SE460309B - Saett att maeta tjockleken av ett zirkoniumfoder samt anordning foer utfoerande av saettet - Google Patents

Description

469 509 l0 l5 2 ret. Bland dessa försök är det mest lovande att appli- cera ett foder av zirkonium med lämplig renhet. Ett sådant zirkoniumfoder är_àtskilliga l0-Um tjockt och dess böjlighet användes för att modifiera lokal spän- ning, som uppstår vid kapselrörets insida, när utmat- ningen ökar abrupt, varigenom ökat motstånd mot spän- ningskorrosionssprickning åstadkommes. Zirkoniumfodret är lämpligt att forma på rörets insida i en likformig, förbestämd tjocklek, varvid fodret vid alltför liten tjocklek inte kan åstadkomma ovannämnda effekt, medan det vid alltför stor tjocklek medför reducerad tjocklek hos zirkoniumlegeringsmaterialet på grund av att den totala tjockleken hålles konstant och därigenom åstad- kommer ett hàllfasthetsproblem. Därför är fodertjock~ leken en viktig kvalitetsparameter. konventionell mät- ning av tjockleken innebär observation av en tvärsektion av ett skuret rör med hjälp av mikroskopfotografering eller databehandling av den erhållna bilden. Nackdelen är att mätning av den totala längden är omöjlig samt att mätningen tar lång tid. Följaktligen sökes en mät- metod, som eliminerår ovan nämnda nackdelar.

Ultraljudvàgen användes som den icke-förstörande mätningen men vågen kan inte även då den faller in från ytterperiferin urskilja ekot från gränsvtan från ekot från bottnen (fodervtan), eftersom det tunna fodret vid rörets innerperiferi och dessutom extremt tunt fo- der qör mätningen från rörets innerperiferi omöjlig. Även elektromagnetisk induktionsmätning har disku- terats, men då en sondspole införes i röret krävs en uppföljningsanordning med hög noggrannhet för att hål- la avlyftet (en spalt mellan spolen och rörets innerpe- riferi) konstant, varvid en sådan uppíöljningsanordning, är i stort sett omöjlig att framställa.

Det finns en välkänd mätmetod,.som utnyttjar elek- tromagnetiska induktionsfenomen eller en virvelström, vilret kommer att diskuteras nedan, och beskrivas i “Thickness Measurement Using Edöv Current Techniques", sid 73-84 i "Material Evaluation", maj 1973. Denna metod m 460 509 3 är ofördelaktig genom att ett fel orsakat genom fluktua- tion i avlyftet inte går att undvika.

Ett första ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en mätmetod och en apparat, som med hög noggrann- het kan mäta tjockleken på innerfoder över rörets hela längd och periferi och samtidigt eliminera avlyftsvaria- tionens inverkan.

Ett andra ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en mätmetod och en apparat, som kan mäta tjockleken på foder med hög noggrannhet genom eliminering av påver- kan fràn avlvftsvariation med ännu större fluktuation.

Ett tredje ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en mätapparat, som kan mäta tjockleken hos foder med hög noggrannhet oberoende av rörets längd eller den axiella mätpositionen på rötet.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare nedan med hjälp av utföringsexempel under hänvisning till medföljande ritningar.

Fig l visar schematiskt en vertikalsektion vid ett mättillstànd.

Fig 2 visar ett impedansdiagram och åskådliggör ändringen av spolimpedansen.

Fig 3 visar ett diagram över avlyftets inverkan pâ impedansen.

Fig 4 åskådliggör principen för mätning med hjälp av en fasdifferens 9.

Fig 5 visar diagram över lokus för impedansändring~ en, när avlvftet varieras.

Pig 6 visar förhållandet mellan W/6 och en änd- ringskomponent VX orsakad av avlyftsvariationen.

Pig 7 visar W/6 parameterns inverkan på VX-kompcnen- fen.

Pig B visar förhållandet mellan komponenterna VX, Vy Och avlvftet.

Pig 9 visar en praktisk användning av mätmctoden enligt uppfinningen.

Pig 10 åskådliggör en koordinattransformation. 460 309 4 Fig ll visar schematiskt en mätapparat enligt upp- finningen.

Fig 12 visar ett flödesschema för en aritmetisk 1 enhet.

