NO312567B1

NO312567B1 - Fremgangsmåte ved måling av materialtykkelsesfordeling

Info

Publication number: NO312567B1
Application number: NO19992558A
Authority: NO
Inventors: Jostein Jacobsen; Oeyvind Lund-Johansen; Knut Skaar; Arild Soeraunet; Magne Steinset; Odd P Torset
Original assignee: Det Norske Veritas As
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2002-05-27
Also published as: AU4957200A; WO2000073739A1; US6763720B1; BRPI0010911B1; BR0010911A; EP1196740A1; NO992558L; NO992558D0; NO312567B2

Description

Oppfinnelsen angår måling av materialtykkelse, og mer bestemt først og fremst en fremgangsmåte for måling av materialtykkelsesfordeling ved hjelp av halv-bølgeresonans i det materialet som er gjenstand for måling.

En rekke materialer som anvendes til rørledninger, skipsskrog, tanker og andre konstruksjoner er av en slik natur at de kan nedbrytes eller endres over tid som følge av korrosjon, mekanisk slitasje og annet. Denne nedbrytingen eller endringen kan medføre at de bærende konstruksjonsmaterialer svekkes ved at noe av materialet avgis til omgivelsene, eller at materialer endrer sine karakteristiske egenskaper slik at de ikke lenger oppfyller sine tilsiktede formål. Effekten av disse nedbrytnings- og endringsprosessene er ofte en reduksjon i mengden av det virksomme materialet. I konstruksjoner av plateformet materiale kan dette ha som virkning at platetykkelsen blir redusert. Det erfares hyppig at reduksjon av materialet som følge av de herover nevnte årsaker ikke er jevnt fordelt, men at det vil forekomme til dels store tykkelsesvariasjoner over forholdsvis små områder, som for eksempel det som kan observeres når et beskyttende malingsbelegg på en stålplate har fått skader som har medført direkte fuktighetskontakt med stålet, og hvor rustgroper har fått anledning til å utvikle seg. Tilsvarende rustangrep kan også observeres på f. eks. skipsskrog. Fordi selve skipsskroget vanligvis er en del av skipets bærende konstruksjon, og ved å være ugjennomtrengelig for væske sikrer både skipets oppdrift og at skipets last ikke slippes ut i omgivelsene, er det av stor viktighet å holde rede på materialets tilstand og å kartlegge eventuell nedbryting av konstruksjonsmaterialet som kan forårsake svekking av konstruksjonen. Tilsvarende behov for overvåking og kartlegging av materialtilstand eksisterer på en rekke andre områder i tillegg til det som er nevnt ovenfor for skipsskrog, som for eksempel bro- og bygningskonstruksjoner, rør, kjeler og tanker i industrianlegg, vei- og skinnegående kjøretøyer.

Til måling av materialtykkelse har det gjennom tidene blitt anvendt en rekke forskjellige metoder, og blant de ikke-destruktive har målemetoder som gjør nytte av lydbølger i de senere tiår hatt en fremtredende plass. I en vanlig form benyttes ultralyd til målinger etter ekkoprinsippet, der materialtykkelse bestemmes ut fra gangtidsmålinger for et kortvarig ultralydsignal, ofte ved en enkelt frekvens, som reflekteres fra overganger mellom materialer av forskjellig beskaffenhet. En tykkelsesmåling utføres da ved å registrere tidsforskjeller mellom de ved refleksjon tilbakesendte ultralydsignaler, og fra de registrerte tidsforskjeller blir tykkelser beregnet ut fra kjennskap til lydhastigheten i de materialer som både det utsendte og det reflekterte ultralydsignalet forplantes gjennom. Ved tykkelsesmålinger med ultralyd i følge ekkoprinsippet utsendes ultralydsignalet fra et målehode i form av en stråle med lite tverrsnitt og forholdsvis liten åpningsvinkel. Fordelen med å benytte en stråle med lite tverrsnitt og liten åpningsvinkel er at dette minker sannsynligheten for at målenøyaktigheten forringes ved at strålen dekker et område som omfatter materiale med varierende tykkelse. Imidlertid medfører dette at det området som blir karakterisert blir tilsvarende lite, og at antallet målinger som er nødvendig for å dekke et bestemt område derved øker tilsvarende. I praksis innebærer dette at slike målinger på større konstruksjoner gjøres med forholdsvis store mellomrom fordi den samlete måleperiode ellers ville bli uakseptabel. Det følger av dette, at det ved slike punktvise målinger vil forekomme større arealer som i realiteten ikke er undersøkt, og hvor det kan tenkes å foreligge uakseptable avvik fra ønsket materialtykkelse som derved vil forbli uoppdaget gjennom en slik fremgangsmåte.

