NO330292B1

NO330292B1 - Akustiske tykkelsesmalinger ved bruk av gass som et koblingsmedium

Info

Publication number: NO330292B1
Application number: NO20074643A
Authority: NO
Inventors: Jostein Jacobsen; Age A Olsen; Tore Magne Halas Skar; Petter Norli; Ashild Bergh; Nils Otto Negard; Steinar Lag
Original assignee: Det Norske Veritas As
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2011-03-21
Also published as: CA2699474A1; EP2195611B1; US20090071253A1; AU2008297648B2; EA018239B1; EP3527937A1; US20110106493A1; MY167763A; UA103462C2; MX2010002715A; CA2699474C; EP2195611A4; US8677823B2; EP2195611A1; FI2195611T4; EA201070356A1; US7975548B2; CN101855514B; EP3527937B1; WO2009035335A1

Abstract

En elektroakustisk anordning anpasset til å arbeide i et gassfylt rom, der anordningen omfatter en berøringsfri tykkelsesmåling av et objekt eller en berøringsfri karakterisering av et medium lokalisert på en andre side av objektet. Oppfinnelsens anordning innbefatter en elektroakustisk transducerinnretning, en sendermottagerinnretning koblet med den elektroakustiske transducerinnretningen og innrettet til å eksitere signal og å motta responssignal, og en signalprosessor innrettet til å prosessere responssignalet og bestemme en tykkelseskarakteristikk ved et objekt. Oppfinnelsens elektroakustiske transducerinnretning har en akustisk transducer-til-gass-grenseflate, og sendermottageren er innrettet til å drive den elektroakustiske transducerinnretningen for å avgi en bredbåndet puls mot objektet inn i et gassfylt mellomrom mellom den elektroakustiske transducerinnretningen og objektet, ved et forutbestemt signal/støyforhold. Signalprosessoren er innrettet til å bestemme tykkelseskarakteristikken til objektet som bli målt eller til å foreta en karakterisering av et medium lokalisert på en andre side av objektet som skal bli målt ved bruk av en hurtig fouriertransforrnering (FFT) av det innsamlede resonansresponsignalet over det forutbestemte signal/støyforholdet.

Description

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

Tilgjengelige overvåkningssystemer for gassrørledninger.

To hovedmetoder er tilgjengelige i dag for inspeksjon/overvåkning av tilstanden av vegger i gassrørledninger, nemlig optiske metoder og metoder som er kjent som Magnaflux lekkasjemetoder. Vanligvis er man interessert i å være i stand til å bestemme rørveggtykkelsen og andre av rørets tilstander under vanlige inspeksjoner, fortrinnsvis under vanlige arbeidsbetingelser, og uten at det skal være nødvendig å innføre spesielle tiltak, slik som for eksempel å fylle røret med en væske for det formål å skaffe et koblingsmedium for å utføre slike målinger med ultralydinnretninger, fordi slike spesialtiltak er kostbare og kan medføre lange avbrudd i driften av rørledningen. Optiske metoder som sådan er den som blir utnyttet av det såkalte "Optopig", som er laserbasert og som måler avstanden til veggen med en oppløsning langs og på tvers av rørveggen som er rundt 1 mm tilpasses den indre overflaten, men den måler ikke den "gjenværende" tykkelse. Systemet er generelt ikke anvendbart for arealer som er dekket av kondensat eller annet flytende materiale. Magnaflux-lekkasjetestmetoden er en fremgangsmåte som beregner massetapet i et gitt område, men er ikke i stand til å beregne den absolutte tykkelsen, og fremgangsmåten er ikke anvendbar for meget tykke rørvegger.

Det har i lang tid blitt uttrykt at kontaktfrie ultralydmålinger (NCU) av tykkelse og andre karakteristika i en situasjon hvor det foreligger en gassatmosfære mellom måleapparatet og objektet som skal bli målt generelt blir betraktet som en umulig drøm. I en nytrykning av et kapittel for "Encyclopedia of Smart Materials", redaktør A.Biederman, John Wiley & Sons, New York (forventet i 2001), av Mahesh C. Bhardwaj, som også er publisert på Internettsiden http:// www. ultrangroup. com/ Company/ Publications/ PDF/ esml. pdf, blir dette generelle syn forsterket. Selv om enkelte teknikker for å utføre NCU målinger er foreslått i den forannevnte publikasjon, synes de alle å lide av begrensninger i den utstrekning at deres kommersielle anvendelse og suksess i markedet ikke er gjort synlig for de herværende patentsøkere.

Det vises også til publikasjon nummer WO 01/83122 Al , som omhandler fremgangsmåte og anordning for å utligne overføringsfunksjoner i lineære elektroakustiske systemer.

Publikasjonen US Al 2004/0100282 angår tykkelsesbestemmelse av et lag i en struktur som innbefatter minst ett lag ved hjelp av for eksempel ultralydmålinger. En første refleksjon fra et responssignal velges, og denne refleksjonen brukes som basis for å anslå formen til en ytterligere refleksjon. Den andre refleksjonen lokaliseres deretter i responssignalet ved å sammenligne responssignalet i tidsdomenet med den anslåtte formen, og fra lokaliseringen i tidsdomenet bestemme tykkelsen til strukturens lag. Formen til den ytterligere refleksjonen blir anslått ved å transformere den valgte første refleksjonen til frekvensdomenet, for eksempel ved en hurtigfouriertransformering (FFT), ved så å anvende en dempningsfunksjon på den transformerte første refleksjonen slik at det oppnås en representasjon av formen i frekvensdomenet, og ved så å transformere denne representasjonen til tidsdomenet, for eksempel ved en invershurtigfouriertransformering (IFFT), så den anslåtte formen oppnås.

Publikasjonen US Al 2004/0032188 angår en piezoelektnsk transduser som er definert av to fasader, og som innbefatter et mangfold av piezoelektriske sylindere mellom fasadene. Det vises der til at denne transduseren overvinner begrensninger ved den tidligere kjente teknikk, særlig med hensyn til anvendelser for effektgenerenng eller for høy transkonduktering i dempende medier (gasser, grovkornete, åpne eller lukkede cellematerialer) i et lavfrekvensområde, som fra 100kHz til større enn 1MHz, hvor man må påtrykke innretningene relativt høy elektrisk effekt. Denne transduserinnretningen basert på et gassmatrisepiezoelektrisk materiale har et enkeltlags eller flerlags Z-tilpasningslag, og skaffer et lavt signal-støyforhold og en reflektert signalamplitude som er 6dB (50%) høyere enn den polymerpiezoelektriske transduseren.

Følgelig foreligger et behov for en anordning og en fremgangsmåte som er enkel i bruk, og som pålitelig og nøyaktig leverer NCU-målinger av tykkelse og andre karakteristika for et objekt som skal bli målt i et vidt anvendelsesområde, og særlig for anvendelser slik som gassrørledningsinspeksjoner.