Fig l3 är ett diagram, som visar noggrannheten hos mätningen enligt uppfinningen.

Sättet enligt_uppfinningen att mäta tjockleken kän- netecknas därav att en spole, som är formad för placering av sin axiella ände mitt för rörets inneryta, införes i röret; att spolen exiteras medelst en frekvens, som väl- jes på basis av en nominell fodertjocklek och ett in- trängningsdjup för en virvelström, som alstras på rörets inneryta genom excitationen, att en impedanskomponent i riktning för ändring av spolens komplexa impedans, vilken ändring orsakas av en variation av avlyftet mellan spolen och rörets inneryta, och en impedanskomponent i riktning väsentligen vinkelrätt mot den nämnda ändringsriktningen, detekteras; och att den senare impedanskomponenten korri- geras med den förra impedanskomponenten, varvid foder- tjockleken erhålles på grundval av de korrigerade värdena.

Anordningen enligt uppfinningen kännetecknas av en avsökningsstáng, som är införbar i röret; en spolhàllare, som är monterad på avsökningsstången vid dennas yttersta ände; en eller flera spolar, som uppbäres på spolhàlla- ren, varvid en axíell ände av varje spole står mitt för rörets inre periferiyta; en rörlig stödstomme, som upp- bär avsökningsstången vid dennas rotände och som flyttar avsökningsstángen axiellt; ett impedansmätningsinstru- ment för spolarna, vilket är anordnat vid den rörliga stödstommen; och en aritmetikenhet för beräkning av kom- ponenten i den speciella riktningen för den medelst impedansmätningsinstrumentet mätta, komplexa impedansen.

I Nedan följer en beskrivning av mätmetoden enligt uppfinningen. Först följer en förklaring av varför elek- tromagnetisk induktion kan mäta fodertjockleken.

En kännare 10 med en exciteríngsspnle ll och en detckteringsspole 12 (båda spelarna kan vara kombine- 460 309 rade) är anordnade mittför ett foderskikt l3a (zirko~ niumskiktet vid ett zirkoniumfoderrör) av ett föremål l3, som skall matas, och en ström med frekvensen f (Hz) flyter i exciteringsspolen ll, varigenom en virvelström induceras i föremålet 13, vilken styrs av resistivite- ten och permeabiliteten hos föremålet som skall mätas, gapet (avlyftet) mellan föremålet och kännaren l0 (exci- teringsspolen ll), föremålets dimension, kännarens l0 dimension (exciteringsspolen ll) och mätfrekvensen.

I fallet med ett zirkoniumrör har foderskiktet l3a och basmetallskiktet (zirkoniumlegeringsskikt) l3b båda en relativ permeabilitet l och resistiviteten hos fodret l3a är 40 x 10-8 Q-meter och basmctallskiktets resisti- vitct är 74 x 10-8 Q-meter (båda med ovan nämnda ASTM STP 639), varvid ändringen av virvelströmmens intensitet och fas beror på skillnaden mellan resistiviteterna och pä fodertjockleken och basmetalltjockleken. Virvel- strömmen har en skineffekt, som innebär att den har lätt att flvta i närheten av ytan, varvid inträngnings- dfinpet 6 ges av Följande ekvation: _ 23 Ö - Um (m) -(l), där w: är vinkelfrekvensen (Znf) u = ur x no (H/m) ur: ar relativ permcabilitet uo: är permcabiliteten i vakuum (4n x 10-7 H/m) p- är rcsistivitotcn (Qm).

När därför frekvensen f ökas reduceras 6 cnligt ekvation (l) (skineffekten blir större), så att virvcl- strömsintensjteten endast beror på fodertjocklekcn vid ett fall, då frekvensen väljs så, att virvelströmsinten- siteten inte tillåtes bero på basmetalltjockleken (gene- rellt välfis f så, att dess relation till basmetalltjock- : Så).

Följaktligen upptas det qenom virvelströmmen alst- leken rade mngnctfältet medelst detekterinqsspolen 12 eller 460 309 6 upptas dennas impedansförändring, varigenom upptagning av en virvelströmsintensitetsförändring, som i sin tur motsvarar en fodertjocklekförändring, möjliggöres.