I norsk patentpublikasjon nr. 179926 til Red Band tilkjennegi øres en fremgangsmåte for automatisk tilstandskontroll, inspeksjon, rengjøring og/eller overflatebehandlinger av strukturer, særlig tykkelsesmåling av platekonstruksjoner og rør ved bruk av ultralydsignaler fra en fjernstyrt, selvgående enhet. Den selvgående enheten kjøres kontinuerlig om målområdet, og en sender sender ut et ultralydsignal i en retning vesentlig vinkelrett på konstruksjonens overflate. Et reflektert signal mottas av en mottaker, og tykkelse og materialkvalitet ved det aktuelle målepunktet bestemmes på grunnlag av dette signalet, sammen med parametere som gangtid for det reflekterte signalet og materialkonstanter. Den selvgående enheten foretar egen posisjonering ved hjelp av kjente punkter ved konstruksjonen. Alle mottatte data om bølgeformen på det reflekterte signalet lagres i en datamaskin, og tykkelse og materialkvalitet verifiseres ved å sammenholde data for det mottatte signalet i ett punkt, med data for mottatte signaler i nabopunktene. Trinnet repeteres for opptak av data for nye målpunkt.

En annen metode for tykkelsesmåling ved hjelp av lydbølger er beskrevet i bl a. US patent nr. 3844166, hvorved det ved hjelp av registrering av halvbølgeresonans i det objektet som er gjenstand for måling er mulig å bestemme materialtykkelse i et ganske begrenset område. Patentet angir en fremgangsmåte og en innretning til måling av tykkelse, der det anvendes ultralyd som frekvensmoduleres i henhold til en sinusform. Lydbølgene avgis fra en transduser som fokuserer bølgene inn mot et punkt der materialtykkelse skal måles. Lydbølger som avgis fra objektet blir mottatt ved hjelp av et dertil egnet mottaksmiddel. Ved frekvenser der halvbølgeresonans forekommer gjøres det en registrering av tiden som medgår til å telle opp to forut bestemte antall helperioder av det akustiske signalet, og den registrerte tiden inngår så i en nærmere angitt beregningsformel hvorved materialtykkelsen ved det valgte målepunktet blir bestemt. Som for den forut beskrevne målemetoden gir også denne sistnevnte en enkelt verdi for materialtykkelsen i ett enkelt punkt som resultat av hver enkeltmåling.

I utlegningsskrift 153029 fra det norske Styret for det Industrielle Rettsvern er det bekjentgjort en inspeksjonsanordning for ultralydsundersøkelser der det beskrives en ultralyd måleanordning for i første rekke ultralydundersøkelse av veggen i et rør mens anordningen beveges langsetter rørets indre overflate.. Anordningen innbefatter minst en sensor i form av en hjulsonde der minst en ultralydtransduser er anbrakt i et kammer fylt med akustisk koblingsvæske, hvor kammeret er formet som et roterbart hjul med et kompakt elastisk hjuldekk anbrakt tilstøtende over en stiv ringformet felg. Transduseren fastholdes inne i hjulet i forhold til inspeksjonsanordningens legeme i en stilling hvor det utstrålte signalet til en hver tid er rettet mot det punkt der hjulet berører det materialet som inspiseres, mens hjulet dreier i det anordningen beveger seg langsmed materialets overflate. Det akustiske signalet kobles via koblingsvæsken, videre gjennom den ringformede felg og så via det kompakte elastiske hjuldekket som er i berøring med materialoverflaten til det rør som skal inspiseres. Sensoren er videre forsynt med ett eller flere elastisk membran som kun tjener til, for trykkutligningsformål, å oppta volum variasjoner som kan oppstå i koblingsvæsken eller i mulig tilstedeværende gass i det hjulformete sensorkammeret på grunn av temperaturvariasjoner og til dels på grunn av trykkvariasjoner ved for eksempel opp- eller neddykking. Denne måleanordningen er således begrenset til, ved hver målesekvens, å bare kunne undersøke et svært begrenset materialområdet som befinner seg under tangeringspunktene mellom materialoverflaten og hjulsonden.

Ved publikasjon US 4 912 683 beskrives en fremgangsmåte for akustisk måling av veggtykkelse i rørformede legemer. Ved hjelp av en bredbåndet akustisk transduser innsendes mot et punkt i måleobjektets vegg et kortvarig akustisk eksitasjonssignal og et tilbakesendt tidsvarierende akustisk reaksjonssignal mottas. Det mottatte signalet omfatter et akustisk etterklangssignal som typisk inneholder de forholdsvis høyere harmoniske til veggens resonansfrekvens. Gjennom digital lagring og behandling kondisjoneres fortrinnsvis etterklangssignalet ved hjelp av et veiet vindu, hvoretter det kondisjonerte signalet behandles ved FFT (Fast Fourier Transform) for frembringelse av signalets frekvensspektrum. Ved analyse eller autokorrelasjon av effektfordelingen i frekvensspekteret bestemmes to tilstøtende harmoniske frekvenser som benyttes til å beregne, ved hjelp av en kjent formel, en verdi for veggtykkelsen i målepunktet.

Patentpublikasjonen US 5.469.744 beskriver en anordning for akustisk inspeksjon av et objekt. Anordningen omfatter en sensor dannet av et rørformet element med en

membrantetning over den en ende og en transduser anordning i en motsatt ende. Derved dannes et kammer, og ved at kammeret fylles med et ultralydledende materiale overføres ultralydsignal fra transduseren til membranetetningen. Foran membranen er det anordnet en mansjett med en tilførsel av et koblingsfluid, hvorved ultralydsignal kan viderekobles via koblingsfluide som fyller mansjetten et objekt som skal inspiseres når anordningen

legges an med mansjetten mot objektet.

Ytterligere informasjon om bakgrunnsteknikk på den foreliggende oppfinnelsens tekniske området kan hentes fra patentpublikasjonene WO 9931499, US 5.047.990, US 5.557.970, US 5.303.207 og EP-B1-267840

Det er derfor ønskelig å ha tilgjengelig en fremgangsmåte som muliggjør at det ved hver enkelt måling over et større sammenhengende område blir fremskaffet data som fullstendig karakteriserer en eventuelt varierende materialtykkelse over hele området. For tilfeller hvor kartlegging av materialtykkelser omfatter områder som har en større utstrekning enn det området som kan dekkes av en måleanordning er det nødvendig å foreta et styrt antall målinger til hele det aktuelle området er dekket, og samtidig posisjonsbestemme et hvert enkelt målt område. Muligheter for styring av målingene vil også være av betydning for målinger på kjente måleobjekter, da gjentakelse av målinger ved f.eks. periodiske inspeksjoner vil kunne effektiviseres betydelig ved konsentrering av måleaktivitet i spesielle områder der tidligere målinger har vist betydelige forekomster av materialendringer. Styring av målinger på grunnlag av kjennskap til oppbyggingen av måleobj ektet vil også være ønskelig for å kunne utføre en riktigere fortolkning av måleresultatene.

Ved den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes en ny fremgangsmåte for heldekkende måling av materialtykkelsesfordeling i et måleobj ekt over et valgt sammenhengende område av måleobj ektet, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende selvstendige patentkrav 1. Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsens fremgangsmåte fremgår av de vedfølgende uselvstendige patentkravene 2 til og med 8.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved hjelp av utførelseseksempler og under henvisning til de vedfølgende tegningene der: Fig. 1 viser et blokkskjema for en mulig utførelse av et system for måling av

materialtykkelsesfordeling med posisjonering,

fig.2 viser en mulig utførelse av et manuelt operert system for måling av

materialtykkelsesfordeling,

fig.3 viser eksempler på signalforløp ved en tykkelsefordelingsmåling i henhold til

oppfinnelsen,

fig.4 viser i et snitt skjematisk en tegning av en mulig utførelse av en målesensor, fig.5 viser i et snitt skjematisk en tegning av en alternativ mulig utførelse av en

målesensor med trykkregulering,

fig.6 viser i et snitt en skjematisk tegning av en alternativ mulig utførelse av en målesensor med et i det vesentligste fast koblingsmedium og formbart

koblingsmembran der også signalforplantningen for et bredbåndet akustisk

eksitasjonssignal i en mulig utførelse av en målesensor er vist skjematisk,

fig.7 viser i en mulig utførelse en håndholdt sensor,

fig.8 viser en mulig utførelse av et målesystem med et flertall sensorer, operert ved hjelp av en fjernstyrt transportenhet, for materialtykkelsesfordelingsmålinger ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen.