Oppfinnelsens område.

Foreliggende oppfinnelse er særlig egnet for samtidig overvåkning av gassrørledninger med hensyn til korrosjon og for å karakterisere mediet på utsiden av rørveggen. Mer bestemt angår foreliggende oppfinnelse en ny anordning og fremgangsmåte for "in situ"-monitorering av slike gassrørledninger fra innsiden, og samtidig karakterisere det medium som omgir røret. Hvis røret er belagt, kan karakteriseringen være å avgjøre om belegget har løsnet fra rørveggen eller ikke. Fremgangsmåten er også anvendbar med noen geometriske begrensninger hvis det foreligger et væskelag som dekker rørets bunn, hvor de geometriske begrensninger angår den kritiske vinkel mellom gassmediet og vannoverflaten. Over den kritiske vinkel blir all akustisk energi reflektert fra overflaten og målingene er ikke mulige for vinkler større enn denne kritiske vinkel. Ett og samme apparat er også anvendbart innenfor området til kjente diametere (opptil rundt 1,50 m) for rørledninger som ligger i havet eller på land.

Ved å lydbestråle rørveggen med pulset akustisk energi som innbefatter komponenter med bølgelengder som svarer til to ganger tykkelse, eller hele antall av denne verdien, vil disse frekvensene skape stående bølger over rørveggen. Når den avgitte pulsen kommer til avslutning, blir resonant energi gjenutstrålt, og detektert ved hjelp av en motlagende transducer som befinner seg i avstand fra veggen.

Med henvisning til fig. 1, vises et eksempel på et akustisk signal 100 som er avgitt fra en transducer 111, reflektert av en stålrørvegg 112 og mottatt av en mottagertransducer 111.1 røret foreligger et medium A, og utenfor røret er et medium Bl. Det akustiske signal 100 innbefatter en direkte reflektert del 101 og en resonant del 102. Den energimengde som rommes i det mottatte signal blir påvirket av rørveggens akustiske karakteristika så vel som av de media som er på begge sider av veggen. Jo nærmere den akustiske impedansen til mediet bak veggen er veggens akustiske impedans, desto lavere er den totale reflekterte energi.

Med henvisning til fig. 2, vises et tilsvarende resultat som i fig. 1, hvor kun medium B nå er forskjellig fra medium Bl i fig. 1, slik man kan se ved å sammenligne fig. 1 og 2, idet den resonante delen (102 og 202) av den reflekterte akustiske energi har endret seg.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse tilveiebinger en fremgangsmåte ved drift av en elektroakustisk anordning anpasset til å arbeide i et gassfylt rom og fra en første side av et måleobjekt som skal bli målt for å utføre en berøringsfri ultralydtykkelsesmåling av måleobj ektet eller for å utføre en berøringsfri ultralydkarakterisering av et medium lokalisert på en andre side av måleobjektet, kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende selvstendige patentkrav 1.

Ytterligere fordelaktige trekk ved foreliggende oppfinnelses fremgangsmåte fremgår av de vedfølgende uselvstendige patentkravene 2 til og med 19.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebinger en anordning anordnet til å arbeide i et gassfylt rom og fra en første side av et måleobjekt som skal bli målt for å utføre en berøringsfri ultralydtykkelsesmåling av objektet som skal bli målt eller for å utføre en berøringsfri ultralydkarakterisering av et medium lokalisert på en andre side av måleobjektet som skal bli målt, kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende selvstendige patentkrav 20.

Ytterligere fordelaktige trekk ved foreliggende oppfinnelses anordning fremgår av de vedfølgende uselvstendige patentkravene 21 til og med 24.

Foreliggende oppfinnelse kan realiseres ved en akustisk anordning som er anordnet til å arbeide i et gassfylt rom og fra en første side av et objekt som skal bli målt for å utføre en kontaktfri tykkelsesmåling av objektet som skal bli målt eller for å utføre en kontaktfri karakterisering av et medium som befinner seg på en andre side av det objekt som skal bli målt. På fordelaktig vis blir oppfinnelsens anordning legemliggjort som elektroakustisk. Anordningen innbefatter typisk en elektroakustisk transducerinnretning, en sendermottagerinnretning som er koblet med den akustiske transducerinnretningen til å utgi et akustisk signal mot det objekt som skal bli målt og å motta et akustisk responssignal derfra, og en signalprosessor som er innrettet til å prosessere responssignalet og til å bestemme på grunnlag av det akustiske responssignalet en tykkelseskarakteristikk ved det objekt som skal bli valgt. Oppfinnelsens elektroakustiske transducerinnretning har et akustisk transducer-til-gass-grensesnitt, og sendemottageren er innrettet til å drive den elektroakustiske transducerinnretningen til å avgi inn i et gassfylt rom mellom den elektroakustiske transducerinnretningen og det objektet som skal bli målt en akustisk bredbåndet puls mot objektet og å motta det akustiske resonansresponssignalet i det akustiske responssignalet ved et nivå som muliggjør en oppfangelse av resonansresponssignalet over et forutbestemt signal/ støyforhold. Signalprosessoren er innrettet til å bestemme tykkelseskarakteristikken til det objekt som skal bli målt eller til å utføre en karakterisering av et medium som befinner seg på en andre side av det objekt som skal bli målt ved bruk av en hurtig-Fourier-transformering (FFT) av det innfangede resonansresponssignalet over det forutbestemte signal/støyforholdet.

I en legemliggjøring av foreliggende oppfinnelses anordning, er sendermottager-innretningen koblet med den elektroakustiske transducerinnretningen innrettet til å arbeide med akustiske signaler med akustiske komponenter i et frekvensområde som er minst en dekade lavere enn de frekvenser som blir brukt i gangtidsmålinger for det objekt som skal bli valgt.

I en ytterligere legemliggjøring av foreliggende oppfinnelses anordning, inkluderer den en transducerbærerinnretning som er innrettet til å opprettholde det gassfylte mellomrom ved en forutbestemt avstand fra en overflate av objektet som vender mot det gassfylte mellomrom.

I nok en ytterligere legemeliggj øring av foreliggende oppfinnelses anordning er transducerbærerinnretningen innrettet til å befordre den elektroakustiske transduceren langs overflaten av det objekt som vender mot det gassfylte mellomrom.

I nok en ytterligere legemliggjøring av foreliggende oppfinnelses anordning er den anordnet til på automatisk vis å etablere den forutbestemte avstanden på grunnlag av i det minste en nominell tykkelse ved det objekt som skal bli målt, akustiske karakteristika til gassen i det gassfylte mellomrom, og den bredbandede pulsens frekvenser, for å optimalisere en kvalitet ved den kontaktfrie tykkelsesmålingen.