Emellertid bestämmes såsom nämnts ovan virvelström- men av avlvftet och impedansändringen hos detekterings- spolen, vilken ändring orsakas av avlvftsvariationen, är betydligt större än den ändring som orsakas av fo- dertíockleksvariationen, varvid mätningsprecisionen inte kan förväntas bli bättre, så länge som avlvftet inte är konstant. När föremålet som skall mätas är platt- format, pressas kännaren l0 mot föremålet för att hålla avlyftet konstant, men vid ett fall, då föremålet är ett rör med mindre diameter och mätning krävs vid in- nerperiferin, kan denna teknik ei utföras och det är helt omöjligt att hålla avlyftet konstant över rörets hela längd, Då hasmetallen och fodret har olika permeabilitet eller resistivitet måste det elektromagnetiska induk- tionsförfarandet principiellt mäta fodertjockleken, vilket är väl känt, men problemet beträffande avlyftet har inte lösts.

Uppfinningen löser detta avlyftsproblem genom val av en drivfrekvens och behandling av de detekterade, elektriska signalerna.

Härnäst följer en beskrivning av varför metoden enligt uppfinningen möjliggör detektering av fodertjock- leken utan att mätresultatet påverkas av avlyftsvaria- tioner. Pig 2 visar ett impedansdiagram, som åskådliggör lmpedansändringen orsakad av fodcrtjockleken och avlyfts- variationen, varvid abskissan representerar (R - R0)mLO, medan ordinatan representerar wL/wL0 och en kurva AxBzC representerar mätcesultaten vid en fodertjocklek av 90 um och ett avlyft av O Um, A'mB'mC' representerar motsvarande vid en fodertjocklek av 90 um och ett avlyft gr.

Un av 40 um och A" B“wC representerar motsvarande vid en fodertjocklek av 50 um och ett avlvft av 0 um, varvid punkterna A, A' och A" motsvarar drivfrekvensen fl, B, B' och 2" motsvarar írekvensen EZ och C, C' och C" f» LA U* 460 309 7 motsvarar frekvensen f3 (där fl < EZ < f3). R och L representerar resistans- och induktanskomponenter hos detekteringsspolen, när den närmar sig föremålet som skall mätas, och RO och LO när föremålet placeras på obetydligt avstånd från de- motsvarar samma parametrar, tekteringsspolen.

För mätfrekvensen fl uppträder variationen i foder- tjocklek (90 Um -+ 50 um) som A -4 A" och variationen hos avlyftet (O um -+ 40 um) uppträder som A -+ A'.

Kort sagt sker impedansändringarna orsakade av foder- tjockleksvariation och avlyftsvariation vid frekvensen fl i samma riktning (motsatt riktning i figuren), var- igenom de ej kan skiljas från varandra. En ändring av impedansens absolutvärde möjliggör uppskattning av fo- dertjockleken, varvid ett mätfel blir litet, då impe- dansändríngen orsakad av fodertjockleksvariation är tillräckligt stor i förhållande till den orsakad av avlyftsvariationen. Följande problem omöjliggör i själva verket fodertjockleksmätningen. Fig 3 visar förhållandet mellan avlyftet (abskissan) vid zirkoniumröret och impe- dansändringen (ordinatan), som åstadkommas vid drivfrek- vensen l MHz, varvid impedansändringen orsakad av en fodertjockleksvariation av 40 um visas med pilen och det framgår att denna fodertjockleksvariations påverkan på impedansändringen är ungefär lika med den påverkan som en avlyftsvariation av 10 um har på impedansänd- ringen. I detta fall är det i stort sett omöjligt att uppskatta fodertjocklckcn medelst absolutvärdet för impedansändringon. Ur on synvinkel är det nödvändigt att för mätning av fodertjockleken med en noggrannhet av 40 um eller mindre hålla avlvftet mindre än 1 um, varvid en sådan noggrant avlyft med avseende på kännaren i kapsclröret naturligtvis är omöjlig. ' Fodertjockleksmätningen är därför omöjlig för frek- vensen fl: För íickvenseina fz orsakad av fodertjocklekon till sin och F3 däremot skiljer sig impedansñndríwgen 460 bJ '_41 309 8 riktning och är urskiljbar från impedansändringen orsa- kad av avlyftsvariationen. Med andra ord uppträder fo- dertjockleksvariationen (90 um -+ 50 um) som B -+ B" J (C -+ C") för drivfrekvensen fz (f3) och avlvftsvaria- tionen (O um -+ 40 um) uppträder som B -+ B' (C -+ C'). Ãndringarnas riktning skiljer sig från varandra, vari- genom särskiljande av impedansändringen orsakad av fo- dertjoekleksvariationen från impedansändringen orsakad av avlyftsvariationen är möjlig. Ökningen av avlyftet orsakad av impedansändringen riktas naturligtvis mot punkten (0, l) på ordinatan.

Valet av lämplig frekvens möjliggör urskiljande av impedansändringar, som orsakas av avlyftnings- och fodertjockleksvariationerna, varvid ovan nämnda skrift "Material Evaluation" har föreslagit ett förfarande att välja frekvensen, vars fasdifferens 9 i riktning för den tidigare nämnda impedansändringen är beroende av fodertjockleks- och avlvftsvariationen, varvid 6 detekteras medelst nämnda frekvens.

Fig 4 visar principen för metoden enligt ovan, varvid avlvftsvariationens riktning ges av ordinatan l, 92 och 93 komplexa impedansen i tre prov (vart och ett med foder- och varvid ges fasdifferenserna 6 i den Ljockleken tl, t2 eller t3). När en sådan fasvinkel 6, som varierar i beroende av fodertjockleken, mäts och den preliminära kalibreringskurvan användes, är det kat möjligt att erhålla fodertjockleken. Ett fel orsa- av avlyftsvariationen blir mindre jämfört med meto- den att detektera impedansändringens absolutvärde, men när avlyftsvariationen rör sig från punkten D till punk- :en , D', blir fodertjocklekens tl fasskillnad 6 -+ 91' l vilket ger ett fel.

Det är således i princip möjligt att mäta foder- |.... k eken med hjälp av den elektromagnetiska induk- nsmetoden, när en lämplig frekvens väljes, varvid d ansändringen är uppdelbar i avlyftsvariationskompo- 'J a; P anton och fodertjockleksvariationsAompencnLen, och vd LB 460 509 9 det är möjligt att erhålla fodertjoekleken genom mätning av fasskillnaden med avseende på riktningen för den impedansändring som orsakas av avlyftsvariationen, men uppkomsten av ett fel på grund av avlyftsvariationen är oundviklig.

Mätmetoden enligt uppfinningen är avsedd att ge en indikation, som motsvarar fodertjockleken, genom detektering av komponenten i huvudsak vinkelrätt mot riktningen för impedansändringen, som orsakas av av- lyftsvariationen. Det är för noggrann mätning nödvän- digt att den av avlyftsvariationen orsakade impedans- ändringen har annan riktning än den av fodertíockleks- variationen orsakade impedansändringen och att lokus för den förstnämnda impedansändringen företrädesvis är linjär. Fig 5a visar impedansändringstillstàndet vid frekvensen 8 MHz och fig 5b visar motsvarande vid l MHz, varvid riktningen för den av avlyftsvariationen orsakade impedansändringen ges längs axeln Vv (ordinatan) och den av fodertíockleken orsakade impedansändringen ges av vx-axeln (abskissan). Referensen O betecknar en fodertíocklek av 50 um, A betecknar en fodertjoek- lek av 90 um och siffrorna efter bokstäverna betecknar avlvftsvärdet l (O um), 2 (20 um), 3 (40 um), 4 (60 um), 5 (80 um) eller 6 (100 um). En jämförelse mellan figurerna ger att lokus vid frekvensen 8 MHz är linjär, vilket är föredraget eftersom metoden enligt uppfin- ningen utnyttjar koordinaten i Vx-riktningen som infor~ mationen för erhållande av fodortj@ck1eken_ Även vid avlvftningsvariation (siffrorna efter bokstäverna va- rierar) skall Vx-komponenten vara densamma, vilket gör mätningen vid 8 Mhz lämpligare än vid l MHz, Dessutom betecknar pilen från 01 till Al riktningen för den av fodertjoekleksvariationen orsakade impedansändringen. '1 svfte att undersöka ett lämpligt frekvensemràde har den av avlyftsvariationen 60 um orsakade ändringen av vx-komponenten (förhållanden vid ändringar som --» Ä i VX-riktningen), då avlvft .ß _ O , ~-~+ O an: h A , .L 4 J. vnrše"as från 0 till 60 Um, ëstadkommits med hjälv av 460 309 olika frekvenser vid fodertjockleken 70 um (standard- fodertjocklek eller nominell tjocklek). Resultatet visas i fig 6, i vilken vx-komponenten minskar då frekvensen É' ökar, varvid en frekvens av 6 MHz eller mer anses före- dragen. Det lämpliga frekvensområdet beror emellertid på fodertjockleken och inträngningsdjupet, varvid driv- frekvensområdet för w/6 större är 0,5 blir lämpligt, när abskissan normaliseras till W/6 (där W är nominell fodertjocklek)- Frekvensen ökar för reducering av felet, eftersom lokus för impedansändring, som följer på av- lyftsvariationen, blir linjär såsom tidigare nämnts, men när W/6 överskrider värdet l induceras virvelström- men endast i foderskiktets yta, vilket resulterar i en dålig korrelation mellan fodertjockleken och Vx-kom- ponentindikeringen. Följaktligen bör W/6 ligga i omrâ- det 0,5 till 1.

Fig 7 visar förhållandet mellan Vx-komponenten (nomaliserat värde) och fodertjockleken (ett förhållan- de till nominell fodertjocklek), vilket uppnås då W/6 användes som parameter vid Qen nominella fodertjockleken 70 um, varvid det framgår att Vx-komponentindikerings- värdet mättas, när W/6 blir större än l, eftersom foder- tjockleken blir större och därigenom blir olämplig för mätning.

Ovan nämnda data åstadkommos med hjälp av en detek- teringsspole med l mm diameter, vilket är det värde, som väljs för detektering av fodertjocklekens variation runt om röret med hög upplösning, varvid spoldiametern företrä- desvis ligger runt 0,5 till l mm ur tillverkningssynpunkt.

För större avlyftsvariation bör vx-komponenten kor- rigcras med hjälp av avlvftsvärdet, eftersom ett större avlyft reducerar det uppmätta vx-komponentvärdet, även när fodcrtjockleken är likformig. Lokus för impedans- komplexplanet (fodertjocklck 50 um) motsvarande fig ; Sa delas upp i vx- och Vv-komponenterna och åskådlig- göres i Fig 8. Pig 8 visar korrelationen mellan kom- k ponentntsjgnalcn i uvlvftsvaríafionsriktningen (Vv- axeln) mvh komponontutsiqnalen i foderljockleksvarša- 460 309 ll tionsriktningen (vx-axeln), varvid vx-komponenten mäts och det mätta värdet istället för avlyftet korrigerar Vx-komponenten, vilket möfiliggör àstadkommande av en noggrann fodertfiocklek, även när avlyftsvariationen är större.

En utföringsform enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas med hjälp av fig 9. I denna figur rote- ras ett zirkoniumfoderrör 21 runt den geometriska axeln medelst rullar 22. En spole 23 av sondtyp är monterad på en kännarhållare 24 med mindre diameter än rörets 21 innerdiameter, varvid hållaren 24 är monterad på den yttre änden av en stödstâng 25, vilken är koncen- triskt placerad i zirkoniumfoderröret 21 och införd i detta för förflyttning vid lämplig hastighet från ena till andra änden och därigenom avsökning och mät- ning av fodertíockleken pà ett spiralliknande sätt. Hän- visningssiffran 26 betecknar matarrullar för förflytt- ning av stödstängen 25 framåt och bakåt.

Spelen 23 är kopplad till ett impedansmätande in- strument 27, sä att dess uppmätta impedansinformation avläses i en aritmetikenhet 28, vilken också är anord- nad at ge information om fodertjocklekens mätningspo- sition. Med andra ord är en roterande avkodare 29, som är roterbar tillsammans med i en förflyttningszon av stödsLàngen 25 anordnade beröringsrullar, anordnad att avläsa mätningspositionsinformationen i foderrörets 21 längdriktning, vilken information ges av spolen 23, och en roterande avkodare 30 vid en av rullarna 22 är anordnad att avläsa informationen om rotationsläget eller den runtomgáende märningspositionsinformationen för foderröret 21, vilken information ges av spolen 23. Aritmetikenheten 28 beräknar en fodertjocklek vid en insignal från impedansmätningsinstrumentet 27, varvid den beräknade fodertjockleken och positionerna i längd- riktningen och cmkretsriktningen för röret Zl presente- ras i en prosentationsenhet 3l.

Aritmetikenheten 28 bcnandlar data pà följande sätt. Först används ett refervnsexempel med välkänd 460 309 1st 12 fodertjocklek för mätning av impedansvärdet X0, YO (fig ), varvid referensexemplets avlvft varieras för mät- ning av impedansvärdena XL, YL. Värdena X0, Yo, XL, šë YL läses i aritmetikenheten 28 för beräkning av impe- Å dansändringsriktningen (exempelvis en vinkel a till abskissan i det ursprungliga koordinatsvstemet) orsakad av avlyftsvariationen, och koordinatsystemet för ur- o' Yo' keln u och axeln Vx vinkelrätt mot axeln Vy inställes. sprungsvärdena X axeln vx längs en sida med vin- Vx-komponenten i Vx-Vv-koordinatsystemet, som är bero- ende av det föremál som skall mätas och som erhålles från impedansmätningsinstrumentet 27, omvandlas till fo- dertjoekleken. När avlvftsvariationen är större behöver Vy-komponenten naturligtvis endast åstadkommas för kor- rigering av Vx-komponenten. Stödstångens 25 rörelse och rörets Zl rotation möiliggör naturligtvis fodertjock- leksmätning över rörets 2l hela längd och omkrets.

Nedan fölfier en beskrivning av en apparat i prak- tisk användning för mätmetoden enligt uppfinningen, vilken apparat möjliggör mätning med mindre fel och enkel koordinattransformation. É Pig ll visar schematiskt ett exempel på apparaten enligt uppfinningen, i vilken ett par skenor 41 är lag- da på stommen och en rörlig transportkärra 42 är för- flyttbar på skenorna 4l åt vänster och åt höger i figu- ren med hjälp av en pulsmotor 44, som styrs av aritme- tikenheten 28 och matas från en kraftkälla 43.

Transportkärran 42 uppbär ett impedansmätningsin- strument 27 och ena änden av en ihålig avsökningsstàng 46, på vilken en spole 48 är monterad, varvid avsök- ningsstângen 46 sträcker sig i kärrans 42 rörelserikt- ning med andra ord i skenornas 41 riktning och är stelt fäst på kärran 42 på två olika ställen i dennas längd- riktning medelst fästen 45.

På den vttre änden av avsökningsstângen 46 är en spolhållare 47 med pelarlik farm och något mindre dia- meter än ett foderrör 21, som utgör det föremål som Fvra satser med säwll mätas, konceniriskt monterad. 460 309 13 spolar 48 (varje sådan sats innehåller exempelvis två spolar) är anordnade vid skilda axiella positioner på spolhâllaren 47 och sträcker sig parallellt med hål- larens 47 radialriktning samt är placerade nära dennas periferi. Spolsatserna 48 är åtskilda 900 i omkrets- led för hàllaren 47 och separerade från varandra medelst en skiljevägg 47a av elektromagnetiskt skärmmaterial för eliminering av den elektromagnetiska inverkan från de andra spolarna 48.

Varje spole 48 och impedansmätningsinstrumentet 27 är ansluten till en kabel 49, som sträcker sig genom avsökningsstángen 46 och uppbäres stationärt medelst uttag vid avsökningsstången 46 och impedansmätningsin- strumentet 27, så att en icke visad strömställare pà impedansmätningsinstrumentet 27 kan åstadkomma sekven- tiel] och repeterad mätning av impedansen i varje spole 48 och varvid strömställaren styrs av aritmetikenheten 28.

Mellan spolhâllaren 47 och fästet 45, 45 är infö- ringsstyrelement 46a, 46a, som vart och ett har en kort, pelarliknandc form och är krökt i båda ändar, fästa på avsökningsstàngen 46. Foderröret 21 är fäst vid ske- nornas 41 ena ändar koncentriskt med avsökningsstången 46 och spolhållaren 47, som införes i röret från dettas öppning vid kärran 42 och förflyttas tillsammans med kärran 42 i riktning mot rörets andra öppning med hjälp av pulsmotorn 44. vid ändarna av skenorna 41 vid fast- sättningssidan av röret 21 finns en stationär stomme 50 för fixering av referensrör 51 och 52 koncentriskt med avsökningsstången 46, spolhâ.laren 47 och foderröret 21, varvid stommen 50 i ena änden på den för kärran 42 avsedda sidan har ett trumpetformat styrrör 53 för styrning av spolhållaren 47 in i referensrören 51 och 52. Referensrören 51 och 52 har samma nominell foder- tjocklek som foderröret 21, som skall mätas, men har innerdiametrar. röret 5l och fo- skilda Exempelvis har derröret 21 lika innerdiameter och röret 52 något större 460 309 14 innerdiameter än rören 51 och 21. Dessutom visar en presentationsenhet 31 mätresultaten.

Nedan följer beräkningsgången i aritmetikenheten 28 under hänvisning till flödesschemat i fig l2. vid avgivande av en ordersignal till aritmetikenhe- ten 28 för start av mätningen efter det att referens- rören 51, 52 och foderröret 21, som skall mätas, satts fast, förflyttas kärran 42 och spolhàllaren 47, som är undanförda åt vänster i fig ll, åt höger en förbe- stämd sträcka, så att spolhâllaren 47 placeras inuti referensröret 51. Aritmetikenheten 28 avläser impedans- värdena i utsignalen från den förbestämda spolen (eller signalerna från alla spolarna) med hjälp av impedans- mätningsinstrumentet 27.

Impedansen i kabeln 49 mellan impedansmätningsin- strumentet och spolen 48 har tidigare inställts i arit~ metikenheten 28 och användes för att utföra korrigerings- beräkning för åstadkommande av den verkliga komplexa impedansen hos spolen 48 och därigenom beräkna den kom- plexa impedansen XO, YO. _ Därnäst styr aritmetikenheten 28 pulsmotorn 44 för förflyttning av spolhàllaren 47 en viss sträcka in i referensröret 52, så att inläsningen av det upp- mätta värdet från impedansmätningsinstrumentet 27 och korrigeringsberäkningen av kabelimpedansen utföres sam- K) LH tidigt med det ovan nämnda, vid vilken tidpunkt den komplexa impedansen XL, YL beräknas. En skillnad mellan de båda impedanserna orsakas av en skillnad i innerdia- meter hos referensrören 51 och 52.

Härnäst beräknar aritmetikenheten 28 en vinkel a för vridning av koordinatsystemet i beroende av de båda impcdanserna.

Efter fullbordande av denna preparering styr arit- mctikonhetcn 28 pulsmotorn 44 för införing av spolhål- laren 47 i fodorrörot 21 och förflyttar denna Sekventi- L-J 'J I Hllt åt höger. Aritmotikcnhctcn 28 avlëscr dc uppmätta a ím'ed nsvärdena för fyra spolar 48 varje gång pulsmotorn KO :a 460 309 44 förflyttas de förbestämda stegen, utför korrigerings- beräkning av kabelimpedansen och beräknar Vv (impedans- ändringsriktningen orsakad av avlyftsvariationen) och Vx-komponenten (riktningen vinkelrätt mot Vy). Vy-kom- ponenten jämföres med referensvärdet A för bestämning av huruvida korrigering av stor avlyftning är nödvän- dig, varvid fodertjockleksberäkningen pà basis av Vx-kom- ponenten utföres på basis av preliminärt givna data, när Vy-komponenten är mindre än A. När Vy-komponenten är större än A korrigeras Vx-komponenten med de preli- minärt givna data, varvid fodertjockleken beräknas på basis av de korrigerade värdena.

Den således beräknade fodertjockleken presenteras i presentationsenheten 31 med hjälp av en signal för drivning av pulsmotorn 44 och utsignal från aritmetik- enheten 28 i beroende av den axiella mätpositionen på foderröret 21.

När en sådan apparat användes är positionen för kabeln 49 och dennas relativa position till avsöknings- stången 46 inte ändringsbara oberoende av positionen För spolen 48 eller dennas mätposition, eftersom impe- dansmätningsinstrumentet 27 rör sig integrerat med spo- Iarna 48, varvid kabelimpedansen hålles konstant, och dessutom skall kabelimpedansen korrigeras för undvikan- de av fel på grund av denna.

Följaktligen är apparatkonstruktionen enligt upp- finningen mer effektiv genom att ingen kabelimpedans- ändring förekommer och genom förbättrad noggrannhet qämfört med konstruktionen med en kabelbärare och fixe- ring av impedansmätningsinstrumentet 27 vid sidan av kärran 42.