Et målesystem er vist i figur 1 for måling og lagring av posisjonsbestemte materialtykkelsesfordelingsdata over valgte sammenhengende områder sammensatt av ett eller flere mindre målingsområder, systemet innbefatter: 1) mobile anordninger (STM) for heldekkende måling av materialtykkelsesfordeling i måleobjekters materiale, hvilke anordninger ved anvendelse av til formålet tilpassete, bredbåndete akustiske sensorer med forholdsvis stor flatedekning måler og beregner tykkelsesfordelingen i det til sensorene underliggende materialet ved analysering med hensyn på halvbølgeresonansenergiinnholdet i akustiske signaler som avgis fra måleobjektet som reaksjon på bredbåndete akustiske signaler som innsendes i måleobj ektet, i det foran nevnte signaler henholdsvis mottas og sendes av foran nevnte bredbåndete akustiske sensorer, 2) automatisk, tredimensjonalt posisjoneirngssystem, hvilket posisjoneringssystem ved måling av gangtidsforskj eller mellom tidsmessig relaterte elektromagnetiske og akustiske posisjoneringssignaler avgitt fra henholdsvis referansestasjoner anbrakt på forut kjente posisjoner og mobile enheter assosiert med foran nevnte akustiske sensor, ved anvendelse av mellomliggende basestasjoner som mottar de elektromagnetiske og akustiske posisjoneringssignaler, beregner mobile enheters posisjoner uten krav til fri sikt mellom referansestasjoner og mobile enheter, 3) datainnsamlingsdel til innsamling og prosessering av i det minste tykkelsesfordelingsdata tilveiebrakt av foran nevnte anordninger for måling av tykkelsesfordeling og målepunkters tredimensjonale posisjonsdata tilveiebrakt av foran nevnte posisjoneringssystem, 4) dataoverføringsdel for overføring til foran nevnte datainnsamlingsdel av i det minste tykkelsesfordelingsmåledata fra foran nevnte anordninger for måling av tykkelsesfordeling og mobile enheters tredimensjonale posisjonsdata fra foran nevnte posisjoneirngssystem, 5) database med data som angår måleobjektet til i det minste anvendelse ved gjennomføring av tykkelsesfordelingsmålinger og posisjonering, hvilken database kan oppdateres med nye data fra foran nevnte datainnsamlingsdel.

Målesystemet vist skjematisk i figur 1 er en bærbar utførelse der en håndholdt sensor for tykkelsesfordelingsmålinger er utstyrt med en posisjoneringstransduser og RF-antenne, hvor disse igjen er forbundet med en strømforsynings- og elektronikkenhet som operatøren bærer i sitt belte. Figur 2 illustrerer et tilsvarende system med angivelse av eventuelle behov for fri sikt mellom enkelte av systemets enheter. Til styring av målinger kan målesystemet videre innbefatter en styringsenhet forbundet med databasen, hvor styringsenheten frembringer styringsdata for styring av tykkelsesfordelingsmålinger. Styringsinformasjonen blir overført til operatøren som så ved hjelp av posisjoneringssystemet anbringer målesensoren i rett posisjon for å deretter foreta en bestemt måling på det angitte området. For målinger på større objekter som for eksempel skrog av skip som befinner seg i vann vil det være fordelaktig å erstatte manuell operasjon som kunne blitt utført ved for eksempel en dykker med en styrbar undervannsfarkost som vist i figur 4. Målesystemet vil da videre innbefatte en mobil, styrbar fremdriftsenhet som mottar styringsdataene og som tjener som en fremdriftsenhet som forflytter målesensorene over måleobjektet for gjennomføring av tykkelsesfordelingsmålinger i samsvar med de styringsdata den mottar.

I figur 8 er det vist et system med en styrt fremdriftsenhet som fører et flertall sensorer for tykkelsesfordelingsmålinger som både effektivt og forholdsvis hurtig kan gi en fullstendig dekning av et stort måleområde. Den viste oppstillingen angir en mulig utførelse med to rader av sensorer, der radene er forskjøvet omtrent en halv sensorbredde i forhold til hverandre for å gi en viss grad av overlapping. En farkost eller fremdriftsenhet som inngår i målesystemet kan også utstyres med fjernsynskamera som ved overføring av bilder til et operatørkonsoll kan gi en fjerntliggende operatør muligheten av å overvåke fremdriften og å gjøre korrektive inngrep om nødvendig. Via et operatørkonsoll gies det også muligheten til å styre målingene manuelt. Sensoroppstillinger i andre fasonger og utførelser vil også være aktuelle for målinger på objekter med varierende grad av overflatekrumning, da spesielt med tanke på måling av langstrakte, sylindriske objekter som for eksempel sirkulærsylindriske rør, hvor sensorer plassert på periferien av en sirkel eller en utstrukket spiral vil muliggjøre fortløpende målinger på slike objekter. Det kan tenkes at slike sensoroppstillinger føres gjennom en rørledning eller liknende ved hjelp av et trådtrekk, en selvgående transportinnretning, med trykket/strømningen av et fluid, eller på annen måte.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for heldekkende måling av materialtykkelsesfordelingen i et måleobj ekt over valgte sammenhengende områder, kjennetegnet ved at den innbefatter: 1) generering av bredbåndete elektriske eksitasjonssignaler som innbefatter

frekvenskomponenter innenfor det aktuelle måleområdet,

2) omforming av foran nevnte bredbåndete elektriske eksitasjonssignaler til bredbåndete

akustiske signaler,

3) sending av foran nevnte bredbåndete akustiske signaler inn i måleobjektet,

4) mottaking av akustiske reaksjonssignaler avgitt fra måleobjektet som reaksjon på

foran nevnte innsendte bredbåndete akustiske signaler,

5) omforming av foran nevnte akustiske reaksjonssignaler avgitt fra måleobjektet til

elektriske mottakersignaler,

6) kondisjonering av foran nevnte mottakersignaler,

7) analysering av nevnte kondisjonerte mottakersignaler for utleding av

spektralfordeling av signalenergien i foran nevnte kondisjonerte mottakersignaler,

8) beregning av tykkelsesfordeling på grunnlag av halvbølgeresonansinnholdet i foran nevnte spektralfordelingen.

For oppbevaring av måleresultatene til etterfølgende behandling eller til for eksempel

planlegging og gjennomføring av senere tilsvarende undersøkelser, vil fremgangsmåten også kunne innbefatte registrering av resultatene av tykkelsesfordelingsberegningene.

Videre kan det være aktuelt for en operatør eller inspektør å få presentert

måleresultatene umiddelbart for, for eksempel, å enten overvåke kvaliteten av

resultatene eller å avgjøre på stedet eventuelle tiltak som følge av de oppnådde resultatene, og fremgangsmåten vil derfor også kunne innbefatte et trinn for presentasjon av resultatene med tilhørende behandling for presentasjon på et dertil egnet vis.

Generering av bredbåndete eksitasjonssignaler kan gjøres ved hjelp av en elektronisk signalgenerator som kan innstilles til en passende signalform og signalstyrke, fortrinnsvis ved hjelp av en styringsenhet som overvåker det tilbakestrålte signalet. Et egnet eksitasjonssignal kan kjennetegnes ved følgende:

• eksitasjonssignalet er delt inn i et antall separate eksitasjonspulser,

• den enkelte eksitasjonspuls kan ha en hvilken som helst form som har et frekvensinnhold som dekker hele det aktuelle frekvensområdet,

• eksempler på pulsformer kan være sin(x)/x, chirp, transient og hvit støy,

• varigheten av hver enkelt eksitasjonspuls er tilpasset slik at den ikke interfererer med tilbakestrålt signal (respons) fra måleobjektet, • avstanden i tid mellom hver eksitasjonspuls er tilpasset slik at reflektert puls fra strukturen har sunket under et gitt grensenivå, • effektinnholdet i hver enkelt puls justeres, fortrinnsvis automatisk, innen gitte grenser, inntil effekten i tilbakestrålt signal har nådd et ønsket nivå, • de karakteristiske parameterne for pulsen er styrt av programvare i styringsenheten. Et typisk tilbakestrålt signal som mottas og behandles ved hjelp av fremgangsmåten i følge oppfinnelsen kan kjennetegnes ved følgende:

• signalet består av to hoveddeler, en refleksjon og en "hale",

• primærrefleksjonen kommer først og inneholder hovedsakelig frekvenser som ikke gjenspeiler halvbølgeresonansen i måleobjektet, • "halen" inneholder primært frekvenser som gjenspeiler halvbølgeresonansen(e) i måleobjektet, • både primærrefleksjon og "halen" kan benyttes ved beregning av tykkelse og tykkelsesfordeling, • programvaren som styrer analyse og beregning bestemmer, ut fra gitte kriterier, hvilke deler av reflektert signal og "hale" som vektlegges ved beregning av midlere tykkelse og tykkelsesfordeling av måleobjektet. • effektinnholdet av den delen av det tilbakestrålte signal som man ønsker å benytte til tykkelsesberegningen tilpasses AD-konverternes måleområde ved å styre utstrålt

effekt og/eller justere forsterkningen av det mottatte, tilbakestrålte signalet,

• fremgangsmåten utfører tilpasning av effektinnholdet av reflektert signal ved automatisk styring gjennom programvaren ('autoranging').

Signalbehandlingen og tykkelsesfordelingsberegningen som utføres ved hjelp av fremgangsmåten i følge oppfinnelsen kan innbefatte følgende: • det taes FFT ("Fast Fourier Transform") av den delen av tilbakestrålt signal som man ønsker å benytte i tykkelsesberegningen, • basert på FFT dannes et energispekter som gjenspeiler energiinnholdet i tilbakestrålt signal som funksjon av frekvens, • energispektrene fra et antall pulser midles for å gi et bedre estimat av måleobj ektets dynamiske egenskaper,

• energispekteret normaliseres på sensorens totale frekvenskarakteristikk,

• basert på statiske estimater av den normaliserte energispekteret finnes midlere frekvens (fm) og nedre (fn) og øvre (f0) frekvens, • basert på disse karakteristiske frekvensene og lydhastigheten i måleobjektet, finnes de karakteristiske tykkelsene av måleobjektet. • fremgangsmåten finner midlere tykkelse og tykkelsesfordeling av måleobjektet ved det aktuelle måleareal, ved hjelp av energibetraktninger • fasen i responssignalet analyseres eventuelt for i sammenheng med energibetraktninger , eller alene, ytterligere styrke målingene.

En egnet anordning for å utføre heldekkende måling av materialtykkelsesfordeling i et måleobjekt over et valgt sammenhengende område, kan innbefatte: 1) signalgenerator for frembringelse av bredbåndete, elektriske eksitasjonssignaler, 2) bredbåndet sensor med et minst en transduser for omforming av elektriske eksitasjonssignaler til akustiske eksitasjonssignaler, utsending av akustiske eksitasjonssignaler, mottaking av akustiske reaksjonssignaler og omforming av akustiske reaksjonssignaler til elektriske mottakersignaler, 3) prosesseringsanordning for kondisjonering og spektralanalyse av elektriske mottakersignaler, 4) beregningsanordning for beregning av materialtykkelsesfordeling på grunnlag av spektralanalyseresultater, 5) styringsanordning operativt forbundet med, for styring av, nevnte signalkilde, sensor, prosesseringsanordning og beregningsanordning.

Til lagring av resultatene fra målingene vil anordning videre innbefatte en eller flere registreringsanordning forbundet med nevnte styringsanordning og beregningsanordning. Til lagring av resultatene kan det tenkes benyttet en rekke forskjellig anordninger som magnetbåndopptakere, datadisketter, halvlederbaserte masselagre, dataplatelagre, maskinlesbare papirutskrifter, hullbånd og liknende. Til observasjon av resultatene, ved for eksempel en operatør eller en inspektør, vil anordning videre innbefatte en eller flere datautmatingsanordninger som forbundet med styringsanordningen og beregningsanordningen for behandling og presentasjon av beregnet tykkelsesfordeling. Utmatningsanordningene som er velegnet til formålet kan for eksempel være papirbaserte skrivere, dataskjermer med enten farge- eller monokromgjengivelse av katodestråleslaget, plasmaslaget, flytende krystall (LCD) slaget eller liknende.

Eksitasjonstransdusere og konfigurasjoner av slike som er egnet til formålet kan dessuten beskrives ved det følgende:

• transduserelementene kan enten sende eller motta eller både sende og motta,

• om ønskelig, kan man velge å sende på utvalgte elementer og motta på andre elementer, • eksitasjonspulsen kan bli sendt til alle elementene simultant eller kun til utvalgte elementer, konfigurasjonen av eksitasjonstransdusere kan styres ved hjelp av programvaren i

styringsanordningen.

En akustisk sensor til utsending og mottaking av akustiske signaler for måling av materialtykkelse, kan innbefatte en transdusersammenstilling med en eller flere bredbåndete akustiske transdusere anbrakt i en innfestingsanordning, et sensorhus som i det vesentligste er fylt med et koblingsmedium som er velegnet for akustisk bølgeforplantning, hvilket sensorhus på en side har en definert utmatning for akustiske signaler, i hvilket sensorhus foran nevnte transdusersammenstilling er anbrakt i et område på motstående side av foran nevnte utmatning, hvor foran nevnte transdusere er anordnet og innrettet slik at akustiske signaler avgitt fra hver enkelt transduser forplantes via koblingsmediet direkte til sensorhusets utmatning slik at de akustiske bølger i det vesentligste uniformt illuminerer utmatningsområdet. For anvendelser der måleobjektet er neddykket i en væske eller annet fluid som er velegnet for forplantning av akustiske bølger, slik som for eksempel ferskvann eller sjøvann, vil en sørge for at sensorhuset fylles av væsken eller fluidet før måleprosedyren iverksettes. For blant annet forenkling av sensorvedlikeholdet vil det være ønskelig å ha sensorhuset til en hver tid fylt med et rent koblingsmedium, som for eksempel rent vann, en gel, ureol, olje eller et tilnærmet fast stoff, og sensorhuset utføres da som et trykktett hus og utstyres med en i større eller mindre grad fleksibel eller formbar membran over sensorhusets utmatningsområde til å skille sensorens indre koblingsmedium fra det omgivende medium. En trykktett sensorkonfigurasjon utstyrt med en fleksibel eller formbar membran, slik det er vist i figurene 4, 5, 6 eller 7, er velegnet til å foreta målinger på objekter som ikke er neddykket i et medium som i seg selv frembringer kobling av akustiske signaler. Den nødvendige kobling mot et slikt "tørt" måleobj ekt oppnås ved å presse sensorens utmatningsside mot måleobjektet med et passende trykk slik at utmatningsområdets overflate tilpasses objektets overflate og på denne måten gir god kobling til måleobjektet, uten at det er forbruk av koblingsmedium. For å sikre god tilpasning av membranflaten til måleobj ektflaten vil en sensor som er fylt med et væske-eller gel-aktig koblingsmedium også kunne utstyres med en trykkpumpe som regulerer koblingsmediets trykk mot membranen i forhold til det press som utøves mellom sensoren og måleobjektet. En utførelse som er velegnet til dette formålet er vist i figur 5, hvor sensorhuset er delt slik at en første del som innbefatter utmatningsområdet er anordnet bevegelig og med tetning på en stempelaktig måte i forhold til en andre del av sensorhuset slik at trykket i sensorhusets indre reguleres av reaksjonskraften fra det fortrinnsvis stillestående måleobjektet når sensorhusets første del ligger an mot måleobjektet og sensorhusets andre del presses i retning av måleobjektet. En regulering av koblingsmediets trykk mot membranen kan også oppnås på andre måter, for eksempel ved hjelp av en tilleggsinnretning som skaper trykk i koblingsmediet, slik som en styrbar pumpe eller trykksatt beholder koblet til sensorhuset, som eventuelt også kan samvirke med en føleranordning som avføler det presset som sensoren utøver mot måleobjektet og derved regulere trykket i koblingsmediet tilsvarende. Fordelaktige utførelser av en sensor i følge oppfinnelsen kan dessuten være kjennetegnet ved følgende: • sensoren kan være bygget opp av et flertall transduser elementer som kan bestå av f.eks. keramiske eller piezofilm. Eksempel på transduser er Reson BAS_S, S/N4597002,

• transduserelementene kan ha samme geometriske fokus på måleobjektet,

• transduserelementene kan være delt inn i flere grupper med innbyrdes like egenskaper (samme måleområde for tykkelse), slik at gruppene til sammen dekker hele måleområdet for sensoren, • transduserelementene i hver gruppe kan bestråle måleobjektet fra forskjellig posisjon i rommet, • transduserelementene kan både sende ut eksitasjonspuls og registrere reflektert energi, • energien kan bli overført mellom transduserelementene og måleobjektet via en bølgeleder,

• transduserelementene kan ha overlappende frekvensområde.

I en videre fordelaktig utførelse som vist i figurene 4, 5 eller 6, er transdusersammenstillingen trykktett og trykktett innfestet i sensorhuset slik at det i sensorhuset dannes to adskilte rom, hvor det første rom som avgrenses av sensorhus, transdusersammenstilling og utmatning i det vesentligste skal fylles med et medium velegnet for akustisk bølgeforplantning, mens det andre rom er et luftkammer som kan nyttes til andre formål som for eksempel anbringelse av elektronikk, kabelføring, datafremvisning, betjeningsorganer og liknende. For måling på et objekt som befinner seg nedsenket i et fluid, hvor fluidet egner seg som koblingsmedium, kan membranen i signalutmatningsområdet utelates, og fylling av det første rom med fluidet som koblingsmedium kan for eksempel skje idet sensoren nedsenkes i fluidet.

Claims

1. Fremgangsmåte for heldekkende måling av materialtykkelsesfordeling i et måleobjekt over et valgt sammenhengende område av måleobjektet, hvilken fremgangsmåte innbefatter: å generere et bredbåndet elektrisk pulseksitasjonssignal som innbefatter frekvenskomponenter innenfor et aktuelt materialtykkelsesområde, å omforme det bredbåndete elektriske pulseksitasjonssignalet til et bredbåndet akustisk pulseksitasjonssignal, å sende det bredbåndete akustiske pulseksitasjonssignalet inn i måleobjektet, å motta akustiske reaksjonssignaler avgitt fra måleobjektet som reaksjon på det innsendte bredbåndete akustiske pulseksitasjonssignalet, å omforme de akustiske reaksjonssignalene til elektriske mottakersignaler, å kondisjonere de elektriske mottakersignalene, å behandle de kondisjonerte elektriske mottakersignalene, hvilken behandling innbefatter å utlede spektralfordelingen av signalenergien i de kondisjonerte elektriske mottakersignalene, karakterisert ved at fremgangsmåten videre innbefatter: å beregne tykkelsesfordelingen i måleobjektet over det valgte sammenhengende området på grunnlag av halvbølgeresonansinnholdet i spektralfordelingen av signalenergien i de kondisjonerte elektriske mottakersignalene.

2.. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at behandlingen av de kondisjonerte elektriske mottakersignalene innbefatter å identifisere to hoveddeler i de kondisjonerte elektriske mottakersignalene, henholdsvis en refleksjon og en hale, og å vektlegge deler av hoveddelene i de kondisjonerte elektriske mottakersignalene ved beregning av tykkelsesfordelingen.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den videre innbefatter å beregne midlere tykkelse.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at behandlingen av de kondisjonerte elektriske mottakersignalene innbefatter å identifisere to hoveddeler i de kondisjonerte elektriske mottakersignalene, henholdsvis en refleksjon og en hale, og å vektlegge deler av hoveddelene i de kondisjonerte elektriske mottakersignalene ved beregning av midlere tykkelse.

5. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at behandlingen for utleding av spektralfordelingen av signalenergien i de kondisjonerte mottakersignalene utføres ved hjelp av FFT (Fast Fourier Transform).

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at beregningen av tykkelsesfordelingen i det valgte sammenhengende området innbefatter: å normalisere spektralfordelingen av signalenergien i reaksjonssignalet på den totale frekvenskarakteristikken til en sensor som anvendes til omforming og sending av det bredbåndete elektriske pulseksitasjonssignalet og til mottak og omforming av det akustiske reaksjonssignalet, og å integrere det normaliserte energispekteret over det aktuelle målearealet og et frekvensområde innenfor det aktuelle materialtykkelsesområdet.

7. Fremgangmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det bredbåndete pulseksitasjonssignalet er et sin (x)/x chirp, transient eller hvit støy signal.

8. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at varigheten av pulseksitasjonssignalet er tilpasset slik at pulseksitasjonssignalet ikke interfererer med det akustiske reaksjonssignalet avgitt fra måleobjektet.