Foreliggende oppfinnelse presenterer øket verdi for rørledningsinspeksjon da den vil

være i stand til å måle fra innsiden av den i det minste til dels gassfylte rør den absolutte rørveggtykkelse gjennom et gasslag som et koblingsmedium for et akustisk signal, hvor gasslaget nå ved bruk av foreliggende oppfinnelses anordning og fremgangsmåte tillates å være i området fra mindre enn eller rundt 10 millimeter og opp til 1000 millimeter

eller mer, og samtidig være i stand til å karakterisere det medium som befinner seg på utsiden av rørveggen. Det er også anvendbart i gassrørledninger med tilstedeværende kondensat, og én og samme anordning er anvendbar for bruk i rør med forskjellige diametere.

Ytterligere legemliggjøring blir klart forstått fra den følgende detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen, og eksempler og tegninger som blir brukt for å forklare og beskrive oppfinnelsen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er et skjematisk riss av en rørvegg 110 hvor mediene på begge sider av veggen er like, og det resulterende reflekterte signal 100 fra denne veggen er også vist. Fig. 2 er et skjematisk riss av en rørvegg 210 hvor mediene på innsiden og utsiden av veggen er forskjellig, og det resulterende reflekterte signal 200 fra denne veggen er også vist. Fig. 3 er et skjematisk riss av oppfinnelsens system som anvendt for gassrørlednings-inspeksjon.

Fig. 4 er et skjematisk riss av et rør med to belegningslag.

Fig. 5 er et skjematisk riss av en mulig konstruksjon av en transducermodul og av en enkelt transducer. Fig. 6 er en skisse av en konstruksjon av en transducermodul hvor sendergruppen er rommelig adskilt fra den mottagende gruppen. Fig. 9 er en skjematisk fremstilling av en mulig konstruksjon av systemet for gassrørledningsovervåkningssystemet. Fig. 7 er en overordnet illustrasjon av transducermodulen i et rør for å illustrere avstanden.

Fig. 10 er en skjemafremstilhng av oppfinnelsens algoritme.

Fig. 11 er et flytskjema for identifikasjon av harmonisk sett.

DETALJERT BESKRIVELSE AV LEGEMLIGGJØRINGENE.

Oppfinnelsens totale system forklares i det følgende.

Det vises til fig. 3, som viser en skjematisk fremstilling av et eksempel på scenario som skildrer bruken av systemet i henhold til oppfinnelsen. Et rør er fylt med gass 300 med trykk i området fra 1 bar og oppover, som for eksempel naturgass som blir transportert fra et reservoar. Oppfinnelsens system brukt i dette scenario er fortrinnsvis konstruert til å avbilde den totale tykkelsesfordelmg i rørveggen, og dessuten karakterisere det medium/de media som omgir røret. Avstanden mellom transducerne og rørveggen kan variere som indikert ved pilene 305 og 306 i avhengighet av en variasjon av rørets diameter. Inne i røret er en bærerinnretning 301 for et stordiameterrør og 300 for et smådiameterrør, fortrinnsvis en hyllevare-pigg, som rommer ultralydtransducergruppen 307, og som inkluderer den analoge og digitale elektronikk 307 og 308 og kraftfor-syningen 309. Piggen beveger seg gjennom røret drevet av gasstrømmen.

Med henvisning nå til fig. 4, er røret 400 vanligvis dannet av stålvegger 401, og kan være dekket av et eller flere belegningslag 402 og 403. Oppgaven med å karakterisere det medium som er på utsiden av stålrørveggen kan for eksempel være å detektere forekomster hvor det indre belegg har løsnet fra stålrørets vegg.

Forklaring vedrørende transducere gis i det følgende.

Det vises nå til fig. 5, som viser en skjematisk fremstilling av en halvdel av en sylindrisk transducermodul 500, og en av transducerne 532 som innbefatter et antall senderelementer 532-1 og et mottagerelement 532-2. Denne konstruksjonen vil være en av et antall mulige konstruksjoner. De sendende transducerelementene vil typisk være enkeltkrystallkompositter, mens de mottagende transducerelementene typisk vil være piezokomposittelementer. Transduceren kan på fordelaktig vis ha et eller flere tilpasningslag i den fremre del av transducerforsiden (ikke vist i figuren) for å forbedre koblingen av akustisk energi ved grenseflaten mellom transduceren og gassmediet som følge av forskjellen i akustisk impedans. Både de sendende og mottagende elementer vil være i en kapsling som rommer elektrodene som er koblet til hver av de sendende og mottagende elementene. Typisk har kapslingen også kontakten for elektrisk tilkobling av transduceren til elektronikkdelen av systemet.

Avhengig av hastigheten til den nevnte pigg, kan den sendende og mottagende del av transduceren være rommelig adskilt. Med henvisning til fig. 6, vises et arrangement hvor den mottagende transducergruppen 601-624 er rommelig adskilt fra den sendende transducergruppen 625-648.1 figuren er det skildret gassrørtransducermodulen 600, avstanden mellom gruppene 650, hvor et element fra den sendende transduceren 647 så vel som et element fra den mottagende transducergruppen 623. Konstruksjonen som er vist i fig. 6 er kun en av et antall mulige konstruksjoner.

Det vises nå til fig. 7, som viser et rør 700 med stålrørvegger 701 og transducermodulen 702. c er lydhastigheten i gassmediet i røret, og v er hastigheten ved hvilken bærerpiggen beveger seg. Avstanden dl mellom den tilsvarende sendende 703 og mottagende transducer 704 er avhengig av gasshastigheten v, lydhastigheten c og avstanden fra transduceren til rørveggen d21henhold til formelen:

Oppfinnelsens anordning inneholder et mekanisk arrangement for å endre avstanden dl i samsvar med formelen ovenfor.

Transducerantallet vil være avhengig av den ønskede dekning av rørveggens omkrets, mens sendefrekvensen i forhold til gassens hastighet bestemmer dekningen i lateralretningen. Transducerne i gruppen kan bli drevet individuelt eller strålforming kan bli anvendt.

Med henvisning til fig. 8, skildres to grupper sett fra to forskjellige vinkler 801 og 802, og i 804 og 805. For å gjøre illustrasjonen enkel skildres kun et statisk eksempel. 803 viser de resulterende akustiske lydbestrålte arealer (fotavtrykk) fra hver transducer i den gruppe som er vist i 801 og 802. Dekningen er mindre enn 100%. På tilsvarende vis resulterer de arrangement som er vist i 804 og 805 i overlappende fotavtrykk og 100% dekning som vist i 806.

Elektronikksystemet forklares i det følgende.

Fig. 9 viser et blokkskjema for det system som er vist i fig. 3 brukt for måling på stedet av materialegenskaper for et objekt og mediet bak med et gassformig medium som det akustiske koblingsmedium brukt i den foreliggende oppfinnelse.

