvindt .