NO333730B1

NO333730B1 - Metode og apparat for a male akkumulert og instantanrate av materialreduksjon og -okning

Info

Publication number: NO333730B1
Application number: NO20022535A
Authority: NO
Inventors: Kaj Vendelbo Nielsen; Lars Vendelbo Nielsen
Original assignee: Metricorr Aps
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2013-09-02
Also published as: WO2001042764A2; CA2394083A1; EP1240499B1; NO20022535D0; NO20022535L; AU1852701A; US20050263395A1; US6936158B2; CA2394083C; US20030006148A1; WO2001042764A3; EP1240499A2

Abstract

Oppfinnelsen omhandler en metode og en apparatur for å måle akkumulert og instantanrate til materialtap eller materialøkning til metallelementer for deteksjon av metallavsetting forårsaket f.eks. under avsetting av belegg brukt i platingsprosesser og korrosjon forårsaket f.eks. i rørledninger under transport av farlige media. Dette gjøres ved å innsette en probe i måleomgivelsene som sørger for at proben opplever metallavsetting eller korrosjon. Apparaturen og metoden tilveiebringer anordninger for å måle akkumulert og instantanrate til materialetap eller materialøkning ved å innføre en sonde i måleomgivelser slik at sonden utsettes for metallavsetting eller korrosjon. Ytterligere tilveiebringer apparaturen og metoden anordninger for å utføre en temperaturuavhengig måling av akkumulert og instantanrate til materialtap eller materialøkning utført uten anvendelse av en temperatursensoranordning.

Description

Tittel: Metode og apparat for å måle akkumulert og instantanrate av

materialreduksjon og -økning

Denne oppfinnelsen omhandler en metode og et apparat for å måle akkumulert og instantanrate til materialtap eller materialøkning til metallelementer for deteksjon av metallavsetting (materialøkning) forårsaket f.eks. under avsetting av belegg brukt i platingsprosesser og korrosjon (materialtap) forårsaket f.eks. i rørledninger under transport av farlige media.

Det nyeste på området tilveiebringer flere teknikker for kvantifisering av akkumulert korrosjon og instantankorrosjonsrate f.eks. innlemmet i engelske patentsøknader GB 2 081 904, GB 2 266 379 og GB 2 286 844, og amerikanske patenter US 4 019 133, US 5 069 774 og US 5 217 596 hvilke patenter blir inkorporert som referanse her. Generelt er instantankorrosjonsrater bestemt ved å anvende elektrokjemiske teknikker slik som elektrokjemisk impedansspektroskopi (EIS), lineær polarisasjonsresistans (LPR) eller elektrokjemisk støy (EN) målinger. Men siden disse teknikkene trenger et ledende elektrolyttsystem f.eks. en stabil vannfase er de ikke egnet i korrosjonsprosesser når vann ikke er kontinuerlig tilstede. Videre er det slik at selv om behovene for å utføre elektrokjemiske målinger er tilstede kan unøyaktige resultater oppstå fremkalt av tilleggsstrømresponser fra redox-prosessene som er andre enn de som er involvert i spesielle korrosjonsprosesser, hvor tilleggsstrømresponser kan påtvinges på strømresponser på korrosjonsprosessen og skape unøyaktige eller misledende resultater. I tillegg trenger tolkningen av resultatene til målingene utført ved bruk av en generell anvendt elektrokjemisk teknikk ofte en spesifikk ekspertise og kunnskap av brukeren.

US 3 067 386 beskriver en metode og en portabel apparatur for å bestemme og/eller måle korrosjon ved å bruke kompensering.

WO 94/099354 beskriver en automatisk korrosjonsmålingsmetode for fjerntliggende områder som fungerer ved å sammenlikne resistansen til en prøve som er eksponert for omgivelsene til et testområdet med resistansen til en referanseprøve som bruker strøminjeksjon.

Akkumulert korrosjon er generelt kvantifisert ved vekttapmålinger, ultralydbaserte tykkelsesmålinger, eddy-strømteknikker i nærfelt og fjernfelt, magnetisk flukslekkasjeteknikker eller visuell inspeksjon (mikroskopi). I tillegg, utnytter en fremvisning av akkumulert korrosjon i prosessanlegg vanligvis målinger av elektrisk resistans av en korroderende metalltråd plassert i en probe (ER teknikk). Alle av de ovenfor nevnte teknikkene for å bestemme akkumulert korrosjon trenger generelt en serie med målinger for å bli utført med regulære tidsintervaller (år, måneder, uker eller dager) hvor det etter individuelle målinger kan bli sammenlignet og oversatt i en grad av akkumulert korrosjon. Ingen av teknikkene tilveiebringer en fast måling av instantanrate til korrosjon eller med andre ord er oppløsningen til disse teknikkene ikke tilstrekkelige. Imidlertid har tynne metallplater blitt inkorporert i kommersielle ER-prober og anvendt i prosessanlegg for å følge effektiviteten av korrosjonsinhibitordosering med en passelig rask respons (dager, uker eller måneder avhengig av den faktiske korrosjonsraten).

Den elektriske resistans- (ER) teknikken utnytter ofte en Wheatstone brokrets for sammenligning av elektrisk resistans til en testdel eller prøve som er eksponert til et fiendtlig miljø og hvor de elektriske egenskapene til referanseprøven blir beskyttet mot det fiendtlige miljøet. Ved å gjenta målinger ved regulære tidsintervaller, f.eks. på en ukentlig eller månedtlig basis, kan akkumulert korrosjon bli fulgt gjennom tiden. For å oppnå akseptable resultater fra en serie av målinger som reflekterer graden av akkumulert korrosjon, må den anvendte ER-teknikken måle resistansen til testprøven og resistansen til referanseprøven nøyaktig. Imidlertid er resistansen til testprøven og resistansen til referanseprøven i høy grad temperaturavhengige. Derav vil effekten av temperaturvariasjoner fra én måling til en annen skape uønskede unøyaktigheter i målingene og minker sammenligningsmuligheten til individuelle målinger inkludert i en serie av målinger.

Tidligere forsøk med å etablere temperaturkompensasjon har blitt oppnådd ved inkorporering av temperatursensorinnretning montert i måleomgivelsen f.eks. montert på testprøven og utføre temperaturkompensasjon i henhold til data presentert av temperaturinnretningen. Imidlertid introduserer åpenbart denne formen for temperaturkompensasjon videre unøyaktigheter i målingen siden temperaturkarakteristikker til temperatursensorinnretningen ikke er identisk med temperaturkarakteristikkene til testprøven eller referanseprøven.

En hensikt med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe et apparat og en metode for måling av akkumulert og instantanrate til materialtap eller materialøkning ved å innsette en probe i måleomgivelsene som sørger for at proben opplever metallavsetting eller korrosjon.

En spesiell fordel ved den foreliggende oppfinnelsen er tilveiebringelsen av temperaturuavhengig måling av akkumulert og instantanrate til materialtap eller materialøkning oppnådd uten bruk av temperatursensorinnretning.

En videre fordel ved den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe måling og balansering av virkelige og imaginelle spenningskomponentvariasjoner tålt av en måleprobe.

Et spesielt trekk ved den foreliggende oppfinnelsen er tilveiebringelse av kompatibilitet av den foreliggende oppfinnelse til et flertall prober som har forskjellige fysiske egenskaper og har forskjellige fysiske dimensjoner.

Den ovenfor nevnte hensikten, fordeler og trekk sammen med et flertall andre hensikter, fordeler og trekk som vil bli tilkjennegjort fra den videre detaljerte beskrivelsen til en utførelse av den foreliggende oppfinnelse i henhold til et første aspekt til den foreliggende oppfinnelsen blir oppnådd ved et apparat for måling av akkumulert og instantanrate til materialtap eller materialøkning og omfattende: (a) en DC-forsyning som forsyner nevnte apparatur med kraft for å utføre målingsoperasjoner og hvor nevnte DC-forsyning definerer en positiv DC-spenning og en negativ DC-spenning, (b) et metallelement som definerer en dekket del som har en første forbindelse, en ikke-dekket del som har en andre forbindelse, og et grensesnitt som har en tredje forbindelse, hvor nevnte grensesnitt tilveiebringer elektrisk og termisk kobling mellom nevnte dekte del og nevnte ikke-dekte del som opplever korrosjon eller metallavsetting i en måleomgivelse, (c) et første inngangskraftsystem som genererer et første systeminngangssignal og genererer et felles inngangssignal til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, (d) en første krafttransmitterforsterker som har en første krafttransmitterinngang som mottar nevnte første systeminngangssignal og har en første krafttransmitterutgang som genererer et første eksitasjonsutgangssignal, (e) en første resistans for kobling av nevnte første krafttransmitterutgang og nevnte første forbindelse av nevnte dekte del av nevnte metallelement for å utgjøre en første sti av nevnte første eksitasjonsutgangssignal fra nevnte første krafttransmitterutgang gjennom nevnte første resistans og nevnte dekte del av nevnte metallelement til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, hvor nevnte første eksitasjonsutgangssignal induserer en første metallelementspenning langs nevnte dekte del av nevnte metallelement, (f) en andre resistans for å forbinde nevnte første krafttransmitterutgang og nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement for å utgjøre en andre sti av nevnte første eksitasjonsutgangssignal fra nevnte første krafttransmitterutgang gjennom nevnte andre resistans av nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, nevnte første eksitasjonsutgangssignal induserer videre en annen metallelementspenning langs nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement, og (g) en første sensorforsterker som har en første sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte første forbindelse av den dekte del av nevnte metallelement, som har en andre sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement, og har en første sensorutgang som genererer et første sensorforsterkerutgangssignal bestående av en forsterkning av nevnte første metallelementspenning, nevnte andre metallelementspenning og/eller en spenningsforskjell mellom nevnte andre metallelementspenning og nevnte første metallelementspenning, hvor nevnte metallelement definerer en første resistans mellom nevnte første forbindelse av nevnte dekte del av nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement og en andre resistans mellom nevnte første forbindelse av nevnte ikke-dekte del av nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, nevnte

andre resistans øker som en funksjon av korrosjon og avtar som funksjon av metallavsetting for å fremkalle nevnte spenningsforskjell mellom nevnte andre metallelementspenning og nevnte første metallelementspenning.

I henhold til den enkle realiseringen av det første aspektet til den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer spenningsforskjellen mellom den dekte og ikke-dekte delen av metallelementet eller proben en måling av akkumulert korrosjon, mens den andre resistansen i forbindelse med tidsrelaterte forandringer av den andre resistansen ved en temperatur tilveiebringer en måling av instantanraten til materialtap eller materialøkning. Resistansen til det første metallelement utgjort av den første resistans og nevnte andre resistans kan være i området 4 u.Q til 4 KQ slik som områdene 4 mQ til 400 mQ eller 10 mQ til 100 mQ. Apparaturen i henhold til det første aspektet til oppfinnelsen tilveiebringer en mulighet for å anbringe en vid variasjon av prober eller metallelementer for måling av akkumulert eller instantanrate av materialtap eller materialøkning. Denne kompatibiliteten sørger videre for at apparaturen genererer repetisjonsmålinger som er uavhengige med hensyn til probetype.

Uttrykket metallelement er et generelt uttrykk for en probe som skal bli konstruert som en måleenhet som tilveiebringer en forandring i henhold til omgivelse seksponering. Metallelementet til apparaturen i henhold til det første aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen kan definere et tverrsnitt som har enhver vilkårlig form slik som kvadrat, sirkulær, elliptisk, triangulær, eller et rektangulært tverrsnitt eller enhver kombinasjon av disse, fortrinnsvis definerer metallelementet et rektangulært tverrsnitt. Metallelementet kan videre omfatte enhver vilkårlig metallsammensetning slik som legeringer av stål, rustfritt stål, jern, kobber, eller aluminium eller enhver kombinasjon av disse, eller kan bestå av et komposittmateriale som omfatter enhver av metalliske komposisjoner. De fysiske dimensjonene eller kjennetegnene til metallelementer kan være vilkårlige, men det er opplagt at det er nødvendig med beregninger for å bestemme en forandring i tykkelsen som når den er enten positiv eller negativ vil bli i store trekk enklere ved å anvende metallelementer som har enkle fysiske former og dimensjoner.

Grensesnittet mellom dekte og ikke-dekte deler av metallelementet til apparaturen i henhold til et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen kan tilveiebringe en elektrisk og en termisk forbindelse mellom en dekket del utgjort av en elektrisk og termisk ledende ledning. Alternativt kan grensesnittet til metallelementet tilveiebringe en elektrisk og en termisk forbindelse mellom en dekket del og en ikke-dekket del utgjort ved å posisjonere den dekte delen og den ikke-dekte delen i direkte kontakt og tilliggende til hverandre, eller så kan grensesnittet definere en grense mellom den dekte delen og den ikke-dekte delen til metallelementet utgjort av en metalldel eller en komposittmetalldel. Konfigureringen til grensesnittet tilveiebringer en mulighet for å forandre eller erstatte den ikke-dekte delen av metallelementet etter eller før målingen av forskjellige omgivelser. DC-spenningsforsyningen til apparaturen i henhold til et første aspekt til den foreliggende oppfinnelsen gir en DC-spenning i området +24V til -24V slik at område +12V til -12V, +5V til -5V eller kombinasjoner av disse fortrinnsvis gir DC-spenningsforsyningen en positiv DC-spenning med +12V og en negativ DC-spenning på -12V.

Apparaturen i henhold til et første aspekt med den foreliggende oppfinnelsen kan videre omfatte (h) en første detektor som har en første detektorinngang som mottar den første sensorforsterker utgangssignal fra den første sensorforsterkerutgang, utfører en konvertering av den første sensorforsterkerutgangssignal og genererer et første detektorutgangssignal. Den første detektor tilveiebringer en konvertering av målt og forsterket spenningsforskjell mellom spenningen mellom den ikke-dekte del og den dekte del til metallelementet. Konverteringen tilveiebringer et første detektorutgangssignal som blir behandlet i datamaskin eller kompatibel med kommunikasjon til en beregnings fasilitet. Apparaturen kan videre i henhold til et første aspekt med den foreliggende oppfinnelsen omfatte: (i) et andre tilførselkraftsystem som genererer et andre systeminngangssignal og genererer nevnte felles inngangssignal til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, (j) en andre krafttransmitterforsterker som har en andre krafttransmitterinngang som mottar et andre systeminngangssignal og har en andre krafttransmitterutgang som genererer en andre eksitasjonsutgang, (k) en tredje resistans for forbindelse av nevnte andre krafttransmitterutgang og nevnte første forbindelse av nevnte dekte del av nevnte metallelement for å utgjøre en første sti av nevnte andre eksitasjonsutgangssignal fra nevnte andre krafttransmitterutgang gjennom nevnte tredje resistans av nevnte dekte del av nevnte metallelement til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, nevnte andre eksitasjonsutgangssignal fremkaller i samarbeid med nevnte første eksitasjonsutgangssignal nevnte første metallelementspenning langs nevnte dekte del av nevnte metallelement, (1) en fjerde resistans for å forbinde nevnte andre krafttransmitterutgang og nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement for å utgjøre en andre sti av nevnte andre eksitasjonsutgangssignal fra nevnte andre krafttransmitterutgang gjennom nevnte fjerde resistans av nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement til tredje forbindelse av nevnte metallelement, hvor nevnte andre eksitasjonsutgangssignal videre fremkaller i samarbeid med nevnte første eksitasjonsutgangssignal nevnte andre metallelementspenning langs nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement, (m) en andre sensorforsterker som har en tredje sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte første forbindelse av nevnte dekte del av nevnte metallelement, som har en fjerde sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte fjerde forbindelse av nevnte metallelement, og har en andre sensorforsterkerutgang som genererer et andre sensorutgangssignal omfattet av en forsterkning av nevnte første metallelementspenning,

(n) en andre detektor som har en andre detektorinngang som mottar nevnte andre sensorutgangssignal fra nevnte andre sensorforsterkerutgang, som utfører en konvertering av nevnte andre sensorforsterkerutgang, og genererer et andre detektorutgangssignal, og

(o) en temperaturkompenserende tilbakeføringskrets for kompensering av temperaturen fremkalt av variasjoner i nevnte første og andre resistans av nevnte metallelement som utnytter nevnte andre detektorutgang for kontrollering av amplitude av nevnte første systeminngangssignal og nevnte andre systeminngangssignal for å minke første systeminngangssignal og nevnte andre systeminngangssignal når nevnte første resistans øker og for å øke nevnte første systeminngangssignal og nevnte andre systeminngangssignal når nevnte første resistans avtar.

Temperaturkompenserende tilbakeføringskrets i henhold til det første aspektet med den foreliggende oppfinnelsen sørger for at temperaturvariasjoner indusert i metallelementet blir kompensert for å unngå feilaktige målinger. Temperaturkompenseringstilbakeføringskrets presenterer betraktelige fordeler ved den foreliggende oppfinnelsen ved tilveiebringelse av troverdige og repeterbare målinger av akkumulert og instantanrate til materialtap eller materialøkning. Den andre resistansen til metallelementet kan være eksponert til omgivelsestemperaturvariasjoner eller selvindusert temperaturvariasjon ettersom eksitasjonsstrøm blir fremført gjennom metallelementet. Disse temperaturvariasjonene kan sørge for alvorlige mistolkninger av den faktiske tilstanden til omgivelsen som blir undersøkt og derfor vil temperaturkompensasjon tilveiebringe en signifikant forbedring av den generelle anvendte teknikken for å måle akkumulert materialtap eller materialøkning.

Temperaturkompenserende tilbakeføringskrets kan omfatte:

(a) en oscillator som tilveiebringer et klokkepulssignal,

(b) et referansepotensiometer forbundet til nevnte DC-spenningsforsyning og generering av et referansespenningsutgangssignal, (c) en komparator som har en inverterende komparatorinngang forbundet til nevnte andre detektorutgang, en ikke-inverterende komparatorinngang forbundet til nevnte referansespenningsutgang, og som har en komparatorutgang som genererer et komparatorutgangssignal bestående av en positiv utgangsspenning eller en negativ utgangsspenning relativt til polariteten av spenningsforskjellen mellom nevnte inverterende komparatorinngang og nevnte ikke-inverterende komparatorinngang, (d) en teller som har en tellerklokkeinngang som mottar nevnte klokkepulssignal, som har en tellerinngang som mottar nevnte komparatorutgangssignal, og som har en digital tellerutgang som genererer en tellerutgangs- digitalt tall, hvor nevnte tellerutgangs- digitale tall blir økt når det mottas et klokkepulssignal og mottaging av nevnte komparatorutgangssignal har en positiv utgangsspenning, eller nevnte tellerutgangs- digitale tall blir redusert når det mottas et klokkepulssignal og det mottas fra nevnte komparatorutgangssignal som har en negativ utgangsspenning, (e) en første digital stige som har en første digital inngang forbundet til nevnte digitale tellerutgang og har en første analog inngang som mottar nevnte første systeminngangssignal, hvor nevnte første digitale stige utfører en konvertering av nevnte tellerutgangs digitale tall til en nødvendig amplitude av nevnte første systeminngangssignal og generering av nevnte første systeminngangssignal som har en amplitude i henhold til nevnte tellerutgangs digitale tall, (f) en andre digital stige som har en andre digital inngang forbundet til nevnte digitale tellerutgang og som har en andre analoginngang som mottar nevnte andre systeminngangssignal, hvor nevnte andre digitale stige utfører en konvertering av nevnte tellerutgangs- digitale tall til nevnte nødvendige amplitude av nevnte andre systeminngangssignal og generering av nevnte andre systeminngangssignal som har nevnte amplitude i henhold til tellerutgangs- digitale tall og/eller (g) en diskriminerende krets som har en detektorenhet som måler nevnte første systeminngangssignal og generering av DC-detektorutgang, og som har en diskriminatormåler som sammenligner nevnte DC-utgang med en fast referansespenning definert av spenningsdeler og nevnte diskriminatormåler fremviser en spenningsdifferanse definert mellom nevnte DC-detektorutgang og nevnte faste referansespenning for derved å tilveiebringe balanserende informasjon av nevnte apparatur og muliggjøre balansering ved justering av nevnte referansepotensiometer, eller (h) en diskriminerende krets som har en vektorenhet som måler nevnte andre systeminngangssignal og generering av DC-detektorutgang, og som har en diskriminatormåler for sammenligning av nevnte DC-detektorutgang med en fast referansespenning definert av spenningsdeler og nevnte diskriminatormåler som fremviser en spenningsforskjell definert mellom nevnte DC-detektorutgang og nevnte faste referansespenning for å tilveiebringe balanserende informasjon om nevnte apparatur og muliggjøre balansering ved justering av nevnte referansepotensiometer.

Muligheten for å implementere den diskriminerende kretsen som måler enten et første eller et andre inngangssignal muliggjør at en kan konstruere en krets i henhold til skreddersydde ønsker.

Apparaturen i henhold til et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen kan tilveiebringe et første systeminngangssignal og et andre systeminngangssignal bestående av et DC-spenningssignal eller et AC-signal. Imidlertid består første systeminngangssignal og det andre systeminngangssignal av firkantbølgespenningssignal som har en første frekvens og en andre frekvens i området 1 Hz til 100 KHz, slik som området 50 Hz til 50 KHz, 500 Hz til 5 KHz eller 1 KHz til 4 KHz. Fortrinnsvis er det første inngangssignalet bestående av et firkantbølgespenningssignal som har en første frekvens med 1,5 KHz og et andre systeminngangssignal som består av firkantbølgespenningssignal som har en andre frekvens på 2,5 KHz. I tillegg kan den første krafttransmitterforsterker tilveiebringe et første eksitasjonsutgangssignal som består av firkantbølgestrømsignal som har en første frekvens og en andre krafttransmitterforsterker kan tilveiebringe et andre eksitasjonsutgangssignal bestående av firkantbølgestrømsignal som har den andre frekvensen. Introduksjonen av to eksitasjonssignaler som har to forskjellige frekvenser muliggjør at apparaturen i henhold til et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen kan utføre en frekvensselektiv måling av en første metallelementspenning og spenningsdifferansen mellom den andre metallelementspenningen og den første metallelementspenningen. Derved kan den første sensorforsterker tilveiebringe en frekvensselektiv forsterkning med en del av den første metallelementspenning og den andre metallelementspenning bestående av første frekvens, og den andre sensorforsterker kan tilveiebringe en selektiv forsterkning av en del av første metallelementspenning bestående av den andre frekvensen. Apparaturen utnytter disse målingene delvis for å temperaturkompensere apparaturen og delvis for å utføre regulære målinger av akkumulert eller instantanrate av materialtap eller materialøkning.

Den første resistansen og den andre resistansen til apparaturen i henhold til et første aspekt av den foreliggende oppfinnelsen kan være mindre eller lik den første eller andre resistansen til metallelementet, eller større enn den første og andre resistansen til metallelementet, eller større med en faktor i området 10-100000 slik som området 1000 til 10000 eller 3000 til 6000. Likeledes kan den tredje resistansen og den fjerde resistansen til apparaturen i henhold til et første aspekt med den foreliggende oppfinnelsen være mindre enn eller lik nevnte første og andre resistans av nevnte metallelement, eller større enn nevnte første og andre resistans av nevnte metallelement, eller større med en faktor i området 10 til 100000 slik som området 1000 til 10000 eller 3000 til 6000. Imidlertid er det foretrukket en tredje resistans og en fjerde resistans som i store trekk er sammenfallende med den første resistans og den andre resistans. Det at de første, andre, tredje og fjerde resistansene er større enn resistansene til metallelementet tilveiebringer i store trekk lik eksitasjonsstrøm gjennom de dekte delene av ikke-ledende delene til metallelementet.

Konverteringen av det første sensorforsterkede utgangssignal utført av første detektor til apparaturen i henhold til et første aspekt med den foreliggende oppfinnelsen kan bli omfattet av å konvertere det alternerende første sensorforsterketutgangssignalet til et DC-spenningssignal i området -24V til +24V slik som områdene -12V til +12V, -5V til +5V eller fortrinnsvis kan DC-spenningssignalet omfatte et første detektorutgangssignal i område -IV til + IV. Likeledes kan konverteringen av det andre sensorutgangssignal utført av andre detektor bli omfattet av konvertering av alternerende andre spenningsutgangssignal til et DC-spenningssignal i området -24V til +24V slik som områdene -12V til +12V, -5V til +5V eller fortrinnsvis DC-spenningssignal bestående av første detektorutgangssignal i området OV til +5V.

Balanserende og impedansemålende enheter blir videre innført i apparaturen i henhold til det første aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen slik at apparaturen videre kan omfatte: (p) første fasedeteksjonsmidler forbundet til nevnte første sensorforsterkerutgang og utføring av faseselektiv konvertering av nevnte første sensorforsterkerutgangssignal til første reelle vektorkomponentspenning og første imaginære vektorspenning av nevnte spenningsforskjell mellom nevnte andre metallelementspenning og nevnte første metallelementspenning som har nevnte første frekvens,

(q) en tredje sensorforsterker som har en femte sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement, som har en sjette sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, og som har en tredje sensorforsterkerutgang som genererer et tredje sensorutgangssignal bestående av en forsterkning av nevnte del av nevnte andre metallelementspenning som har nevnte andre frekvens,

(r) andre fasedetektormidler forbundet til nevnte tredje sensorforsterkerutgang og som utgjør faseselektiv konvertering av nevnte tredje sensorforsterkerutgangssignal til andre reelle vektorkomponentspenninger og andre imaginære vektorkomponentspenninger av nevnte andre metallelementspenning som har nevnte andre frekvens,

(s) en reell vektorkomponentbalanserende krets som har en reell vektorkomponent som balanserer kretsutgangen som genererer et reelt balanserende utgangssignal og en reell vektorkomponent balanserende kretsinngang som mottar nevnte første systeminngangssignal,

(t) en tredje krafttransmitterforsterker som har tredje krafttransmitterinngang forbundet til nevnte reelle vektorkomponent balanserende kretsutgang og som har tredje krafttransmitterutgang forbundet til nevnte første forbindelse av nevnte dekte del av nevnte metallelement og som genererer tredje krafttransmitterutgangssignal for balansering av nevnte første reelle vektorkomponentspenning,

(u) imaginær vektorkomponentbalanserende krets som imaginær vektorkomponent balanserende kretsutgang som genererer et imaginært balanserende utgangssignal og en imaginær vektorkomponentbalanserende

kretsinngang som mottar nevnte første systeminngangssignal faseskiftet med 90° og 270°, og

(v) en fjerde krafttransmitterforsterker som har fjerde

krafttransmitterinngang forbundet til nevnte imaginære

vektorkomponentbalanserende kretsutgang og som har en fjerde krafttransmitterutgang forbundet til nevnte første forbindelse av nevnte dekte del av nevnte metallelement og som genererer en fjerde krafttransmitterutgangssignal for balansering av nevnte første imaginære vektorkomponentspenning.

Apparaturen i henhold til et første aspekt ved den foreliggende oppfinnelsen vil videre ved å implementere balanserende og impedansemålende enheter tilveiebringe midler for komplekse målinger av akumulert og insantan rate av materialøkning eller materialtap. Metallelementet kan holde ut komplekse forandringer i materialegenskapene, som kan presentere i ikke bare reelle forandringer men også i imaginær forandring. Uttrykkene reell og imaginær i denne konteksten skal bli tolket som å beskrive de to vektorkomponentene til impedansen. Apparaturen inklusiv alle de ovenfor beskrevne trekkene muliggjør nøyaktig måling som kan brukes på et vidt spekter av metallelementer selv under langvarig måling under tøffe omgivelser slik som temperaturvarierende omgivelse som sørger for metallavsetting eller korrosjon av metallelementene.

De ovenfor nevnte hensikter, fordeler og trekk sammen med et flertall av andre hensikter, fordeler og trekk vil bli tydelig fra det som er beskrevet nedenfor ved en utførelse av den foreliggende oppfinnelsen i henhold til et andre aspekt av den foreliggende oppfinnelsen oppnådd ved en metode for å måle akkumulert og instantanrate av materialtap eller materialøkning omfattende:

(a) tilveiebringing av apparatur omfattende:

(i) en DC-forsyning som definerer en positiv DC-spenning og en negativ

DC-spenning,

(ii) et metallelement som definerer en dekket del som har en første forbindelse, en ikke-dekket del som har en andre forbindelse, og grensesnitt som har en tredje forbindelse, hvor nevnte grensesnitt tilveiebringer elektrisk og termisk forbindelse mellom nevnte dekte del og nevnte ikke-dekte del som opplever korrosjon eller metallavsetting i måleomgivelsen,

(iii) et første tilføtselkraftsystem som har en første kraftutgang,

(iv) en første krafttransmitterforsterker som har en første krafttransmitterinngang som mottar nevnte første systeminngangssignal og som har en første krafttransmitterutgang, (v) en første resistans for forbindelse av nevnte første krafttransmitterutgang og nevnte første forbindelse av nevnte dekte del av nevnte metallelement for å utgjøre en første sti av nevnte første eksitasjonsutgangssignal fra nevnte første krafttransmitterutgang gjennom nevnte første resistans av nevnte dekte del av nevnte metallelement til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, (vi) en andre resistans for forbindelse av nevnte krafttransmitterutgang og nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement for å utgjøre en andre sti av nevnte første ekstraksjonsutgangssignal fra nevnte første krafttransmitterutgang gjennom nevnte andre resistans av nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, og (vii) en første sensorforsterker som har en første sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte første forbindelse av nevnte dekte del av nevnte metallelement, som har en andre sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement, og som har en første sensorutgang, (b) forsyning til nevnte apparatur med kraft for å utføre målingsoperasjoner, (c) generering av første systeminngangssignal og generering av felles inngangs signal til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, (d) generering av første eksitasjonsutgangssignal på nevnte første krafttransmitterutgang, (e) fremkalling av en første metallelementspenning langs nevnte dekte del av nevnte metallelement ved hjelp av nevnte første eksitasjonsutgangssignal, (f) fremkalling av andre metallelementspenning langs nevnte ikke-dekte del av nevnte metallelement ved hjelp av nevnte første eksitasjonsutgangssignal, videre, (g) generering av første sensorforsterkerutgangssignal bestående av en forsterkning av nevnte første metallelementspenning, nevnte andre metallelementspenning og/eller en spenningsforskjell mellom nevnte andre metallelementspenning og nevnte første metallelementspenning ved hjelp av første sensorutgang, og (h) definering av første resistans mellom nevnte første forbindelse av nevnte dekte del av nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement og en andre resistans mellom nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del av nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, hvor

nevnte andre resistans øker som en funksjon av korrosjon og avtar som en funksjon av metallavsetting for å fremkalle nevnte spenningsforskjell mellom nevnte andre metallelementspenning og nevnte første metallelementspenning og for å bestemme korrosjon til eller metallavsetting av nevnte metallelement fra nevnte andre resistanssøkning eller minking.

Metoden i henhold til det andre aspektet til den foreliggende oppfinnelsen omfatter anvendelse av apparatur i henhold til det første aspektet til den foreliggende oppfinnelsen innbefattet ethvert av trekkene som er definert ovenfor. Fig. 1 viser et metallelement brukt for å måle akkumulert korrosjon og ins tantankorro sj onsrate. Fig. 2 viser et metallelement bestående av to metalldeler for å måle akkumulert korrosjon og instantan korrosjonsrate. Fig. 3 viser et skjematisk diagram av et oppsett for å måle akkumulert korrosjon ved bruk av metallelement. Fig. 4 viser et skjematisk blokkdiagram for en apparatur for å måle akkumulert og instantanrate av materialtap eller materialøkning. Fig. 5 viser et skjematisk kretsdiagram for første utførelse av foreliggende oppfinnelse bestående av en krets for å muliggjøre en ukompensert måling av differensialresistans. Fig. 6 viser et skjematisk kretsdiagram for en annen utførelse av den foreliggende oppfinnelsen bestående av en krets for å utføre temperaturkompenserte målinger av akkumulert og instantanrate av materialtap eller materialøkning. Fig. 7 viser et skjematisk kretsdiagram for temperaturkompenseringsmidler innbefattet i den andre utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 8 viser et skjematisk kretsdiagram for en balanserende krets for å balansere en brokrets under initiering. Fig. 9 viser et skjematisk kretsdiagram av en tredje utførelse av oppfinnelsen bestående av en komplett krets inklusiv en balanserende krets, temperaturkompenserende krets og impedansemålingskrets for å bestemme akkumulert og instantanrate av materialtap eller materialøkning.

I det følgende skal apparaturen for å måle akkumulert korrosjon og instantan korrosjonsrate i henhold til den foreliggende oppfinnelsen bli videre beskrevet i detalj.

Fig. 1 viser et metallelement bestemt i sin helhet av nummerverdien 10, hvilket metallelement 10 omfatter en første del 18 og en annen del 20 forbundet med en

grenseflate 22. Den første delen 18 er dekket med et beskyttende lag for å hindre at den første delen 18 til metallelementet 10 korroderer eller opplever metallavsetting. Den andre delen 20 er ikke dekket med et beskyttende lag slik som den første delen 18 og derved vil den andre delen 20 til metallelementet 10 korrodere eller oppleve metallavsetting når den blir posisjonert i et utsatt miljø.

Metallelementet 10 kan videre ha enhver tilfeldig form og/eller omfatte enhver tilfeldig kjemisk komposisjon. Metallelementet 10 kan bli omfattet av f.eks. et komposittmateriale. Imidlertid definerer metallelementet 10 rektangulære former som har bredde 12, lengde 14 og tykkelse 16, som sammen med resistiviteten til metallelementet 10 og temperaturen til metallelementet 10 bestemmer den totale resistansen til metallelementet 10 i henhold til ligningen:

hvor R(T, W, L, a) har variable temperaturer T, tykkelse a 16, bredde 12 og lengde 14 er resistansen til metallet 10 over lengden 14, p(T) som har variabel temperatur

T er resistiviteten til metallelementmaterialet 10. Bemerk imidlertid at den ovenfor nevnte ligningen bare er gyldig for å bestemme den totale resistansen til metallelementet 10 før metallelementet 10 er plassert i det fiendtlige miljøet. Siden den totale resistansen etter at metallelementet 10 er plassert i det fiendtlige miljøet må være kalkulert som en serie av resistanser av den andre delen 20 som forringes eller ekspanderes i det fiendtlige miljøet og den første delen 18 er uaffisert i det fiendtlige miljøet.

Alternativt kan den første delen 18 og den andre delen 20 til metallelementet 10 som vist i fig. 2 i én alternativ utførelse til den foreliggende oppfinnelsen være fysisk separert og forbundet deri mellom en ledende ledning bestående av grenseflaten 22. Dermed er den første delen 18 og den andre delen 20 bestående av en serieforbindelse.

Grensesnittet 22 kan også bli konstruert fra ethvert ledende eller semiledende materiale som tilveiebringer termisk forbindelse såvel som elektrisk forbindelse mellom den første delen 18 og den andre delen 20 til metallelementet 10.

Når metallelementet 10 blir ført inn i et fiendtlig miljø vil korrosjon eller metallavsetting på den ikke-dekte delen av metallelementet 10 oppstå, og sørger derfor for at den andre delen 20 forandrer karakteristikker. Korrosjonen til den andre delen 20 reduserer dimensjonene til den andre delen 20 og derved vil resistansen til den andre delen 20 øke relativt til resistansen til den dekte delen av den første delen 18 til metallelementet 10. Mens metallavsetting på den andre delen 20 øker dimensjonene til den andre delen 20 og derved resistansen til den andre delen 20 øker relativt til resistansen til den dekte første delen 18 til metallelementet 10.

Fig. 3 viser et skjematisk oppsett for måling av akkumulert korrosjon ved å bruke

metallelement 10 beskrevet over. Strømgenererende midler 24 forsyner en konstant strøm gjennom den første delen 18 og den andre delen 20 til metallelementet 10 ved å forsyne en konstant strøm til forbindelsene 26a og 26b forbundet til forbindelsene 28a og 28b posisjonert på den ene eller andre siden av metallelement 10. Deretter vil den konstante strømmen ledes fra den første delen 18 til den andre delen 20. Spenninger mellom forbindelsene 28a og 28b og en felles forbindelse 30 blir målt gjennom spenningssensitive midler 32 og 34 forbundet til forbindelsene 28a og 28b på den felles forbindelsen 30 gjennom forbindelsene 36a, 36b, 38a og 38b.

Fig. 4 viser et skjematisk blokkdiagram av apparatur for å måle akkumulert og instantanrate materialtap eller materialøkning i henhold til den foreliggende oppfinnelsen. I apparaturen betegnet i sin helhet med nummerangivelsen 104 blir strøm forsynt til metallelementet 10 ved et første strømgenererende middel 50. Det første strømgenererende midlet 50 er forbundet gjennom forbindelsen 52 til en første senterforbindelse 40 plassert i store trekk ved siden av eller på grenseflaten 22 mellom den første del 18 og den andre del 20 og er forbundet gjennom en grenforbindelse 58 til et første balanserende middel 60 og 62. Det første balanserende middel 60 og 62 er skjematisk vist i fig. 4 ved at de er forbundet tilbake til metallelementet 10 gjennom forbindelsene 64 og 66 forbundet til forbindelse 28a på den første del 18 til metallelement 10 og forbundet til forbindelse 28b på den andre delen 20 til metallelement 10. Derved vil de strømgenererende midlene 50 tilveiebringe strøm til to alternative strømstier generelt kjent som to sider av brokretsen.

Spenningsforskjellen dV definert som forskjellen mellom Vc og Vrmellom forbindelsene 28a og 28b er målt gjennom forbindelsene 70 og 72 ved et første sensormiddel 68 som tilveiebringer en utgang relativt til begge reelle og imaginære komponenter av spenningsforskjell dV. Indeksene anvendt er definert som "C" for prøve eller ikke-dekket del av metallelement og "R" for referanse eller dekket del av metallelement. Forandringene av spenningen Vcrelativ til spenningen Vrmens metallelementet 10 er eksponert til et fiendtlig miljø, dvs. andre del 20 av metallelement som korroderer eller opplever metallavsetting siden den andre delen 20 ikke er dekket, tilveiebringer data som kan bli brukt for å bestemme om det akkumulerte materialtap eller materialøkning. Differensialspenningen dV er definert av:

hvor Rc(T, a) er resistansen til den andre delen 20, Rr(T, a) er resistansen til den første delen 18, Icog Ir er strømmen gjennom Rcog Rrrespektivt.

Ligningen for å bestemme om resistansen til den første eller andre delen 18 og 20 til metallelementet 10 tilveiebringer basisen for tradisjonell måling av akkumulert korrosjon. Resistansen Rctil den andre delen 20 av metallelementet 10 blir målt ved spesifikke tidsintervaller (typisk uker eller måneder) og sammenlignet med målinger av resistansen Rrtil den første del 18 av metallelementet 10, hvor resistansen Rcog Rrbare varierer med den faktiske temperaturen som eksisterer i tiden av målingen. Matematiske uttrykk basert på forhold mellom resistans Rcog resistans Rreller forskjellen mellom resistans Rcog Rrer normalt anvendt for vurdering av tykkelse a 16 og metallelement 10 og herved tykkelsesreduksjon av den andre delen 20, dvs. graden av akkumulert korrosjon av den andre delen 20 og til metallelement 10. Oppløsningen av tykkelsesreduksjonen i området 10-25 u.m er ganske vanlig i tradisjonelle målinger av akkumulert korrosjon.

Instantantkorrosjonsraten til metallelementet 10 kan bli bestemt fra følgende ligning:

hvor Vcorrdefinerer instantantkorrosjonsraten til metallelement 10, a' definerer tykkelsen til den andre delen 20, daVdt definerer tykkelsesrateforandringen over tid lik til dRc/dt som definerer forandringsraten av resistansen Rcover tid dividert på dRc/da' som definerer forandringsraten til resistansen Rcover forandringen av tykkelse er'.

Ved å definere resistansen Rcmed hensyn på tykkelsen er' vil det følgende resultatet bli oppnådd:

Ved å sette inn resultatet for dRc/da' inn i ligning for VCOrr, vil det følge at instantantkorrosjonsraten VCOrrtil metallelement 10 kan bli uttrykt som:

Instantantkorrosjonsraten VCOrrtil metallelement 10 kan bli målt under konstant temperaturtilstand ved å måle samordnede verdier til forandringen av resistans dRcover tid dt, måling av absolutt verdi av resistans Rc, og bestemming av spesifikk resistivitet p(T) til metallelementmaterial 10 ved temperatur T.

Siden første del 18 til metallelementet 10 er beskyttet fra korrosjon eller metallavsetting, vil ingen forandring av resistansen RR oppstå under konstant

temperatur. Likeledes vil en forandring AdRc-R i resistanssforskjellen dRc-R definert mellom resistans Rctil metallelement 10 og resistans Rr til metallelement 10 i store trekk være lik til forandringen dRctil resistansen Rctil metallelement 10 forårsaket av korrosjon eller metallavsetting:

Derved kan en sanntids instantant korrosjonsrate bli oppnådd ved å måle differansen dRc-R mellom resistans Rctil den andre delen 20 til metallelement 10 og resistans RRtil en første del 18 av metallelement 10 gjennom tiden, og tilsvarende etablere forskjellskoeffisienten AdRc-R/dt. Den foreliggende oppfinnelsen er i stand til å måle den nødvendige forskjellen dRc-R mellom resistans Rcog resistans Rrsom funksjon av tid som har en oppløsning i størrelsesorden av en tiendedel av u.Q.

Den første strømgenererende innretningen 50 vist i fig. 4 tilveiebringer en DC, en AC, eller fortrinnsvis et første spenningsgenererende middel 50 som genererer et firkantbølgesignal som har en frekvens i området 1 Hz til 100 KHz, slik som området 50 Hz til 50 KHz, 500 Hz til 5 KHz eller 1 KHz til 4 KHz, imidlertid, fortrinnsvis en frekvens av firkantbølgesignal på 1,5 KHz.

Videre er i apparaturen 104 strøm forsynt til metallelementet 10 ved et annet strømgenererende middel 76 som har en terminal forbundet til metallelement 10. Den andre strømgenerator 76 er forbundet gjennom forbindelsen 74 til en andre senterforbindelse 30 plassert i store trekk ved siden av eller på grenseflaten 22 mellom en første del 18 og den andre del 20 og er forbundet til grenforbindelse 82 til det andre balanserende middel 84 og 86. Det andre balanserende middel 84 og 86 er skjematisk vist i fig. 4 som blir forbundet tilbake til metallelement 10 gjennom forbindelsene 88 og 90 til forbindelser 28a på den første del 18 og til forbindelse 28b fra den andre del 20 til metallelement 10. Dermed vil den andre strømgenerator 76 tilveiebringe som den første strømgenerator 50 strøm til to alternative strømstiger.

Det andre strømgenererende middel 76 anvender en DC, en AC eller fortrinnsvis det andre strømgenererende middel 76 generere et firkantbølge som har en frekvens i området 1 KHz til 100 KHz, slik som områdene 50 Hz til 50 KHz, 500 Hz til 5 KHz eller 1 KHz til 4 KHz, imidlertid fortrinnsvis en frekvens med AC-strømsignal som er 2,5 KHz.

Spenningen Vcmellom forbindelsene 28a og den andre senterforbindelse 30 blir i tillegg målt gjennom forbindelsene 36a og 36b på det andre sensormiddel 32.

Ettersom strøm passerer gjennom den første del 18 og andre del 20 til metallelement 10 forandrer temperaturen til metallelementet 10 seg og derav resistiviteten til metallmaterialet forandrer seg tilsvarende. Dermed vil resistansverdien til første del 18 og den andre del 20 variere ikke bare som en funksjon av korrosjon eller metallavsetting men også i henhold til temperaturen til metallelementet 10 som er eksponert til og i tillegg i henhold til en selvindusert temperaturforandring forårsaket ved å anvende en eksitasjonsstrøm gjennom metallelement 10. For å hindre feilaktige målinger forårsaket av temperatureffekter omfatter apparatur 104 temperaturkompenserende midler 100. Spenningen Vrmålt av den andre sensorinnretning 32 omfatter et inngangssignal rettet gjennom en forbindelse 98 til temperaturkompenserende midler 100 som derav tilveiebringer utgangsfødesignal proporsjonalt til inngangssignal gjennom forbindelsene 56 og 102 til første og andre strømgenerator 50 og 76.

Før metallelement 10 blir plassert i fiendtlig miljø vil første og andre balanserende midler 60, 62, 84 og 86 bli justert slik at dV er lik null spenning for derved å tilveiebringe to avanserte broer og kalibrering av målingsapparatur 104. Broen er balansert individuelt med hensyn til frekvens til eksiterende strøm fra det første strømgenererende middel 50 og det andre strømgenererende middel 76.

Implementasjonen av oppfinnelsen som beskrevet ovenfor vil bli beskrevet under med referanse til fig. 5-9 inklusiv flere alternative utførelser, som i tillegg kan bli implementert på forskjellige måter. Oppfinnelsen kan bli implementert i henhold til den første utførelse bestående av brokrets beskrevet i sin helhet av tallverdien 106 og vist som et kretsskjema i fig. 5 som har strømtransmitterforsterker TA1 som blir forsynt med et AC-inngangssignal vd frekvens Fl.

Krafttransmitterforsterker TA1 tilveiebringer en strømeksitasjonsutgang, som blir delt i to like eksitasjonsstrømmer II i to linjer. Den første linjen er forbundet til den dekte første del 18 til metallelement 10 og via en resistans RIA. Den andre linjen er forbundet til den ikke-dekte delen 20 til metallelement 10 via en resistans R1B. Resistansene RIA og R1B tilveiebringer lik elektrisk resistans, hvilken resistans i store trekk er større enn den elektriske resistansen til den dekte første delen 18 til metallelement 10 og resistansen til den ikke-dekte delen 20 til metallelement 10. Siden resistansene RIA og R1B er mye større enn resistansen til den dekte første delen 18 og den ikke-dekte delen 20 til metallelement 10, vil eksitasjonsstrøm II bli i store trekk jevnt fordelt gjennom resistansene RIA og R1B selv om resistansen til den dekte første delen 18 til den ikke-dekte del 20 til metallelement 10 forandres. Eksitasjonsstrømmen II induserer en spenning Vr langs referansen eller dekket første del 18 til metallelement 10 og en spenning Vc langs prøven eller den ikke-dekte andre del 20 til metallelement 10.

En subtraksjon av spenningene Vc og Vr omfatter en spenningsforskjell dV definert av forskjellen mellom Vc og Vr. En differensialsensorforsterker SA1 er forbundet langs hele lengden til metallelement 10 og måler og forsterker differensialspenningen dV. Alternativt kan sensorforsterker SA1 forsterke spenningene Vc og Vr individuelt ved å kortslutte den første delen 18 eller den andre delen 20 til metallelement respektivt. Differensialsensorforsterker SA1 tilveiebringer et alternativt utgangssignal til detektor DF1 som i tur tilveiebringer en DC-spenning til en utgang Ol, hvor DC-spenning kan bli målt av et sensitivt voltmeter skalert i u.Q for å indusere en differensialresistans mellom den ikke-dekte andre del 20 og den dekte første del 18 til metallelement 10 definert av dR = Rc-Rr.

Den enkle ikke-kompenserte brokretsen 106 vist i fig. 5 kan bli forbedret ved å introdusere temperaturkompenserende midler for å hindre feilaktige målinger forårsaket av temperatureffekter. Derfor kan en første utførelse av oppfinnelsen videre omfatte temperaturkompenserende krets som vist i fig. 6 som en andre utførelse av den foreliggende oppfinnelsen.

Fig. 6 viser et kretsdiagram av en temperaturkompenserende brokrets som er beskrevet i sin helhet av nummerverdien 108. Kretsen 108 omfatter en brokrets indeksert av nummer 1, hvilken brokrets i noen utstrekning er identisk til kretsen 106 vist i fig. 5 og videre omfatter en temperaturkompenserende krets indeksert ved nummer 2. Temperaturkompenserende krets 110 omfatter en inngangskrets beskrevet ved tallverdi 110 i sin helhet for å kontrollere inngangseksitasjonssignal for temperaturkompensert brokrets 108. Inngangskrets er vist i fig. 6 og omfatter to potensiometere Pl og P2. Alternative implementeringer av inngangskrets 110 vil bli videre beskrevet i detalj med referanse til fig. 7.

Som vist i krets 106 vist i fig. 5 omfatter krets 108 en første

krafttransmitterforsterker TA1 som blir forsynt med et første alternerende inngangssignal og en første frekvens F1. Den første frekvensen kan være i området I Hz til 100 KHz slik som området 50 Hz til 50 KHz, 500 Hz til 5 KHz eller 1 KHz til 4 KHz, imidlertid, fortrinnsvis en første frekvens F1 til et første alternerende inngangssignal som er 1,5 KHz.

Den første krafttransmitterforsterker TA1 tilveiebringer en første strømeksitasjonsutgang ved en første frekvens Fl, hvilken strømeksitasjonsutgang blir delt i to like eksitasjonsstrømmer II i to linjer. Den første linjen er forbundet til den dekte første del 18 til metallelement 10 via resistans RIA. Den andre linjen er forbundet til den ikke-dekte andre del 20 til metallelement 10 via en resistans R1B. Siden det likeledes som beskrevet med referanse til fig. 5, resistansene RIA og R1B er mye større enn resistansen til den dekte første del 18 til den ikke-dekte andre del 20 til metallelement 10 til eksitasjonsstrøm 1 vil bli i store trekk jevnt fordelt gjennom resistans RIA og R1B selv om resistansen til den dekte første delen 18 og den ikke-dekte andre delen 20 til metallelement 10 forandrer seg. Eksitasjonsstrøm II induserer en spenning Vri langs den dekte første del 18 til metallelement 10 og en spenning Vei langs den ikke-dekte andre del 20 til metallelement 10.

En subtraksjon av spenningene Vei og Vri tilveiebringer en første spenningsforskjell dVidefinert av forskjellen mellom Vei og Vri. En første differensialsensorforsterker SA1 er forbundet langs hele lengden til metallelement 10 og måler og forsterker den første differensiale spenningen dVi. Alternativt kan sensorforsterker SA1 forsterke spenningene Vc og Vr individuelt ved å kortslutte den første delen 18 eller den andre delen 20 til metallelementet respektivt. Den første differensialsensorforsterker SA1 tilveiebringer et første alternerende utgangssignal til en synkron detektor DF1 som tilveiebringer en første DC-spenning til en utgang Ol, hvilken første DC-spenning kan bli målt av en første sensitiv voltmeter skalert i u.Q for å indikere en differensiell resistans mellom den ikke-dekte andre del 20 til den dekte første del 18 til metallelementet 10 definert av dR = Rc- Rr- DC-spenningen kan være i området fra -24V til +24V slik som områdene -12V til +12V eller -5V til +5V. Imidlertid er fortrinnsvis en første DC-spenning i området-IV til + IV.

Den andre utførelsen av oppfinnelsen i henhold til fig. 6 omfatter videre en andre krafttransmitterforsterker TA2 som blir forsynt med et andre alternerende inngangssignal ved en annen frekvens F2.

Den andre krafttransmitterforsterker TA2 tilveiebringer en annen strømeksitasjonsutgang som har en annen frekvens F2, hvilken strømeksitasjonsutgang ble delt i to like eksitasjonsstrømmer 12 i to linjer. Den andre eksitasjonsstrøm 12 blir matet til den dekte første del 18 og til den ikke-dekte del 20 til metallelement 10 via resistanser R2A og R2B, hvilke resistanser R2A og R2B er i den samme størrelsesorden med størrelse som resistansene RIA og R1B.

De første og andre inngangssignalene blir matet til den første og andre krafttransmitterforsterker TA1 og TA2 respektivt gjennom en inngangskrets 110 beskrevet av to potensiometere Pl og P2. Potensiometrene Pl og P2 tilveiebringer to alternative spenningsinngangssignaler til den første og andre krafttransmitterforsterker TA1 og TA2 hvilke inngangssignaler er i store trekk lik til spenningsamplituden. Amplituden til to alternerende spenningsinngangssignaler blir kontrollert av inngangskrets 110 på basis av tilbakeføringssignal fra et andre DC-spenningssignal tilveiebragt på den andre utgang 02. Eksitasjonsstrøm 12 fra krafttransmitterforsterker TA2 induserer spenninger Vr2 og Vc2 ved den andre frekvens F2 langs den dekte første del 18 av ikke-dekket andre del 20 til metallelement 10 samtidig til eksitasjonsstrøm II som induserer spenningene Vri og Vei ved den første frekvensen Fl.

Den første og andre sensorforsterker SA1 og SA2 tilveiebringer muligheten for selektiv differensialspenningsmåling, og den første og andre sensorforsterker SA1 og SA2 gjennom synkrone detektorer DF1 og DF2 respektivt gir ut en første DC-spenning til den første utgang Ol og såvel som en annen DC-spenning til en annen utgang 02. Den første DC-spenning ved den første utgang Ol er proporsjonal med Vci-Vri og den andre DC-spenning ved den andre utgang 02 er proporsjonal til VR2.

Den andre frekvens F2 kan være i området 1 Hz til 1 KHz slik som områdene 50 Hz til 50 KHz, 500 Hz til 5 KHz eller 1 KHz til 4 KHz, imidlertid vil den andre frekvensen F2 til det andre AC-inngangssignal være 2,5 KHz. Den andre frekvens F2 er fortrinnsvis forskjellig fra den første frekvens Fl for å sørge for at den første og andre selektive sensorforsterker SA1 og SA2 kan utføre en frekvensselektiv forsterkning av spenningene Vr2 og dVi.

Som nevnt ovenfor kontrollerer den andre sensorforsterker SA2 inngangskrets 110 beskrevet med potensiometrene Pl og P2 for å justere de første og andre alternerende inngangsspenningssignalene. Dersom resistansen til den dekte første del 18 til metallelement 10 skulle øke, og forårsake en høyere temperatur, så vil den andre sensorforsterker SA2 og den andre synkrone detektor DF2 justere de to potensiometrene for å minke eksitasjonsstrømmene II og 12 for å holde Vri, Vr2, Vei, og Vc2konstante. I motsetning til om resistansene til den dekte første del 18 til metallelement 10 skulle avta, å sørge for lavere temperatur så vil den andre sensorforsterker SA2 og den andre synkrone detektor DF2 justere de to potensiometrene for å øke eksitasjonsstrømmene II og 12 for å holde Vri, Vr2, Vei og Vc2konstante. Kretsen 108 sørger for at målt resistans til den ikke-dekte andre delen 20 til metallelement 10 er uaffisert av forandringene i temperaturen.

Fig. 7 viser skjematisk et kretsdiagram av temperaturkompensert krets beskrevet i sin helhet av tallverdien 112 og som inkluderer temperaturkompenserende midler innbefattet i den andre utførelsen av foreliggende oppfinnelse. Inngangskretsen 110 vist i fig. 7 omfatter en første digital stige LD1 og en andre digital stige LD2 som begge er parallelle og styrt av digital binær opp/ned teller CN. De to digitale stigene LD1 og LD2 utfører digital til analog omforming.

Inngangen til telleren CN er klokket av en oscillator OC som derved tilveiebringer en rate med telling. Klokkefrekvensen kan være i området 5 Hz til 50 Hz slik som områdene 20 Hz til 200 Hz fortrinnsvis er klokkefrekvensen 100 Hz. En komparator K utfører en sammenligning av det andre DC-spenningssignal og den andre utgang 02 matet til den andre synkrone detektor DF2 og et referanse DC-spenningssignal VKS tilveiebragt av et referansepotensiometer KS. På bakgrunn av sammenligningen utført av komparator K, mater komparator K opp eller ned et tellesignal til telleren. Utgangsstatusen til komparatoren K bestemmer retningen til tellingen. En "høy" for telling opp, en "lav" for telling ned. "Lav" og "høy" i denne konteksten er et generelt uttrykk for logiske "1" og logiske "0" og spenninger definert som "høy" og "lav" som er begrenset i størrelse av maksimum og minium forsynte spenninger brukt i apparaturen. Telleren CN kan omfatte en teller som er i området 1 bit til 128 bit men fortrinnsvis en teller CN som er en 16 bits teller f.eks. med et maksimum av 4096 tellinger.

De første og andre alternerende inngangssignaler har frekvenser Fl og F2 respektivt blir forsynt med to digitale stiger LD1 og LD2, og de to digitale stigene LD1 og LD2 tilveiebringer en første stigeutgang VL1 som har en frekvens Fl og en andre stigeutgang VL2 som har en frekvens F2. De første og andre stigeutgangene VL1 og VL2 har amplituder som er proporsjonale med telleposisjonen. Amplitudene til de første og andre styreutgangene VL1 og VL2 er ved et maksimum ved telleposisjon 4096 og 0 ved tellerposisjon 0.

Det første inngangssignal til krafttransmitterforsterker TA1 har en frekvens Fl som er dempet av resistans RI og resistans R3 men superposisjonert av en spesiell størrelse av stigeutgang VL1 dempet av resistansene R2 og R3.

Det andre inngangssignalet til krafttransmitterforsterker TA2 som har frekvens F2 er dempet av resistans R4 og resistans R6 men superposisjonert med eksakt den samme størrelse via resistansene R5 og R6 som den første digitale stige LD1. Antall av tellinger i telleren CN tilveiebringer første og andre eksitasjonsstrømmer Il og 12 og induserer spesifikke spenninger Vei, Vri, Vc2og VR2som i tur oversettes inn til første DC-spenning og en første utgang Ol indusert av et første alternerende inngangssignal som har en frekvens Fl og den andre DC-spenning og den andre utgang 02 indusert av det andre alternerende inngangssignal som har en frekvens F2. Den første DC-spenning er basert på og konvertert fra selektiv spenningsmåling og forsterkning av differensialspenning dViomfattet av den totale differensialforskjellen langs hele lengden til metallelementet 10 indusert av både eksitasjonsstrømmer II og 12. Den selektive spenningsmålingen og forsterkningen til differensialspenningen dVilangs lengden til metallet 10 er utført av første sensorforsterker SA1 som velger frekvens Fl og konverterer fra AC til DC er utført av den første synkrone detektor DF1. Likeledes er den andre DC-spenning basert på og konvertert fra en selektiv spenningsmåling og forsterkning av spenningen Vr2 omfattet av total spenning langs den dekte første delen 18 til metallelement 10 indusert av begge eksitasjonsstrømmene II og 12. Den selektive målingen og forsterkningen til spenningen Vr2 langs den første dekte del 18 til metallelement 10 blir utført av den andre sensorforsterker SA2 som velger en frekvens F2 og konverterer fra AC til DC utført av den andre synkrone detektor DF2.

Det andre DC-spenningssignalet ved den andre utgang 02 blir matet til en inverterende inngang på komparatoren K. En ikke-inverterende inngang til komparatoren K blir tilveiebragt med referanse DC-signalspenning VKS tilveiebragt av referansepotensiometer OS. Referanse DC-spenningssignal VKS og det andre DC-spenningssignal er innenfor området fra -24V til +24V slik som områdene 12V til +12V og -5V til +5V, imidlertid er fortrinnsvis et referanse DC-signal VKS og et andre DC-signal i områdene OV til +5V.

Dersom temperaturen til det fiendtlige miljøet eller miljøet hvor metallelementet er lokalisert øker så vil resistansene til den dekte første delen 18 og den ikke-dekte delen 20 til metallelementet 10 øke og derav vil spenningene Vei, Vri, Vc2og Vr2øke og sørge for en økning i det andre DC-spenningssignal ved den andre utgang 02.

Når det andre DC-signal ved den andre utgang 02 øker til en høyere verdi enn referanse DC-spenningssignal VKS, vil komparator K tilveiebringe et forandringsutgangssignal VK f.eks. ved å forandre «høy» til «lav», og sørge for at teller CN telles ned. Når tellingen blir redusert vil den første og andre digitale stige LD1 og LD2 kompensere for temperaturøkning ved å sørge for at første og andre eksitasjonsstrømmer II og 12 blir redusert for å tilveiebringe reduksjon av alle spenninger Vei, Vri, Vc2og Vr2. En reduksjon av spenning Vr2 vil følgelig lede til en reduksjon av det andre DC-spenningssignal. Siden referanse DC-spenningssignal VKS er konstant vil forskjellen mellom det andre DC-spenningssignal og referanse DC-spenningssignal bli redusert. Komparatoren K vil i det tilfellet hvor spenniningsforskjellen mellom den andre DC-spenning og referansespenningen VKS fremdeles ha samme polaritet initiere en reduksjon av tellinger i telleren CN og derav redusere eksitasjonsstrømmene II og 12 videre. I tilfelle hvor polariteten til spenningsforskjellen mellom den andre DC-spenning og referansespenning VKS forandrer seg vil komparatoren K initiere en økning av tellinger i telleren CN og derav øke eksitasjonsstrømmer II og 12.

Selv under stabile temperaturforhold vil telleren CN i temperaturkompenserende krets telle én eller to tellinger opp og ned rundt en balansert telling f.eks. 2000 for derved å sørge for at spenningsforskjellen mellom den andre DC-spenning og andre utgang 02 og referansespenning VKS forblir så små som mulig.

Ved å forandre referansespenningssignal VKS ved å dreie på potensiometeret KS vil telleren CN skifte balansetellenivå til et lavbalansetellenivå (f.eks. 1500) eller større balansetellenivå (f.eks. 2500).

Dempningen av den første stigeutgang VL1 er bestemt ved å velge resistanser R2/R3 og dempingen av andre stigeutgang VL2 er bestemt ved å velge resistansene R5/R6 og disse valgene bestemmer influeringen av temperaturkompenserende krets. Resistansene R2, R3, R5 og R6 kan bli valgt for å bestemme et dynamisk område (dvs. tellinger fra 0 til 4096, korresponderende til et spesifikt temperaturintervall (dvs. fra 0-40°C).

Implementeringen av potensiometrene KS tilveiebringer en referansespenning VKS til komparatoren K og har flere fordeler, som kan bli synliggjort ved beskrivelsen presentert nedenunder.

Siden metallelement 10 kan bli konfigurert på mange ulike måter og konstruert fra mange ulike materialer vil totalresistansen til metallelement 10 forandre seg i henhold til materialegenskaper og dimensjoner til metallelement 10. Herav vil apparaturen for målinger akkumulert og instantanrate av materialtap eller materialøkning være i stand til å tilpasse seg et vidt variert utvalg av forskjellige metallelementer. Implementeringen av potensiometeret KS muliggjør en andre utførelse av den foreliggende oppfinnelsen for å bli konfigurert til enhver type av metallelementer.

Resistansen til metallelement 10 kan være i området 4 u.Q til 4 KQ slik som områdene 4 mQ til 400 mQ eller 10 mQ til 100 mQ. Imidlertid kan den andre utførelsen av foreliggende oppfinnelse bli implementert for ethvert metallelement som har en hvilken som helst resistans. Avhengig av ulike designspesifikasjoner til metallelementet 10 slik som livstid og sensitivitet vil den dekte første delen 18 til metallelement 10 ha forskjellig resistans. F.eks. kan noen applikasjoner anvende metallelementer som har 10 mQ av den første dekte del andre applikasjoner kan anvende 100 mQ resistans av den dekte første del. Siden resistansen til den første dekte del bestemmer Vr2, som derav bestemmer den andre DC-utgangsspenning ved den andre utgang 02, som i tur blir sammenlignet med referansespenning VKS er det nødvendig at referansespenning VKS er justerbar for derved å definere et anvendelig temperaturområde.

Den andre utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen omfatter videre en diskriminerende krets som innbefatter toppdetektor PD som detekterer topper eller alternativt nuller, positive helninger eller negative helninger av enten første eller andre stigeutgangssignal VL1 og VL2 som tilveiebringer toppdetektorutgang DC-spenning VL1DC, resistanser R7 og R8 omfatter en spenningsdeler og tilveiebringer en fast DC-spenning, og en DC-voltmeter DM forbundet til toppdetektor PD og til resistansene R7 og R8 og tilveiebringer en fremvisning av spenningsforskjell mellom toppdetektorutgang DC-spenning VL1DC og den faste DC-spenning VDM. Toppdetektor PD og resistansene R7 og R8 er definert av en diskriminator DIC og DC-voltmeter DM er definert som diskriminatormeter DM.

Diskriminatormeter DM indikerer om spenningsforskjellen mellom toppdetektorutgang DC-spenning VL1DC og den faste DC-spenning er null, positiv eller negativ.

Toppdetektor PD er vist i fig. 7 og er et eksempel forbundet til første digitale stige LD1 utgang. Den diskriminerende kretsen vil bli beskrevet under i henhold til forbindelsen presentert i fig. 7.

I tilfelle hvor telleren CN har en maksimum telling ved 4096, vil ønsket balansespenning bli oppnådd ved telling 2048, hvilken telling vil tilveiebringe en første stigeutgang VL1 og VL2 som har en maksimum spenningsamplitude. Videre vil toppdetektorutgang DC-spenning VL1DC på den faste DC-spenningen være identiske når tellingen er 2048.

Den diskriminerende kretsen blir utnyttet under initiering av

temperaturkompenserende krets 112 ved å bruke én spesifikk type av metallelement 10. Når en måling startes med en spesifikk type metallelement 10, er prosedyren justering av potensiometeret KS inntil en midtskalaindikasjon på diskriminatormeter DM blir oppnådd. Dersom temperaturkompenserende krets inklusiv diskriminator DIC er designet for dynamisk temperaturområde ved 40°C, og diskriminatormeter DM er skallert pluss og minus 20°, så vil diskriminatormeter DM indikere forandringen i temperatur.

Siden materialtap eller materialøkning av andre del 20 til metallelement 10 kan utgjøre en forandring i impedans i stedet for kun forandring i resistivitet vil oppfinnelsen i henhold til en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse videre innbefatte midler for å bestemme impedansen til den andre del av metallelement 10. Fig. 8 viser et skjematisk kretsdiagram av impedansesensitiv krets beskrevet i sin helhet av nummerverdien 114. Ettersom den andre del 20 av metallelement blir plassert i måleomgivelser vil materialøkning eller tap tilveiebringe forandringer i materialegenskapene, hvilke forandringer best er beskrevet som forandringer i kompleks impedans. Spenningene Vc, Vr og referansen dV lik til Vc-Vr er derfor illustrert som vektorer 116 og vist i fig. 8. Det er ønskelig å måle begge reelle og imaginære vektorkomponenter til impedansen Zrog den første dekte del 18, impedansen Zcog ikke til den ikke-dekte delen 20 og impedanseforskjellen dZ mellom første og andre del 18, 20 til metallelement 10 nærmere bestemt dZ = Zc-

ZR.

Den reelle eller sinusdelen av impedansen er et generelt uttrykk for vektorkomponent til impedansen som er i fase med eksitasjonssignalet og den imaginære eller cosinusdelen til impedansen er et generelt uttrykk for vektorkomponent til impedanse i kvadrat til eksitasjonsstrøm.

Den impedansesensitive kretsen 114 omfatter tre krafttransmitterforsterkere TA1, TA3 og TA4 som ikke introduserer faseforsinkelse mellom inngang til transmitterforsterker TA1, TA3 og TA4 og utgangen til transmitterforsterker TA1, TA3 og TA4. Derved vil eksitasjonsstrømmer fra de tre transmitterforsterkerene TA1, TA3 og TA4 alltid være i fase med signalet forsynt gjennom inngangene til transmitterforsterker TA1, TA3 og TA4.

Den første krafttransmitterforsterker TA1 tilveiebringer en eksitasjonsstrøm til brokretsen som inkorporerer de essensielle trekk av brokretsen beskrevet med referanse til fig. 6.1 tillegg inkorporerer den andre utførelsen av foreliggende oppfinnelse temperaturkompenserende midler beskrevet med referanse til fig. 7.

Under initiering blir brokretsen balansert ved å kompensere for forskjeller i spenninger Vcog VRfor å oppnå en initiell nullindikasjon av dZ eller alternativt så nært null som mulig. Den impedanssensitive kretsen 114 omfatter videre to balanserende kretser for å balansere brokretsen under initiering av en reell og en imaginær utgangskrets.

Den balanserende kretsen tilveiebringer balansering av brokretsen for både den reelle og den imaginære delen av vektor dZ. Den tredje krafttransmitter TA3 tilveiebringer balansering av den reelle komponenten av vektor dZ og den fjerde krafttransmitterforsterker TA4 tilveiebringer balansering av den imaginære komponenten til vektor dZ.

Et krystall beskrevet av XO i fig. 8 tilveiebringer et firkantbølgesignal til en fire-kvadrantsplitter FS. Fire-kvadrantfasesplitter FS tilveiebringer firkantbølgesignaler som har frekvens F i 4 faser 0°, 90°, 180° og 270°, dvs. skiftet ved en 90° faseforsinking fra hverandre.

Det første firkantbølgesignalet som har en frekvens F og en fase 0° beskrevet ved F.O blir matet til krafttransmitterforsterker TA1, som i tur tilveiebringer en første eksitasjonsstrøm gjennom resistansene RIA og R1B til den dekte første del 18 og den ikke-dekte andre del 20 til metallelement 10.

I tillegg vil det første firkantbølgesignal F.O i sammenheng med det tredje firkantbølgesignal ha en frekvens F og en fase 180° beskrevet ved F. 180 som blir matet til reell balansepotensiometer R-BAL. Det reelle balansepotensiometeret R-BAL tilveiebringer et reelt balansepotensiometerutgangssignal matet til inngangen til den tredje krafttransmitterforsterker TA3, som i tur tilveiebringer en tredje eksitasjonsstrøm gjennom restresistans R3A til den dekte første del 18 av metallelement 10.

Det andre firkantbølgesignal har en frekvens F og en fase 90° beskrevet ved F.90 og et fjerde firkantbølgesignal som har frekvens F og en fase 270° beskrevet av F.270 bli matet til imaginær balansepotensiometer I-BAL (imaginær i denne konteksten skal bli oppfattet som i vektorterminologi). Det imaginære balansepotensiometer I-BAL tilveiebringer en imaginær balansepotensiometerutgangssignal matet til den fjerde krafttransmitterforsterker TA4, som i tur tilveiebringer en fjerde eksitasjonsstrøm gjennom resistans R4A til den dekte første del 18 av metallelementet.

Avhengig av posisjonen til R-BAL potensiometeret til den tredje krafttransmitterforsterker TA3 tilveiebringes en tredje eksitasjonsstrøm som har fase 0° eller fase 180°. Den tredje eksitasjonsstrøm blir lagt til eller subtrahert fra den første eksitasjonsstrøm tilveiebragt av den første krafttransmitterforsterker TA1 og en andre eksitasjonsstrøm tilveiebragt av den andre krafttransmitterforsterker TA2.

Avhengig av posisjonen til I-BAL potensiometer til fjerde krafttransmitterforsterker TA4 tilveiebringes den fjerde eksitasjonsstrøm som har fase 90° eller fase 270°. Den fjerde eksitasjonsstrøm blir lagt til i kvadratur til første og andre eksitasjonsstrømmer tilveiebragt av første og andre krafttransmitterforsterker TA1 og TA2 i retningen 90° eller 270°.

De balanserende kretsene gjør at komplekse spenninger Vr langs dekket første del 18 til metallelementet 10 kan bli justert slik at spenningsdifferansen dV = Vc- Vr er redusert til null eller i det minste redusert til en akseptabel liten spenning. Den akseptable spenningen kan bli bestemt i henhold til en faktor til den forventede spenningsvariasjonen indusert av materialøkning eller tap.

Forskjellsspenningen dV = Vc- Vr blir matet til en sensorforsterker SA, som tilveiebringer et utgangssignal til to synkrone detektorer DR og DI. Den synkrone detektor DR blir synkronisert ved fase 0° og gir derved ut en DC-spenning proporsjonalt til sinusverdien av dV. Den synkrone detektor DI blir synkronisert ved fase 90° og gir derav ut en DC-spenning proporsjonalt til cosinusverdien av dV.

Fig. 9 viser et kretsdiagram av den komplette kretsen 118 bestående av tredje utførelse av oppfinnelsen. Hele kretsen 118 omfatter alle trekkene beskrevet med referanse til fig. 1-8.

Et første krystall beskrevet av 0X1 i fig. 9 tilveiebringer et første firkantbølgesignal til en første fjerde kvadrantfasesplitter FS1. Den første fjerde kvadrantfasesplitter FS1 tilveiebringer firkantbølgesignaler i 4 faser ved 0°, 90°, 180° og 270° ved en første frekvens Fl, f.eks. skiftet ved 90° faseforsinkelse fra hverandre.

Likeledes kan en annen krystall beskrevet ved OX2 tilveiebringe et andre firkantbølgesignal til en annen fasesplitter FS2 som tilveiebringer 4 fasesignaler ved en andre frekvens F2, 0°, 90°, 180° og 270° faser. Disse signalene blir brukt som fasereferanseinngang for fem synkrone detektorer DF1R, DF11, DF2CR, DF2C1 og DF2RR og som signalinngang for balansepotensiometrene I-BAL og R-BAL, krafttransmitterforsterkere TA1, TA2, TA3 og TA4 og første og andre digitale stiger LD 1 og LD2.

Et tredje krystall OC tilveiebringer en klokkepuls til en teller CN og en komparator K forsyner opp/ned kommandoer til telleren CN. Telleren CN tilveiebringer en digital binær tellingsutgangssignal til digital binær inngang av første og andre digitale stige LD1 og LD2.

Det første firkantbølgesignal som har fase 0° og frekvens Fl blir matet til en frekvensinngang av den første digitale stigen LD1 og til den første krafttransmitterforsterker TA1 via resistans RI. Den første krafttransmitterforsterker TA1 mottar videre tilførsel fra den første digitale stige LD1 via resistansen R2, hvor begge signalene dempes av resistans R3.

Krafttransmitterforsterker TA1 forsyner en første eksitasjonsstrøm som har en frekvens Fl til den første del 18 og den andre del 20 av metallelement 10 via resistansene RIA og R1B.

I tillegg vil det første firkantbølgesignal ha en fase 0° og frekvens Fl bli matet til et første inngangspunkt av et balanserende potensiometer R-BAL og til en inverterer I. Invertereren I tilveiebringer en invertering av første firkantbølgesignal til et andre inngangspunkt av det balanserende potensiometer R-BAL. Det balanserende potensiometer R-BAL mater et inngangssignal til en tredje krafttransmitterforsterker TA3, som i tur tilveiebringer en tredje eksitasjonsstrøm via resistansen R3A til en dekket første del 18 av metallelement 10. Den tredje eksitasjonsstrøm muliggjør balansering av reelle komponenter av impedansforskjellen mellom den dekte første del 18 og den ikke-dekte andre del 20.

Det første firkantbølgesignal som har frekvens Fl og fase 90° og 270° blir matet til et andre balanserende potensiometer I-BAL, som i tur tilveiebringer den fjerde krafttransmitterforsterker TA4. Den fjerde krafttransmitterforsterker TA4 forsyner den fjerde eksitasjonsstrøm som muliggjør balansering av cosinus eller imaginærkomponent av impedanseforskj ellen mellom den dekte første del 18 og den ikke-dekte andre del 20 via resistans R4A.

Det andre firkantbølgesignal som har frekvens F2 og fase 0° blir matet til frekvensinngang til den andre digitale stige LD2 og til den andre krafttransmitterforsterker TA2 via resistans R4. Den andre krafttransmitterforsterker TA2 mottar videre tilførsel fra den andre digitale stige LD2 via resistans R5, hvor begge signalene blir dempet av resistansen R6.

Den andre krafttransmitterforsterker TA2 forsyner en andre eksitasjonsstrøm som har en frekvens F2 til den første del 18 og den andre del 20 til metallelement 10 via resistans R2A og R2B.

Alle fire eksitasjonsstrømmer induserer spenninger Vri og Vei ved frekvens Fl og spenninger VR2 og Vc2 ved frekvens F2 langs den dekte første del 18 av den ikke-dekte andre del 20 av metallelement 10.

En subtraksjon av spenningene Vei og Vri induserer langs den ikke-dekte andre delen 20 og den dekte første del 18 av den første eksitasjonsstrøm tilveiebringer en forskjellsspenning dVi, som blir forsterket av sensorforsterker SA1 og deretter blir matet til de første reelle og imaginære detektorene DF1R og DF11 respektivt.

Den første reelle detektor DF1R utnytter det første firkantbølgesignal som har en frekvens F1 og faser 0° og 180° for fremføring av en første DC-spenningssignal proporsjonalt til vektorkomponenten av Vei minus Vri i fase med det første firkantbølgesignal som har en frekvens Fl og fase 0° (f.eks. sinusutgang) på en første utgang OldR.

Den første imaginære detektor DF11 utnytter det første firkantbølgesignal som har en frekvens Fl og faser 90° og 270° for fremføring av et andre DC-spenningssignal proporsjonalt til vektorkomponent av Vei minus Vri i kvadraturfase med det første firkantbølgesignal som har en frekvens Fl og 0° (f.eks. cosinusutgang) på en annen utgang Ol dl.

En spenning Vc2som er indusert langs den ikke-dekte andre delen 20 av metallelementet 10 av den andre eksitasjonsstrøm blir forsterket av en tredje sensorforsterker SA3 og deretter matet til en andre reell og imaginær detektor DF2CR og DF2C1 respektivt.

Den andre reelle detektor DF2CR utnytter det andre firkantbølgesignal som har frekvensen F2 og fasene 0° og 180° for fremføringen av et tredje DC-spenningssignal proporsjonalt med vektorkomponenten til Vc2i fase med det andre firkantbølgesignalet som har frekvens F2 og fase 0° (f.eks. sinusutgang) på en tredje utgang 02 CR.

Den andre imaginære detektor DF2CI utnytter det andre firkantbølgesignal som har en frekvens F2 og fasene 90° og 270° for fremføring av et fjerde DC-spenningssignal proporsjonalt til vektorkomponenten til Vc2i kvadraturfase med det andre firkantbølgesignal som har frekvens F2 og 0° (f.eks. cosinusutgang) på en fjerde utgang 02CI.

En spenning Vr2indusert langs den dekte første del 18 av metallelement 10 av den andre eksitasjonsstrøm blir forsterket av en andre sensorforsterker SA2 og deretter matet til en tredje detektor DF2RR. Den tredje detektor DF2RR utnytter den andre firkantbølgesignal som har en frekvens F2 og fasene 0° og 180° for fremføring av et femte DC-spenningssignal porporsjonalt til VR2på en femte utgang 02RR (spenningen Vr2har ingen kvadraturkomponent).

Den femte DC-spenningen tilveiebragt av den femte utgang 02RR blir matet til en inverterende inngang på kompartor K. En ikke-inverterende inngang på komparator K blir forbundet til referansepotensiometer KS tilveiebragt av referanse DC-spenning til ikke-inverterende inngang. Kompratoren K tilveiebringer opp/ned signaler til teller CN for å kontrollere retningen av tellingen. En diskriminator DIC og en assosiert diskriminatormåler DM som beskrevet med henvisning til fig. 7 blir forbundet til utgang av første digitale stige LD1 og bestemmer den korrekte justeringen av referansepotensiometer KS.

Den tredje utførelsen av oppfinnelsen som vist i fig. 9 som den komplette krets 118 kan inkludere brytemidler for å forbinde eller koble fra temperaturkompenserende midler. En bryter STA/STB tilveiebringer dette trekket ved å koble fra den første og andre digitale stige LD1 og LD2 fra den komplette kretsen 118.

Den temperaturkompenserende kretsen 110, impendasesensitiv krets 114 eller faktisk den komplette kretsen 118 som vist i fig. 6-9 kan bli implementert ved å utnytte flere fysisk separerte elektroniske elementer eller bli implementert som et enkelt elektronisk element slik som en applikasjonsspesifikk integrert krets. Operasjonene som skal bli utført av apparaturen kan videre bli implementert i enhver konfigurasjon av hardware og i enhver konfigurasjon av software. I spesielle logiske eller aritmetiske operasjoner kan det bli utnyttet en kontrollenhet som en videre alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse.

En kontrollenhet slik som en sentralprosesserende enhet (CPU), mikroprosessorer, mikroprosessorer integrert random access memory (RAM) eller read only memory (ROM) og/eller en mikrokontroller blir inkorporert for å utføre temperaturkompenserende operasjoner og for å kalkulere verdier for korrosjonsparametere f.eks. reduksjon av tykkelse a, temperaturkorrigerende faktorer og korrosjonsrate. Kontrollenheten omfatter interne eller eksterne lagringsmidler for lagring av målingsdata og omfatter midler for å fasilitere overføring av måledata til en personlig datamaskin.

Data som representerer målt impedanse av metallelemnet 10 som reell eller imaginær vektorkomponent til impedansen ZRav den dekte første del 18, impedansen Zcav den ikke-dekte andre del 20 og impendansforskjellen dZ mellom den første og andre dele 18, 20 i metallelement 10, dvs. dZ = dc-ZRblir konvertert til digitale signaler og innført til mikroprosessoren.

Videre datatilførsel til apparaturen inkluderer operatorinngang, slik som identifikasjonskoder for hvert metallelement blir utnyttet av prosessoren for å identifisere et spesielt metallelement såvel som individuelle metallelementkarakteristikker innbefattet den initielle tykkelsen a til metallelementene, temperaturkoeffisienter a til materialet til metallelementene, og den initielle resistans Ro til metallelementet ved en spesifikk temperatur. I tillegg kan operatorinngangenet omfatte tidsperiode (dager, uker og minutter) At definerer varigheten av målingen, og til slutt antall av målinger N som skal utføres under målingen av metalløkning eller metalltap.

De ovenfor listede inngangeneene blir utnyttet av prosessor for kalkulering av temperatur T til den dekte første del 18 av metallelementet, reduksjon eller økning av metallelementtykkelsen Aa, tidsintervaller dt av målinger av metalløkning eller metalltapsrate, temperaturkorreksjonsfaktor Tcog til slutt, instantanrate av metalløkning eller metalltap, f.eks. korrosjonsrate VCOrr. Videre tilveiebringer prosessor en utgang av reelle eller imaginære vektorkomponenter av dekte første del av ikke-dekte andre del av metallelementet og til slutt reelle og imaginære vektorkomponenter av impedanseforskjellen mellom de første og andre delene av metallelement (differensialimpedanse).

Prosessoren kan utnytte algoritmen beskrevet under for å kalkulere temperatur T til metallelement, når temperaturen a til metallelementet blir gitt i 0/00 pr. enhet av temp eraturforandring:

hvor uttrykket RR)0Ut er den reelle vektorkomponenten til impedansen av den første del av metallelementet.

Prosessoren kan videre utnytte den kjente algoritmen beskrevet under - som definert av formen eller geometrisk form til metallelementet, i den nedenfor beskrevne algoritmen er plategeometri - for kalkulering av grad av metalløkning eller metalltap (korrosjon) av metallelementet:

Uttrykket Rc.iniskal bli oppfattet som den initielle reelle vektorkomponent av impedansen til den ikke-dekte andre delen av metallelementet, uttrykket Rr,,™ skal bli oppfattet som den initielle reelle vektorkomponent av impedansen til den dekte første del av metallelementer, uttrykket RR)0Utskal oppfattes som målt reell vektorkomponent til dekket første del av metallelementet, og til slutt skal uttrykket R-Cout bli oppfattet som målt verdi av reell vektorkomponent av impedansen til den ikke-dekte andre delen av metallelementet.

Videre kan prosessoren utnytte algoritmen beskrevet under for å bestemme uttrykksøkningen dt:

Prosessoren kan bli implementert for å rekonfigurere datoer, timer og minutter inkorporert i At til f.eks. minutter.

Videre kan prosessoren utnytte algoritmen beskrevet under for å bestemme temperaturkorrigerende faktor Tc:

Til slutt kan prosessoren utnytte algoritmen beskrevet under for å bestemme metalløkning eller metalltao (korrosjon) rate, Vcorr,n+ii tilfellet med plategeometri for et metallelement:

Uttrykket VCOrr,n+i skal bli oppfattet som korrosjonsrate ved tiden som korresponderer til n+1 måling, uttrykket Tc,n+iskal bli oppfattet som

temperaturkorrigerende faktor ved tiden korresponderende til n+1 måling, uttrykket dRc,n+iskal bli oppfattet som den reelle vektorkomponent til impedanseforskjellen mellom den andre og første del av metallelementet (differensialimpedanse) ved den første korresponderende til n+1 måling, uttrykket Tc,nskal bli oppfattet som temperaturkorrigerende faktor ved tiden som korresponderer til ht n måling, uttrykket dRc,nskal bli oppfattet som en reell vektorkomponent av impedanseforskjellen mellom de andre og første deler av metallelement (differensialimpedanse) ved tiden korresponderende til n måling, uttrykket RR,0ut,n+i skal bli oppfattet som den reelle vektorkomponenten til impedansen til den dekte

første del av metallelement ved tid korresponderende til n+1 måling, uttrykket Rc,out,n+i skal bli oppfattet som den reelle vektorkomponent av impedansen til den ikke-dekte andre delen av metallelement ved tiden korresponderende til n+1 måling, og til slutt skal K bli oppfattet som en konstant for konfigurering av utgangskorrosjonsrate til en spesifikk dimensjon slik som mm/år.

Den første fraksjonen av multiplikasjon beskriver temperaturkorrigerte forandringer av den reelle vektorkomponenten til impedanseforskjellen mellom den ikke-dekte andre del av den dekte første del til metallelement (differensialimpedanse) under tidsøkning. Ved å justere verdiene av At og N kan operatøren kontrollere algoritmen og spesielt ved enten å redusere At eller øke N øke dt slik at det oppnås høyere nøyaktighet i målingen.

Claims

1. Apparatur for å måle akkumulert og instantanrate av materialtap eller materialøkning omfattende: (a) en DC-forsyning som forsyner nevnte apparatur med kraft for å utføre målingsoperasjoner og hvor nevnte DC-forsyning definerer en positiv DC-spenning og en negativ DC-spenning, (b) et metallelement (10) som definerer en dekket del (18) som har en første forbindelse, en ikke-dekket del (20) som har en andre forbindelse, og et grensesnitt (22) som har en tredje forbindelse (30, 40), hvor nevnte grensesnitt (22) tilveiebringer elektrisk og termisk kobling mellom nevnte dekte del (18) og nevnte ikke-dekte del (20) som opplever korrosjon eller metallavsetting i en måleomgivelse, (c) et første inngangskraftsystem som genererer et første systeminngangssignal og genererer et felles inngangssignal til nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), (d) en første krafttransmitterforsterker (TA1) som har en første krafttransmitterinngang som mottar nevnte første systeminngangssignal og har en første krafttransmitterutgang som genererer et første eksitasjonsutgangssignal, (e) en første resistans (RIA) for kobling av nevnte første krafttransmitterutgang og nevnte første forbindelse av nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10) for å utgjøre en første sti av nevnte første eksitasjonsutgangssignal fra nevnte første krafttransmitterutgang gjennom nevnte første resistans (RIA) og nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10) til nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), hvor nevnte første eksitasjonsutgangssignal induserer en første metallelementspenning langs nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10), (f) en andre resistans (R1B) for å forbinde nevnte første krafttransmitterutgang og nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10) for å utgjøre en andre sti av nevnte første eksitasjonsutgangssignal fra nevnte første krafttransmitterutgang gjennom nevnte andre resistans (RIB) av nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10) til nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), nevnte første eksitasjonsutgangssignal induserer videre en annen metallelementspenning langs nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10), og (g) en første sensorforsterker (SA1) som har en første sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte første forbindelse av den dekte del (18) av nevnte metallelement (10), som har en andre sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10), og har en første sensorutgang som genererer et første sensorforsterkerutgangssignal bestående av en forsterkning av nevnte første metallelementspenning, nevnte andre metallelementspenning og/eller en spenningsforskjell mellom nevnte andre metallelementspenning og nevnte første metallelementspenning, hvor nevnte metallelement (10) definerer en første resistans mellom nevnte første forbindelse av nevnte dekte del (18) og nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10) og en andre resistans mellom nevnte første forbindelse av nevnte ikke-dekte del (20) og nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), nevnte andre resistans øker som en funksjon av korrosjon og avtar som funksjon av metallavsetting for å fremkalle nevnte spenningsforskjell mellom nevnte andre metallelementspenning og nevnte første metallelementspenning.

2. Apparatur i henhold til krav 1, hvor nevnte metallelement (10) definerer en tverrdel som har en form slik som en firkant, sirkulær, elliptisk, triangulær, eller et rektangulært tverrsnitt eller enhver kombinasjon av disse, fortrinnsvis definerer nevnte metallelement (10) rektangulært tverrsnitt, og/eller nevnte metallelement (10) omfatter enhver metallisk komposisjon slik som legering av stål, rustfritt stål, jern, kobber, eller aluminium eller enhver kombinasjon av disse eller kan omfatte et komposittmateriale omfattende enhver av de nevnte metalliske sammensetninger, og/eller hvor nevnte grensesnitt (22) av det nevnte metallelement (10) tilveiebringer en elektrisk og en termisk forbindelse mellom nevnte dekte del (18) og nevnte ikke-dekte del (20) blir utgjort av elektrisk og termisk ledende ledning, eller hvor nevnte grensesnitt (22) av nevnte metallelement (10) tilveiebringer en elektrisk og en termisk forbindelse mellom nevnte dekte del (18) og nevnte ikke-dekte del (20) er utgjort ved posisjonering av nevnte dekte del (18) og nevnte ikke-dekte (20) del i direkte kontakt og tilliggende hverandre, eller hvor nevnte grenseflate definerer en grense mellom nevnte dekte del (18) og nevnte ikke-dekte del (20) til et metallelement (10) utgjort av et metallstykke eller et komposittmetallstykke.

3. Apparatur i henhold til et av kravene 1 eller 2, hvor nevnte apparatur videre omfatter: (h) en første detektor som har en første detektorinngang som mottar nevnte første sensorforsterkerutgangssignal fra nevnte sensorforsterkerutgang, utfører en konvertering av nevnte første sensorforsterkerutgangssignal og genererer det første detektorutgangssignal, og/eller (i) et andre tilførselkraftsystem som genererer et andre systeminngangssignal og genererer nevnte felles inngangssignal til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement, (j) en andre krafttransmitterforsterker (TA2) som har en andre krafttransmitterinngang som mottar et andre systeminngangssignal og har en andre krafttransmitterutgang som genererer en andre eksitasjonsutgang, (k) en tredje resistans for forbindelse av nevnte andre krafttransmitterutgang og nevnte første forbindelse av nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10) for å utgjøre en første sti av nevnte andre eksitasjonsutgangssignal fra nevnte andre krafttransmitterutgang gjennom nevnte tredje resistans av nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10) til nevnte tredje forbindelse av nevnte metallelement (10), nevnte andre eksitasjonsutgangssignal fremkaller i samarbeid med nevnte første eksitasjonsutgangssignal nevnte første metallelementspenning langs nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10), (1) en fjerde resistans for å forbinde nevnte andre krafttransmitterutgang og nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10) for å utgjøre en andre sti av nevnte andre eksitasjonsutgangssignal fra nevnte andre krafttransmitterutgang gjennom nevnte fjerde resistans av nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10) til tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), hvor nevnte andre eksitasjonsutgangssignal videre fremkaller i samarbeid med nevnte første eksitasjonsutgangssignal nevnte andre metallelementspenning langs nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10), (m) en andre sensorforsterker (SA2) som har en tredje sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte første forbindelse av nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10), som har en fjerde sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), og har en andre sensorforsterkerutgang som genererer et andre sensorutgangssignal omfattet av en forsterkning av nevnte første metallelementspenning, (n) en andre detektor som har en andre detektorinngang som mottar nevnte andre sensorutgangssignal fra nevnte andre sensorforsterkerutgang, som utfører en konvertering av nevnte andre sensorforsterkerutgang, og genererer et andre detektorutgangssignal, og (o) en temperaturkompenserende tilbakeføringskrets for kompensering av temperaturen fremkalt av variasjoner i nevnte første og andre resistans av nevnte metallelement (10) og som utnytter nevnte andre detektorutgang for kontrollering av amplitude av nevnte første systeminngangssignal og nevnte andre systeminngangssignal for å minke første systeminngangssignal og nevnte andre systeminngangssignal når nevnte første resistans øker og for å øke nevnte første systeminngangssignal og nevnte andre systeminngangssignal når nevnte første resistans avtar.

4. Apparatur i henhold til et av kravene 3, hvor nevnte temperaturkompenserende tilbakekoblingskrets omfatter: (a) en oscillator som tilveiebringer et klokkepulssignal, (b) et referansepotensiometer forbundet til nevnte DC-spenningsforsyning og generering av et referansespenningsutgangssignal, (c) en komparator som har en inverterende komparatorinngang forbundet til nevnte andre detektorutgang, en ikke-inverterende komparatorinngang forbundet til nevnte referansespenningsutgang, og som har en komparatorutgang som genererer et komparatorutgangssignal bestående av en positiv utgangsspenning eller en negativ utgangsspenning relativt til polariteten av spenningsforskjellen mellom nevnte inverterende komparatorinngang og nevnte ikke-inverterende komparatorinngang, (d) en teller som har en tellerklokkeinngang som mottar nevnte klokkepulssignal, som har en tellerinngang som mottar nevnte komparatorutgangssignal, og som har en digital tellerutgang som genererer en tellerutgangs- digitalt tall, hvor nevnte tellerutgangs- digitale tall blir økt når det mottas et klokkepulssignal og det mottas nevnte komparatorutgangssignal som har en positiv utgangsspenning, eller nevnte tellerutgangs- digitale tall blir redusert når det mottas et klokkepulssignal og det mottas nevnte komparatorutgangssignal som har en negativ utgangsspenning, (e) en første digital stige som har en første digital inngang forbundet til nevnte digitale tellerutgang og har en første analog inngang som mottar nevnte første systeminngangssignal, hvor nevnte første digitale stige utfører en konvertering av nevnte tellerutgangs digitale tall til en nødvendig amplitude av nevnte første systeminngangssignal og generering av nevnte første systeminngangssignal som har en amplitude i henhold til nevnte tellerutgangs digitale tall, (f) en andre digital stige som har en andre digital inngang forbundet til nevnte digitale tellerutgang og som har en andre analoginngang som mottar nevnte andre systeminngangssignal, hvor nevnte andre digitale stige utfører en konvertering av nevnte tellerutgangs- digitale tall til nevnte nødvendige amplitude av nevnte andre systeminngangssignal og generering av nevnte andre systeminngangssignal som har nevnte amplitude i henhold til tellerutgangs- digitale tall og/eller (g) en diskriminerende krets som har en detektorenhet som måler nevnte første systeminngangssignal og genererer en DC-detektorutgang, og som har en diskriminatormåler som sammenligner nevnte DC-utgang med en fast referansespenning definert av spenningsdeler, og nevnte diskriminatormåler fremviser en spenningsdifferanse definert mellom nevnte DC-detektorutgang og nevnte faste referansespenning for derved å tilveiebringe balanserende informasjon av nevnte apparatur og muliggjøre balansering ved justering av nevnte referansepotensiometer, eller (g) en diskriminerende krets som har en detektorenhet som måler nevnte andre systeminngangssignal og genererer en DC-detektorutgang, og som har en diskriminatormåler som sammenligner nevnte DC-utgang med en fast referansespenning definert av spenningsdeler og nevnte diskriminatormåler fremviser en spenningsdifferanse definert mellom nevnte DC-detektorutgang og nevnte faste referansespenning for derved å tilveiebringe balanserende informasjon av nevnte apparatur og muliggjøre balansering ved justering av nevnte referansepotensiometer.

5. Apparatur i henhold til et av kravene 3 eller 4, hvor nevnte konvertering av nevnte første sensorforsterkerutgangssignal utført av nevnte første detektor blir utgjort av å konvertere nevnte alternerende første sensorforsterkerutgangssignal til et DC-spenningssignal i området -24V til +24V slik som områdene -12V til +12V, -5V til +5V eller fortrinnsvis nevnte DC-spenningssignal som utgjør nevnte første detektorutgangssignal er i området - IV til +1V og/eller hvor nevnte konvertering av nevnte andre sensorutgangssignal utført av nevnte andre detektor utgjøres ved å konvertere nevnte alternerende andre sensorutgangssignal til et DC-spenningssignal i området -24V til +24V slik som områdene -12V til +12V, -5V til +5V eller fortrinnsvis nevnte DC-spenningssignal som utgjør nevnte første detektorutgangssignal er i området OV til +5V.

6. Apparat i henhold til et av kravene 1 til 5, hvor nevnte første systeminngangssignal består av et DC-spenningssignal, et AC-spenningssignal eller fortrinnsvis nevnte første systeminngangssignal består av et firkantbølgespennings-signal som har en første frekvens i området 1 Hz til 100 KHz, slik som områdene 50 Hz til 50 KHz, 500 Hz til 5 KHz eller 1 KHz til 4 KHz eller fortrinnsvis nevnte systeminngangssignal består av et firkantbølgespenningssignal som har en første frekens på 1,5 KHz, og/eller hvor nevnte andre systeminngangssignal består av et DC-spenningssignal, et AC-spenningssignal eller fortrinnsvis nevnte andre systeminngangssignal består av firkantbølgespenningssignal som har en andre frekvens i området 1 Hz til 100 KHz, slik som områdene 50 Hz til 50 KHz, 500 Hz til 5 KHz eller 1 KHz til 4 KHz eller fortrinnsvis nevnte andre systeminngangssignal består av et firkantbølgespenningssignal som har en andre frekvens på 2,5 KHz, og/eller hvor nevnte første krafttransmitterforsterker (TA1) tilveiebringer første eksitasjonsutgangssignal bestående av firkantbølgestrømsignal som har nevnte første frekvens, og/eller hvor nevnte andre krafttransmitterforsterker (TA2) tilveiebringer nevnte andre eksitasjonsutgangssignal bestående av et firkantbølge-strømsignal som har nevnte andre frekvens, og/eller hvor nevnte første sensorforsterker (SA1) tilveiebringer en frekvensselektiv forsterkning av deler av første metallelementspenning og nevnte andre metallelementspenning bestående av nevnte første frekvens, og/eller hvor nevnte andre sensorforsterker (SA2) tilveiebringer en selektiv forsterkning av en del av nevnte første metallelementspenning bestående av nevnte andre frekvens.

7. Apparatur i henhold til et av kravene 1 til 6, hvor nevnte apparater ytterligere omfatter: (p) første fasedeteksjonsmidler forbundet til nevnte første sensorforsterkerutgang og som utfører av faseselektiv konvertering av nevnte første sensorforsterkerutgangssignal til første reelle vektorkomponentspenning og første imaginære vektorkomponentspenning av nevnte spenningsforskjell mellom nevnte andre metallelementspenning og nevnte første metallelementspenning som har nevnte første frekvens, (q) en tredje sensorforsterker som har en femte sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10), som har en sjette sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), og som har en tredje sensorforsterkerutgang som genererer et tredje sensorutgangssignal bestående av en forsterkning av nevnte del av nevnte andre metallelementspenning som har nevnte andre frekvens, (r) andre fasedetektormidler forbundet til nevnte tredje sensorforsterkerutgang og som utgjør faseselektiv konvertering av nevnte tredje sensorforsterkerutgangssignal til andre reelle vektorkomponentspenninger og en andre imaginære vektorkomponentspenning av nevnte andre metallelementspenning som har nevnte andre frekvens, (s) en reell vektorkomponentbalanserende krets som har en reell vektorkomponent balanserende kretsutgang som genererer et reelt balanserende utgangssignal og en reell vektorkomponent balanserende kretsinngang som mottar nevnte første systeminngangssignal, (t) en tredje krafttransmitterforsterker som har tredje krafttransmitterinngang forbundet til nevnte reelle vektorkomponent balanserende kretsutgang og som har tredje krafttransmitterutgang forbundet til nevnte første forbindelse av nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10) og som genererer et tredje krafttransmitterutgangssignal for balansering av nevnte første reelle vektorkomponentspenning, (u) en imaginær vektorkomponentbalanserende krets som har en imaginær vektorkomponent balanserende kretsutgang som genererer et imaginært balanserende utgangssignal og en imaginær vektorkomponentbalanserende kretsinngang som mottar nevnte første systeminngangssignal faseskiftet med 90° og 270°, og (v) en fjerde krafttransmitterforsterker som har fjerde krafttransmitterinngang forbundet til nevnte imaginære vektorkomponentbalanserende kretsutgang og som har en fjerde krafttransmitterutgang forbundet til nevnte første forbindelse av nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10) og som genererer en fjerde krafttransmitterutgangssignal for balansering av nevnte første imaginære vektorkomponentspenning.

8. Apparatur i henhold til et av kravene 1 til 7, hvor nevnte første resistans og andre resistans av nevnte metallelement (10) er i området fra 4 u.fi til 4 KQ slik som områdene 4 mQ til 400 mQ eller 10 mQ til 100 mQ, og/eller hvor nevnte første resistans (RIA) og nevnte andre resistans (R2B) og/eller nevnte tredje resistans og fjerde resistans er mindre enn eller lik nevnte første og andre resistans av nevnte metallelement (10), og er større enn nevnte første og andre resistans av nevnte metallelement, eller er større med en faktor i området 10 til 100000 slik som områdene 1000 til 10000 eller 3000 til 6000.

9. Metode for å måle akkumulert og instantanrate av metalltap eller metalløkning bestående av: (a) tilveiebringing av apparatur omfattende: (i) en DC-forsyning som definerer en positiv DC-spenning og en negativ DC-spenning, (ii) et metallelement (10) som definerer en dekket del (18) som har en første forbindelse, en ikke-dekket del (20) som har en andre forbindelse, og grensesnitt (22) som har en tredje forbindelse (30, 40), hvor nevnte grensesnitt (22) tilveiebringer elektrisk og termisk forbindelse mellom nevnte dekte del (18) og nevnte ikke-dekte del (20) som opplever korrosjon eller metallavsetting i måleomgivelsen, (iii) et første krafttilførselssystem som har en første kraftutgang, (iv) en første krafttransmitterforsterker (TA1) som har en første krafttransmitterinngang som mottar nevnte første systeminngangssignal og som har en første krafttransmitterutgang, (v) en første resistans (RIA) for forbindelse av nevnte første krafttransmitterutgang og nevnte første forbindelse av nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10) for å utgjøre en første sti av nevnte første eksitasjonsutgangssignal fra nevnte første krafttransmitterutgang gjennom nevnte første resistans (RIA) av nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10) til nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), (vi) en andre resistans (R1B) for forbindelse av nevnte krafttransmitterutgang og nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10) for å utgjøre en andre sti av nevnte første eksitasjonsutgangssignal fra nevnte første krafttransmitterutgang gjennom nevnte andre resistans (RIB) og nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10) til nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), og (vii) en første sensorforsterker (SA1) som har en første sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte første forbindelse av nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10), som har en andre sensorforsterkerinngang forbundet til nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10), og som har en første sensorutgang, (b) forsyning til nevnte apparatur med kraft for å utføre målingsoperasjoner, (c) generering av et første systeminngangssignal og generering av felles inngangssignal til nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), (d) generering av første eksitasjonsutgangssignal på nevnte første krafttransmitterutgang, (e) fremkalling av en første metallelementspenning langs nevnte dekte del (18) av nevnte metallelement (10) ved hjelp av nevnte første eksitasjonsutgangssignal, (f) fremkalling av andre metallelementspenning langs nevnte ikke-dekte del (20) av nevnte metallelement (10) ved hjelp av nevnte første eksitasjonsutgangssignal, videre, (g) generering av første sensorforsterkerutgangssignal bestående av en forsterkning av nevnte første metallelementspenning, nevnte andre metallelementspenning og/eller en spenningsforskjell mellom nevnte andre metallelementspenning og nevnte første metallelementspenning ved hjelp av første sensorutgang, og (h) definering av første resistans mellom nevnte første forbindelse av nevnte dekte del (18) og nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10) og en andre resistans mellom nevnte andre forbindelse av nevnte ikke-dekte del (20) og nevnte tredje forbindelse (30, 40) av nevnte metallelement (10), hvor nevnte andre resistans øker som en funksjon av korrosjon og avtar som en funksjon av metallavsetting for å fremkalle nevnte spenningsforskjell mellom nevnte andre metallelementspenning og nevnte første metallelementspenning og for å bestemme korrosjon til eller metallavsetting av nevnte metallelement (10) fra nevnte andre resistanssøkning eller minking.

10. Metoden i henhold til krav 9, hvor nevnte apparatur innbefatter ethvert av trekkene som er definert i kravene 2 til 8.