En bredbåndet, elektrisk bølgeform blir generert i en funksjonsgenerator 901. For å få det best mulige signal/støyforhold, blir amplituden til den bredbandede elektriske bølgeformen øket ved bruk av en effektforsterker 902. Når gass blir brukt som et koblingsmedium mellom transducerne og objektet, krever transducerne høyere eksitasjonsspenninger sammenlignet med transducerne som er koblet til media med høyere akustisk impedans som for eksempel vann, for å få det samme signal/støyforholdet. Dette skyldes den store mistilpasning i akustisk impedans mellom gassmediet og transduceren, i tillegg til den høye dempning av akustisk energi i gass sammenlignet med for eksempel vann.

Et utsendingstilpasningsnettverk 903 blir brukt for å forbedre systemets båndbredde. Et slikt tilpasningsnettverk setter effektforsterkeren i stand til å drive over et bredere bånd av frekvenser i den nødvendige arbeidsbåndbredden med forbedret linearitet. Transduceren og tilpasmngsnettverket utgjør et fullseksjons 3.ordens båndpassfilter. Dette kan også gjøres med andre tilpasningsnettverkskonstruksjoner som utgjør et båndpassfilter av høyere ordener.

Den sendende delen av transducerarrangementet 904 omformer den bredbåndede, elektriske bølgeformen til mekaniske vibrasjoner. Disse mekaniske vibrasjonene får et bredbåndet akustisk signal til å forplante seg fra transduceren gjennom det gassformige medium og til rørveggen. Ved ankomst rørveggen blir det bredbåndede akustiske signalet til dels reflektert fra veggen og til dels overført inn i veggen. Hvis det til dels overførte bredbåndede akustiske signal innbefatter komponenter med bølgelengder som svarer til to ganger rørveggens tykkelse, eller et helt antall av denne verdien, vil disse frekvenser skape stående bølger over rørveggen.

Når den avgitte pulsen kommer til sin avslutning blir resonant energi gjenutstrålt og forplantet gjennom det gassformige medium til å bli mottatt i den mottagende del av transducerarrangementet 904. Den mottagende delen av transduceren omformer mekaniske vibrasjoner til elektriske signaler normalt i størrelsesorden av mV. Som følge av tapet i signalstyrken gjennom kabelen mellom den mottagende del av transducerarrangementet 904 og digitalisereren 906, blir disse signalene ført til en lavstøyforforsterker 905 før de blir sendt gjennom kabelen. Denne forforsterkeren blir vanligvis lokalisert rett etter hydrofonen. Hvis kabelen er lang og/eller amplituden til signalet er lavt, kan det være behov for en ytterligere forsterker før signalet går til digitalisereren 906.

Det forsterkede elektriske signalet blir digitalisert av en digitaliserer 906 som for eksempel en analog/digitalomformer (A/D) og lagret i minnet i en prosessor eller på et lagringsmedium som for eksempel et flashminne for senere analyse. Hvis de digitaliserte data blir lagret i prosessorens minne, kan de bli analysert, fremvist og så lagret. Prosessoren bruker en teknikk som er beskrevet nedenfor i nærmere detalj.

Styringsenheten 907 innbefatter en prosessor og kan også innbefatte et lagringsmedium.

En mulig forbedring av systemet er å gjøre bruk av uthgningsteknikker på sendingen, mottagingen eller begge. Bruken av uthgningsteknikker kan forbedre den totale faselinearitet, effektivitet og amplituderespons for systemet som er beskrevet i fig. 9.

I det følgende forklares algoritmen, med henvisninger til blokkene i figurene 10 og 11.

Gjennom flytskjema antas det at fremviste data også blir lagret på et egnet lagringsmedium.

1001 Tidssignal

Serier med reelle tall svarer til spenninger fra DAQ-enheten 180. Den vil heretter bli omtalt som en tidsvektor.

1002 Inngangsparametere

• Lydhastigheten i måleobjektet, c0

• Varighet av tidsvindu for spektralestimering, N

• Forventet bredde av primærekko uten resonanshale, B

• Spektralestimeringsmetoder

• Lydhastighet i væske, cw

• Valg av vindufunksjoner (for eksempel Harming, Bartley)

• Samplingfrekvens, Fs

• Frekvensintervall brukt i sendermottager

• Forventet øvre tykkelsesgrense

• Minimumsforhold mellom toppenergier i primær- og sekundærekkoer

• Antall datasett i referanseminne, M

• Heltallstoleranser (1022-6)

• Nedre frekvensvektterskel (1022-7)

1010 Tidsfrekvensanalyse

Innganger: tidssignal, spektralestimeringsteknikk, N, Fs

Effektinnholdet i tidsfrekvensdomenet blir estimert, ved bruk av en standardteknikk, slik som glidende Fouriertransform, eller Wigner-distribusjon. Maksimumsenergiens tidspunkt blir identifisert, fra dette og N blir halens starttidspunkt funnet.

Utganger: effektmatrise, tidsvektor (i samplingintervallenheter), frekvensvektor (i Hz), halens starttidspunkt

1020 Identifiser primærekko

Innganger: tidsvektor, primærekkoets forventede bredde B.

Finner det tidspunkt som svarer til den største pulsenergien, og bruker forventet bredde av primærekko for å finne ekkoets start og stopp.

Utganger: Ekkoets start og stopptidspunkter

1021 Spektralestimering

Innganger: tidsvektor, spektralestimeringsmetode, start- og stopptidspunkter for analyse, vindusfunksjon, N, Fs

Tidssignalets frekvenseffektinnhold blir estimert ved bruk av en standardteknikk, fra periodogrambaserte metoder til parametriske metoder, for eksempel ved bruk av Yule-Walker- modellen. Estimeringen blir utført i to vinduer, et som innbefatter kun halen (starter ved slutten av ekko, varer til slutten av ekko + N), og et som innbefatter ekko og dets hale, starter ved tidspunktet for start av ekko - N, varer til slutten av ekko + N.

Tilsvarende blir bispektrum, spektret til tredjeordens kumulantene, beregnet ved bruk av standardteknikker. Tolkningen av dette bispektrum er mindre klar enn for det ordinære spektrum, men dets hovedfordeler er å undertrykke gaussisk støy på effektiv måte og å utheve fasekoblede frekvenser.

Utganger: effektvektor hale, vektor med frekvenser (i Hz) som svarer til effektverdiene, effektvektor ekko, vektor med frekvenser (i Hz) som svarer til effektverdiene, bispektrummatrise, tilsvarende frekvenser.

1022 Identifikasjon av resonansfrekvenser

Innganger: frekvensvektor hale, frekvensvektor ekko, frekvensvektor bispektrum, frekvensintervall brukt i sendermottager

Identifiserer harmoniske frekvenser og tildeler den korrekte harmoniske orden til disse. Prosedyren er detaljert herunder under 1022-1 til 1022-8.

Utganger: indeks inn i tids- og frekvensvektorer som svarer til resonansfrekvensene, harmoniske ordener

1023 Karakteriser måleobjekt

Innganger: c0, resonansfrekvenser, harmoniske ordener

Måleobjekttykkelsen blir beregnet fra

hvor n er det heltall som indikerer den harmoniske orden, fieser resonansfrekvensen til den harmoniske orden n, og <•> angir midling.