Pig 13 visar resultatet vid drivfrekvensen 8 MHz och W/ö = 0,62 och åskådliggör förhållandet mellan de uppmätta värdena (abskissan) för fodertjockleken och vx-komp_nentindikcringen (ordinatnn), varvid det fram- cär att föreliggande uppfinning ger neggrannheten 45 nm_ Dessutom användes sådant data för Omvandling från Vx-kom- 460 309 16 ponentindikering till fodertjockleken med hjälp av arit- metikenheten 28.

Såsom framgått ovan påverkas fodertjockleksmätvär- dena vid metoden enligt föreliggande uppfinning ej av avlyftsvariationen eller av den totala tjockleken (in- V kluderande zirkoniumlegeringsröret av basmetall) och det finns ett proportionellt förhållande mellan foder- tjockleksvariationen och variationen av spolimpedan- sens Vx-komponent inom det mätomràde som är nödvändigt för praktisk användning, varigenom en epokgörande mät- ning av zirkoniumfodertjockleken möjliggöres.

Claims (6)

10 20 460 509 17 PATENTKRAV

1. l. Sätt att mäta tjockleken av ett zirkoniumfoder (]3a) på insidan av ett zirkoniumlegeringsrör (13, 21), 12, 23, 48), som är formad för placering av sin axiella ände mitt k ä n n e t e c k n a t av att en spole (ll, för rörets inneryta, införes i röret; att spolen exite- ras medelst en frekvens, som väljes på basis av en nomi- nell fodertjocklek och ett inträngningsdjup för en virvel- ström, som alstras pà rörets inneryta genom excitationen, att en impedanskomponent i riktning för ändring av spolens komplexa impedans, Vilken ändring orsakas av en variation av avlyftet mellan spolen och rörets inneryta, och en impedanskomponent i riktning väsentligen vinkelrätt mot den nämnda ändrinqsriktningen, detekteras; och att den senare impodanskomøonenten korrigeras med den förra imoednnskomoonenten, varvid fodertjockleken erhålles på orundval av de korrigerade värdena.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att frekvensen ingår i ett intervall som upnfvller följande villkor: 0,5 á W/6 5 1, där W är nominell fodertjocklek (m) och 6 är intränqninqs- dimper för virvelströmmen (m).

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att spolen placeras mitt för ett referensföremål motsvarande det föremål som skall mätas för mätninq av referensföremålets komplexa impedans; och att spolen därefter placeras mitt för referensföremålet eller en referensföremålsekvivalent i det tillstànd då avlyftet mellan spolen och referensföremålet skiljer sig från avlyftor under den tidigare mätningen, varvid snolens komnleva imnedans mätes, varvid impedansändrinasrikt- nlnoen erhålles med hjälp av båda märvärdena. I

4. Anordning för mätning av en tjocklek hos ett níumfoder ílïal pà insidan av ett zi'koniumleoeringsrör zirko~ 460 509 '10 15 20 18 k ä n n e t e c k n a d av en avsöknings- 2 (13, 21), stång (25, 46), som är införbar i röret (2l); en spol- hållare (24, 47), som är monterad pá avsökningsstángen vid dennas yttersta ände; en eller flera spolar (23, 48), som uppbäres på spolhâllaren, varvid en axiell ände av varje spole står mitt för rörets inre periferiyta; en rörlig stödstomme (42), som uppbär avsökningsstången vid dennas rotände och som flyttar avsökningsstången axiellt; ett impedansmätningsínstrument (27) för spolarna, vilket är anordnat vid den rörliga stödstommen; och en aritmetikenhet (28) för beräkning av komponenten i den speciella riktningen för den medelst impedans- mätningsinstrumentet mätta, komplexa impedansen.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e C k n a d av att impedansmätningsinstrumentet är kopplat till spolarna (23, 48) medelst en kabel; och att aritmetik- enheten (28) korrigerar mätresultaten för impedansmät- ningsínstrumentet (27) med hjälp av kabelimpedansen.

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n c t e C k - n a d av att ett referensrör (51, 52) för bestämning av nämnda komponent i den speciella riktningen är place- rat i en förflyttningszon för spolen (48) ut ur röret. 'Il