Fremvise resultater.

Utganger: Tykkelsesestimater

1030 Identifiser sekundærekko

Innganger: tidsvektor, primærekkoets start- og stopptidspunkter, minimumsforhold mellom pnmær- og sekundærekkoenes toppenergi

Formålet er å avgjøre om det foreligger to sett med ekkoer overlagret i tidssignalet, som indikerer at det foreligger et væskelag mellom sendermottageren og måleobjektet. Sekundærekkoet er del av den opprinnelige utsendte pulsen fra sendermottageren som er overført gjennom gass-væske-grenseflaten, og videre gjennom væsken, blir reflektert fra måleobjektene, og tilslutt overført gjennom væske-gass-grenseflaten. Følgelig inneholder sekundærekkoet informasjonen fra måleobjektet og det er derfor avgjørende at den videre analyse blir utført på dette ekkoet istedenfor på primærekkoet.

Sekundærekkoet blir antatt å ha en tilsvarende tidsmessig utstrekning som primærekkoet og å bli synlig noe tid etter primærekkoet. Hvis intet sekundærekko blir funnet, blir tomme verdier returnert.

Utganger: sekundærekkoets start- og stopptidspunkter

1031 Er væske tilstede?

Innganger: sekundærekkoets start- og stopptidspunkter

Hvis inngangene er tomme, ta beregningen videre med primærekkoet for bestemmelse av vinduer brukt for analyse.

Hvis innganger ikke er tomme, blir væske ansett å være tilstede og analysen går videre ved bruk av sekundærekkoet som grunnlag for å bestemme relevante tidsvinduer.

Utganger: om sekundærekkoet ble funnet

1032 Dybden av væskelaget

Innganger: tidspunkter for sekundær- og primærekkoer, cw

Fra tidsforskjellen mellom sekundær- og primærekkoet, beregnes dybden av væskelaget fra

med tSekog tpnmsom ankomsttidspunktet for sekundærpulsen henholdsvis primærpulsen.

Lagre verdien og fremvise den.

Utganger: estimert væskelagdybde

1040 Etterklangstider

Innganger: tidsfrekvenseffektmatrise, resonansfrekvensindekser, halestarttidspunkt

De karakteristiske etterklangstider for resonansfrekvensene i halen blir funnet.

Utganger: resonansrfekvensens etterklangstider

1041 Resonansfrekvensers energi

Innganger: Effektvektor hale, effektvektor ekko, resonansfrekvensers indekser

Utganger: Effektforholdet i resonansrfekvensene ved totaleffekten (effektspektraltetthet integrert med hensyn på frekvens) i ekkopulsen.

1022-1 Finn lokale maksima/minima

Innganger: effektvektor ekko, effektvektor hale, bispektrumvektor

Fimer lokale maksima i bispektrumvektoren og effektvektor hale. Finner lokale minima i effektvektor ekko.

Unionen av de tre sett er listen av de potensielle harmoniskfrekvenskandidater.

Utganger: harmoniskfrekvenskandidater

1022-2 Vekting av maksima/minima

Innganger: harmoniskfrekvenskandidater, effektvektor ekko, effektvektor hale, bispektrumvektor, filterstørrelse

1. Initialiser vekters vektorer med verdier null bortsett fra harmoniskfrekvenskandidater, hvor verdien fra effektvektorene blir brukt for bispektrum og hale. Vektingsvektorene blir normalisert til den største verdien i hvert tilfelle, for eksempel alle vekter fra bispektrumfrekvenskandidatene blir normalisert til maksimalverdien i bispektrumvektoren. 2. Subtraher effektvektor ekko med dets filtrerte versjon. Forskjellen ved de lokale minima definerer vekten i dette tilfellet. Normaliser til den største forskjellen funnet. 3. En har nå tilgj engelig tre sett av vekter, WbiSP)Whaie, WCkko, hver normalisert så den største vekten er 1.

4. For hvert sett, skaler vektene ved

hvor dk er den korteste avstanden til en ikke-null vekt i settet k. W, (i) er det i'th elementet i det j'th settet. 5. Summer vektene fra hvert sett for å skaffe en enkelt vektvektor. De påfølgende vektvektorer gir vekt til store topper/dype minima i de respektive effektvektorene, men straffer hver vekt hvis den er langt fra frekvenser i de andre settene. Vekter er reelle tall mellom 0 og 1.

Utganger: vekter tildelt til hver harmoniskfrekvenskandidat.

1022-3 Sorter i henhold til vekter

Innganger: vekter, harmoniskfrekvenskandidater

Sorter vektvektorene, og bruker de sorterte indekser til å rearrangere harmoniskfrekvenskandidatene slik at de er listet i fallende vektet orden.

Utganger: Sorterte harmoniskfrekvenskandidater

1022-4 Bygg frekvenssett

Innganger: sorterte harmoniskfrekvenskandidater, vekter, frekvensvekters terskel

1. Forkast alle frekvenskandidater under terskelen

2. Rearranger frekvenskandidater i sett. Hvis det foreligger N kandidater, så bygg N lister {/i,...,/ n}, {/i, ■ ■ ;/ n-\}, osv, hvor den minste vektede frekvensen i den tidligere listen blir progressivt fjernet. Hver liste blir heretter kjent som et frekvenssett.

Hvert frekvenssett blir betegnet Fn

Utganger: frekvenssett { Fj, F2,.., Fn }

1022-5 Gå i sløyfe gjennom alle settene, i = 1,...,N

1022-6 Finn harmoniske sett:

Inngang: Frekvenssett { Fi, F2,.., Fn }, heltalltoleranse, forventede maksimumstykkelser, frekvensintervall brukt i sendermottager De harmoniske settene for en frekvensliste F, bli beregnet som følger: initielt finnes en n x n matrise med fylt med alle mulige forhold av frekvenser,

Matrisen M' blir brukt for å bygge en større matrise M ved å sammenkjede kM',k = l,2,...,kmaks som følger:

Heltallet kmakSblir beregnet fra den maksimalt tillate tykkelse, som brukerinngang.

Det neste trinn er å avrunde alle elementer i M til sine nærmeste heltall, og sammenligne forskjellen mellom heltallsverdiene og frekvensforholdene i M. Et element blir ansett et heltall hvis dets forskjell er mindre enn en brukerspesifisert terskel, typisk 0,1, og en matrise N hvor alle ikke-heltallselementene i M lik null hvis funnet. Radene i N identifiserer de harmoniske sett: for et gitt Nu element svarer verdien til den harmoniske orden til frekvensen fj i frekvenslisten.

Utgang: sett av heltallsmatriser {Ni, N2,.., Nn }.

1022-7 Fjerning av elementer i N„:

Inngang: Sett av heltallsmatriser {Ni, N2,.., Nn}, forventede maksimumstykkelser, frekvensintervall brukt i sendermottager.

Harmoniskordenmatrisene Nn blir vesentlig redusert ved å fjerne rader som rommer en verdi over maksimumsordenen kmakS. Alle duphkatrader blir fjernet, og rader som gir en tykkelse over brukerinngangsmaksimumsverdien blir fjernet.

Utganger: Sett av reduserte heltallsmatriser {Ni, N2,.., Nn}.

1022-8 Tell antall harmoniske i N::

Inngang: Sett av reduserte heltallsmatriser {Ni, N2,.., Nn}.

For hver Nn, blir det harmoniske sett med det største antall unike frekvenser registrert. Tallene blir lagret i en vektor §.

Utgang: Vektor <j> med maksimumsantall av unike sett.

1022-9 Å finne optimalt delsett av frekvenser:

Inngang: Vektor § for maksimalt antall unike sett, antall frekvenser i hvert frekvenssett, sett av reduserte heltallsmatriser {Ni, N2,.., Nn}.

Målet er å finne det optimale delsett av den opprinnelige frekvenslisten. Hvert delsett blir assosiert med et antall unike harmoniske lagret i ty. I tillegg har hvert delsett et antall frekvenser.

Det optimale delsett blir funnet ved å finne det høyeste forhold av ty delt med antall frekvenser i listen, idet det sees bort fra det trivielle tilfellet for kun en enkelt frekvens. I denne prosessen har vi oppnådd både en undertrykkelse av frekvenser, og oppnådd harmoniske sett.

Utgang: Indekser til optimale delsett av frekvenser, sett av harmoniske.

ANDRE ANVENDELSER

Hittil har oppfinnelsens system blitt beskrevet som en rørscanner, men oppfinnelsens system kan også bli anvendt som en håndholdt innretning i luft. For dette formål kan innretningen inneholde et enkelttransducersystem hvis denne anvendelsesmodus er punktkontroller. For scanningsformål vil sannsynligvis en gruppe være mest egnet. Anvendelsesområdene kan være punktkontroller/scanning av skipsskrog fra innsiden eller rør på land og lagringstanker fra utsiden. Istedet for å anvende oppfinnelsens system for tykkelsesscanmng av rørvegger eller beholdere, vil det samme system være anvendbart for å karakterisere rørvegger hvis tykkelsen og lyshastigheten til disse vegger er kjent. Denne karakterisering kan være å detektere avvik fra en perfekt rørvegg. Et eksempel er innsidekarakteirseringsscanning av stigerør. En annen anvendelse er brønnlogging/nedihullsinspeksjon under produksjon. Foringstykkelsen vil bli målt, så vel som karakterisering av mediet utenfor foringen, for eksempel å differensiere mellom betong, gass eller fluid.

Claims

1. Fremgangsmåte ved drift av en elektroakustisk anordning anpasset til å arbeide i et gassfylt rom og fra en første side av et måleobjekt som skal bli målt for å utføre en berøringsfri ultralydtykkelsesmåling av måleobjektet eller for å utføre en berøringsfri ultralydkarakterisering av et medium lokalisert på en andre side av måleobjektet, hvilken anordning innbefatter en elektroakustisk transduceirnnretning, en elektronisk sendermottakerinnretning koblet med den elektroakustiske transducerinnretningen og anpasset til å eksitere den elektroakustiske transducerinnretningen til å utgi et akustisk signal mot måleobjektet og å motta et akustisk responssignal derfra, og en signalprosessor anpasset til å prosessere responssignalet og til å bestemme på grunnlag av det akustiske responssignalet en tykkelseskarakteristikk ved det måleobjekt som skal bli målt, hvor den elektroakustiske transducerinnretningen har en akustisk transducer-til-gassgrenseflate, og sendermottakeirnnretningen er anpasset til å drive den elektroakustiske transducerinnretningen for å avgi inn i et gassfylt rom mellom den elektroakustiske tansducerinnretningen og det måleobjekt som skal bli målt en akustisk bredbåndet puls mot måleobjektet og å motta et akustisk resonansresponssignal i det akustiske responssignalet ved et nivå som tillater en innsamling av resonansresponssignalet over et forutbestemt signal/støynivå,karakterisert ved å utgi fra sendermottakeren det mottatte akustiske responssignalet som en digitalisert tidsvektor (1001), å tilveiebringe signalprosessoren med en inngang for tidsvektoren (1001) og en inngang for inngangsparametere (1002), å utføre i signalprosessoren en tidsfrekvensanalyse (1010) på grunnlag tidsvektoren for å identifisere maksimumsenergiens tidspunkt og fra dette og en varighet av tidsvindu for spektralestimering å finne resonanshalens starttidspunkt, en effektmatnse, en tidsvektor og en frekvensvektor, og å fremstille et tykkelsesestimat på grunnlag av tidsvektoren, inngangsparameterene og en utgang fra tidsfrekvensanalysen, ved å utføre i signalprosessoren trinnene a) identifisering av primærekko (1020), b) spektralestimering (1021) ved å estimere tidssignalets frekvenseffektinnhold, c) identifikasjon av resonansfrekvenser (1022) ved å identifisere harmoniske frekvenser og tildele den korrekte harmoniske orden til disse, og d) karakterisering av måleobjektet (1023) ved å beregne måleobjekttykkelsen fra lydhastigheten i måleobjektet, heltall som indikerer harmoniske orden, resonansfrekvenser til harmoniske orden, og en midling.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedå utføre identifisering av primærekko (1020) innbefatter å finner det tidspunkt som svarer til den største pulsenergien, og bruker forventet bredde av primærekko for å finne ekkoets start og stopp, med tidsvektor og primærekkoets forventede bredde som innganger, og å utgi ekkoets start og stopptidspunkter.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedå utføre spektralestimering (1021) innbefatter å estimere tidssignalets frekvenseffektinnhold, med tidsvektor, spektralestimeringsmetode, start- og stopptidspunkter for analyse, vindusfunksjon, varighet av tidsvindu for spektralestimering N og samplingfrekvens Fs som innganger, ved bruk av en standardteknikk, fra periodogrambaserte metoder til parametriske metoder, for eksempel ved bruk av Yule-Walker- modellen, hvilken estimering blir utført i to vinduer, et som innbefatter kun halen, og et som innbefatter ekko og dets hale, starter ved tidspunktet for start av ekko - N varer til slutten av ekko + N, og hvor bispektrum, spektret til tredjeordens kumulantene, blir tilsvarende beregnet ved bruk av standardteknikker, idet tolkningen av dette bispektrum er mindre klar enn for det ordinære spektrum, men dets hovedfordeler er å undertrykke gaussisk støy på effektiv måte og å utheve fasekoblede frekvenser, og å utgi effektvektor hale, vektor med frekvenser som svarer til effektverdiene, effektvektor ekko, vektor med frekvenser som svarer til effektverdiene, bispektrummatrise, og tilsvarende frekvenser.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisertved å utføre identifikasjon av resonansfrekvenser (1022) innbefatter å identifisere harmoniske frekvenser og tildele den korrekte harmoniske orden til disse, med frekvensvektor hale, frekvensvektor ekko, frekvensvektor bispektrum og frekvensintervall brukt i sendermottaker som innganger, og å utgi indeks inn i tids- og frekvensvektorer som svarer til resonansfrekvensene, harmoniske ordener.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2, 3 eller 4,karakterisertved å utføre karakteirsering av måleobjektet (1023) innbefatter å beregne måleobjekttykkelsen fra

hvor c0er lydhastigheten i måleobjektet, n er det heltall som indikerer den harmoniske orden, fres er resonansfrekvensen til den harmoniske orden n, og <•> angir midling, med c0, resonansfrekvenser, harmoniske ordener som innganger, og å utgi tykkelsesestimater.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til og med 5,karakterisert vedat den videre innbefatter å identifisere sekundærekko (1030) for å avgjøre om det foreligger to sett med ekkoer overlagret i tidssignalet, som indikerer at det foreligger et væskelag mellom sendermottageren og måleobjektet, hvilket sekundærekko er del av den opprinnelige utsendte pulsen fra sendermottageren som er overført gjennom gass-væske-grenseflaten, og videre gjennom væsken, blir reflektert fra måleobjektene, og tilslutt overført gjennom væske-gass-grenseflaten, hvilket sekundærekko blir antatt å ha en tilsvarende tidsmessig utstrekning som primærekkoet og å bli synlig noe tid etter primærekkoet, og hvilket sekundærekko inneholder informasjonen fra måleobjektet, og hvor den videre analyse blir utført på dette ekkoet istedenfor på primærekkoet, med tidsvektor, primærekkoets start-og stopptidspunkter, minimumsforhold mellom primær- og sekundærekkoenes toppenergi som innganger, og å utgi sekundærekkoets start- og stopptidspunkter og å returnere tomme verdier hvis intet sekundærekko blir funnet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat den videre innbefatter å fastlegge om væske er tilstede (1031), med sekundærekkoets start-og stopptidspunkter som innganger, og hvis inngangene er tomme, ta beregningen videre med primærekkoet for bestemmelse av vinduer brukt for analyse, og hvis innganger ikke er tomme, blir væske ansett å være tilstede og analysen går videre ved bruk av sekundærekkoet som grunnlag for å bestemme relevante tidsvinduer, og å utgi om sekundærekkoet ble funnet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat den videre innbefatter å fastlegge dybden av væskelaget (1032), med tidspunkter for sekundær- og primærekkoer, lydhastighet i væske cw, som innganger, fra tidsforskjellen mellom sekundær- og primærekkoet, hvor dybden av væskelaget beregnes fra

med tSekog tprimsom ankomsttidspunktet for sekundærpulsen henholdsvis primærpulsen, og å utgi estimert væskelagdybde.

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til og med 8,karakterisert vedat den videre innbefatter å finne de karakteristiske etterklangstider (1040) for resonansfrekvensene i halen, med tidsfrekvenseffektmatrise, resonansfrekvensindekser og halestarttidspunkt som innganger, og å utgi resonansfrekvensens etterklangstider

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til og med 9,karakterisert vedat den videre innbefatter å finne resonansfrekvensers energi (1041), med effektvektor hale, effektvektor ekko og resonansfrekvensers indekser som innganger, og å utgi effektforholdet i resonansfrekvensene ved totaleffekten i ekkopulsen.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisert vedat den videre innbefatter å finne lokale maksima i bispektrumvektoren og effektvektor hale og å finne lokale mmima i effektvektor ekko, hvor unionen av de tre sett er listen av de potensielle harmoniskfrekvenskandidater, med effektvektor ekko, effektvektor hale og bispektrumvektor som innganger, og å utgi harmoniskfrekvenskandidater.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,karakterisert vedat den videre innbefatter å vekte maksima/minima med harmonisk frekvenskandidater, effektvektor ekko, effektvektor hale, bispektrumvektor og filterstørrelse som innganger, ved a) å initialisere vekters vektorer med verdier null bortsett fra harmoniskfrekvenskandidater, hvor verdien fra effektvektorene blir brukt for bispektrum og hale, hvor vektingsvektorene blir normalisert til den største verdien i hvert tilfelle, for eksempel alle vekter fra bispektrumkandidatfrekvensene blir normalisert til maksimalverdien i bispektrumvektoren, og å subtrahere effektvektor ekko med dets filtrerte versjon, og forskjellen ved de lokale minima definerer vekten i dette tilfellet, b) å normalisere til den største forskjellen funnet, så en har nå tilgjengelig tre sett av vekter, bispektrumvekter Wb,sp, halevekter Whaie, ekkovekter WCkko,hver normalisert så den største vekten er 1, og c) for hvert sett, skaler vektene ved

hvor dk er den korteste avstanden til en ikke-null vekt i settet k, idet vekten W, (i) er det i'th elementet i det j'th settet, og d) å summere vektene fra hvert sett for å skaffe en enkelt vektvektor, hvor de påfølgende vektvektorer gir vekt til store topper/dype minima i de respektive effektvektorene, men straffer hver vekt hvis den er langt fra frekvenser i de andre settene, hvor vekter er reelle tall mellom 0 og 1, og å utgi vekter tildelt til hver harmoniskfrekvenskandidat.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12,karakterisert vedat den videre innbefatter å sortere i henhold til vekter med vekter og harmoniskfrekvenskandidater som innganger, ved å sortere vektvektorene, og å bruker de sorterte indekser til å rearrangere harmoniskfrekvenskandidatene slik at de er listet i fallende vektet orden, og å utgi sorterte harmoniskfrekvenskandidater.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13,karakterisert vedat den videre innbefatter å bygge frekvenssett, med sorterte harmoniskfrekvenskandidater, vekter og frekvensvekters terskel som innganger, ved a) å forkaste alle kandidatfrekvenser under terskelen, og b) å rearrangere frekvenskandidater i sett, hvor, hvis det foreligger N kandidater, så bygg N lister {/i,...,/ n), { f\,...,/ n-\}, osv, hvor den minste vektede frekvensen i den tidligere listen blir progressivt fjernet, og hvor hver liste blir heretter kjent som et frekvenssett, og å utgi frekvenssettet { Fi, F2,.., Fn }.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14,karakterisert vedat den videre innbefatter å finne optimalt delsett av frekvenser som det optimale delsett av den opprinnelige frekvenslisten, med vektor ty for maksimalt antall unike sett, antall frekvenser i hvert frekvenssett, sett av reduserte heltallsmatriser {Ni, N2,.., Nn} som innganger, hvilket optimale delsett blir funnet ved å finne det høyeste forhold av ty delt med antall frekvenser i listen, idet det sees bort fra det trivielle tilfellet for kun en enkelt frekvens, hvorved det blir oppnådd både en undertrykkelse av frekvenser, og oppnådd harmoniske sett, og å utgi indekser til optimale delsett av frekvenser, sett av harmoniske.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15,karakterisert vedat den videre innbefatter å telle antall harmoniske i N„ med sett av reduserte heltallsmatriser {Ni, N2,.., Nn} som inngang, hvor for hver Nn, blir det harmoniske sett med det største antall unike frekvenser registrert, og tallene blir lagret i en vektor ty, og å utgi vektor ty med maksimumsantall av unike sett.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 15,karakterisert vedat å bygge frekvenssett innbefatter å gå i sløyfe gjennom alle settene, i = 1,...,N.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17,karakterisert vedat den videre innbefatter å finne harmoniske sett, med frekvenssett {Fy , F2,.., Fn}, heltalltoleranse, forventede maksimumstykkelser og frekvensintervall brukt i sendermottaker som innganger, hvor de harmoniske settene for en frekvensliste F, bli beregnet som følger: initielt finnes en n x n matrise med fylt med alle mulige forhold av frekvenser, matrisen M' blir brukt for å bygge en større matrise M ved å sammenkjede kM',k = l,2,...,kmaks som følger: hvor heltallet kmakSblir beregnet fra den maksimalt tillate tykkelse, som brukerinngang, og det neste tnnn er å avrunde alle elementer i M til sine nærmeste heltall, og sammenligne forskjellen mellom heltallsverdiene og frekvensforholdene i M, hvor et element blir ansett et heltall hvis dets forskjell er mindre enn en brukerspesifisert terskel, typisk 0,1, og en matrise N hvor alle ikke-heltallselementene i M lik null hvis funnet, og hvor radene i N identifiserer de harmoniske sett: for et gitt Nu element svarer verdien til den harmoniske orden til frekvensen f) i frekvenslisten, og å utgi sett av heltallsmatriser {Ni, N2,.., Nn }.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18,karakterisert vedat den videre innbefatter å fjerne elementer i Nn hvorved harmonisk orden matrisene Nn blir vesentlig redusert ved å fjerne rader som rommer en verdi over maksimumsordenen kmaksjmed sett av heltallsmatriser {Ni, N2,.., Nn }, forventede maksimumstykkelser og frekvensintervall brukt i sendermottager som inngang, ved at alle duplikatrader blir fjernet, og rader som gir en tykkelse over brukerinngangsmaksimumsverdien blir fjernet, og å utgi sett av reduserte heltallsmatriser {Ni, N2,.., Nn}.

20. Elektroakustisk anordning anordnet til å arbeide i et gassfylt rom og fra en første side av et måleobjekt som skal bli målt for å utføre en berøringsfri ultralydtykkelsesmåling av objektet som skal bli målt eller for å utføre en berøringsfri ultralydkarakterisering av et medium lokalisert på en andre side av måleobjektet som skal bli målt, hvilken anordning innbefatter en elektroakustisk transduceirnnretning, en elektronisk sendermottaker-innretmng koblet med den elektroakustiske transducerinnretningen og anpasset til å eksitere den elektroakustiske transducerinnretningen til å utgi et akustisk signal mot det måleobjekt som skal bli målt og å motta et akustisk responssignal derfra, og en signal-prosessor anpasset til å prosessere responssignalet og til å bestemme på grunnlag av det akustiske responssignalet en tykkelseskarakteristikk ved det måleobjekt som skal bli målt,karakterisert vedat den elektroakustiske transducerinnretningen har en akustisk transducer-til-gassgrenseflate, at sendermottakeirnnretningen er anpasset til å drive den elektroakustiske transducerinnretningen for å avgi inn i et gassfylt rom mellom den elektroakustiske tansducerinnretningen og det måleobjekt som skal bli målt en akustisk bredbåndet puls mot måleobjektet og å motta et akustisk resonansresponssignal i det akustiske responssignalet ved et nivå som tillater en innsamling av resonansresponssignalet over et forutbestemt signal/støynivå, og til å utgi det mottatte akustiske responssignalet som en digitalisert tidsvektor (1001), at signalprosessoren har en inngang for tidsvektoren (1001) og en inngang for inngangsparametere (1002), og at signalprosessoren er anpasset til utføre en tidsfrekvensanalyse (1010) på grunnlag av tidsvektoren for å identifisere maksimumsenergiens tidspunkt og fra dette og en varighet av tidsvindu for spektralestimering å finne resonanshalens starttidspunkt, en effektmatrise, en tidsvektor og en frekvensvektor (i Hz), og til å skaffe et tykkelsesestimat på grunnlag av tidsvektoren og en spektralestimeringstekmkk, en varighet av tidsvindu for spektralestimering og en samplingfrekvens, ved å være anpasset til å utføre trinnene a) en identifisering av primærekko (1020), b) en spektralestimering (1021) ved estimering av tidssignalets frekvenseffektinnhold, c) en identifikasjon av resonansfrekvenser (1022) ved identifisering av harmoniske frekvenser og tildeling av den korrekte harmoniske orden til disse, og d) en karakterisering av måleobjektet (1023) ved beregning av måleobjekttykkelsen fra lydhastigheten i måleobjektet, heltall som indikerer harmoniske orden, resonansfrekvenser til den harmoniske orden, og en midling.

21. Anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat sendermottakeirnnretningen koblet med den elektroakustiske transducerinnretningen er anpasset til å arbeide med akustiske signaler med akustiske komponenter i et frekvensområde som er minst en dekade lavere enn frekvenser brukt i gangtidsmålinger i måleobjektet som skal bli målt.

22. Anordning ifølge krav 20 eller 21,karakterisert vedat den inkluderer en transducerbærerinnretning anpasset til å opprettholde det gassfylte mellomrommet til en forutbestemt avstand fra en overflate av måleobjektet som vender mot det gassfylte mellomrommet.

23. Anordning ifølge krav 22,karakterisert vedat transducerbærerinnretningen er anpasset til å befordre den elektroakustiske transduceren langs overflaten av måleobjektet som vender mot det gassfylte mellomrommet.

24. Anordning ifølge et hvilket som helst av kravene 20 til og med 23,karakterisert vedat parameterene innbefatter det akustiske responssignalet, en lydhastighet i måleobjektet, en varighet av et tidsvindu for spektralestimering, en forventet bredde av primærekko uten resonanshale, spektralestimeringsmetoder, en lydhastighet i væske, et valg av vindufunksjoner, en samplingrfekvens, et frekvensintervall brukt i sendermottaker for en forventet øvre tykkelsesgrense, et minimumsforhold mellom toppenergier i primær- og sekundærekkoer, et antall datasett i referanseminne, heltallstoleranser og en nedre frekvensvektterskel.