SE527091C2 - Metod och anordning för beröringsfri mätning av tjocklek och elektriska ledningsförmåga hos ett mätobjekt - Google Patents

Description

.I O III Q O OC 0 O OI O Q CIO Ü Q I I Q OO 10 15 20 30 r1^*~-7.;*“ x. ._ y: f-»w :nu Hat. 41: 2.1.1 šfåišfi tillverkningsprocesserna kunna styra slutprodukterna till önskad kvalitet är det av stor vikt att den kontinuerliga mätningen av olika storheter/parametrar av produkten är korrekt och pålitlig. Speciellt gäller detta vid tillverk- ningen av plàt eller band, där t.ex. tjockleken är av vital betydelse. De tekniker som används idag sàsom t.ex. ljus- baserade tekniker, stràlningsbaserade tekniker och tekniker med mekanisk kontakt, är ofta känsliga för störningar i omgivningen och för det mätta materialets sammansättning.

Kända metoder är därför inte lämpliga att använda när högsta materialkvalitet eftersträvas. En ny grundläggande mätteknik som inte har dessa svagheter är därför nödvändig att pàvisa.

Teknikens ståndpunkt Induktiv mätteknik har sedan länge föreslagits som möjlig mätteknik för mätning av dimensioner och egenskaper hos metaller. De äldsta patentsökta metoderna inom omradet dateras redan sà tidigt som kring 1920. Denna teknik blev aldrig riktigt industriellt accepterad och tillämpad dà mätningen av ett objekts tjocklek påverkades alltför mycket av materialets sammansättning.

Det var först genom den teknik som beskrivs i US 5059902 och SE 517293 som mätframgàngarna kom och tekniken blev industri- ellt accepterad och tillämpad. Med den nya tekniken kunde industriellt användbara och framgångsrika mätanordningar konstrueras. Dessa mätanordningar löste de svagheter som tidigare mätteknik varit behäftad med.

OI OI nn 09 I 0 o O n nano nan o 00 I 0 I 000 I 10 15 20 25 30 527 091 En nackdel med denna nya teknik har dock varit att den inte kunnat användas för mätning på mycket tunna plåtar, såsom exempelvis metallfolie. Detta är en väsentlig nackdel eftersom en industriell mätteknik bör vara generellt användbar och kunna mäta plåtar med olika tjocklekar och med olika materialegenskaper.

Ett annat känt förfarande för beröringsfri mätning av tjockleken hos en plåt är att bestråla plåten med radioaktiv strålning eller med röntgenstrålning och sedan mäta strål- ningsabsorptionen hos plåten. Denna absorption är beroende av bl.a. tjockleken hos plåten och utgör ett primärt mätvärde för dess tjocklek. Mätvärdet påverkas dock även av materialets sammansättning, varför noggrannheten i mätningen inte blir tillräckligt bra.

Det är också tidigare känt att mäta tjockleken hos ett band eller en plåt hos ett elektriskt ledande material med elektriska induktionsmetoder. Man låter därvid en eller flera sändarspolar alstra ett tidsvarierande magnetfält som bringas att tränga in i det elektriskt ledande materialet och där inducera en ström. Denna ström alstrar i sin tur ett magnet- fält som inducerar en spänning i en eller flera mottagar- spolar. Den inducerade spänningen används, efter någon signal- behandling, som ett mått på tjockleken.

De för ändamålet mest lämpade och därmed i praktiska sammanhang mest använda förfarandena och anordningarna baserar sig på användning av den tidsvariation som erhålls när ström till sändarspolarna stängs av plötsligt, exempelvis i ett steg. Detta sätt att åstadkomma tidsvariation har visat sig ge praktiskt användbara metoder och anordningar i en väsentligt 00 0000 00 0000 00 0 0 0 0 0 00; 0 0 0 00 00 10 15 20 25 30 527 091 9š7f§Éà QÉ?¿3fïJR högre grad än den teknik, baserad pà sinusformad tidsvaria- tion, som tidigare var den allmänt använda.

Det förfarande som beskrivs i US 5059902 har visat sig fungera väl i manga mätsammanhang där mätning pà elektriskt ledande material eftersträvats. Men vid mätning pà plàt eller band har det visat sig att de högsta kraven pà mätnoggrannhet inte kunnat uppnås. Mätning vid flera tidpunkter, och beräkningar baserade pà dessa mätvärden, ger för stora sammanlagda fel.

I SE 517293 beskrivs en sàdan metod som baseras pà en plötsligt avstängd ström till sändarspolen. Denna metod har löst mätproblemet genom att huvudsakligen en mätning under en viss given tidsperiod direkt ger plàtens eller bandet tjocklek, utan inverkan fràn andra varierande parametrar.

Denna metod har inneburit ett industriellt genombrott för tillverkning av metallplàt. Man har i och med denna teknik kunnat mäta tjocklek utan inverkan fran materialparametrar, som när man använder röntgen/x-ray eller isotopteknik. Man fàr ingen störande inverkan fràn mätomràdets sammansättning, dvs. luftens sammansättning, omgivningens eller materialets temperatur, olja och smuts, som när man använder x-ray, isotop eller optisk mätning. Ända sker mätningen kontakt- eller beröringsfritt.

Ett problem är dock att tekniken inte kan användas vid mätning pà mycket tunna plàtar och band. Vid denna typ av mätning tränger magnetfältet mycket snabbt in till plàtens eller bandets centrum och större delen av denna inträngning sker under en initial tidsperiod. Dà den egentliga mätningen skall göras, dvs under en nàgot senare tidsperiod, har effekten av OO 00 0000 01 0000 00 I 00 0 0 0 n 0 0000 000 O I I n 000 O I O I OO II 00 10 15 20 25 30 527 091 ¥š7ï$Éfi~Û3?RÉLÄšR förändringen redan upphört och något användbart mätvärde erhålls inte.

Att inte kunna mäta på tunna plåtar och band innebär att användbarheten av metoden minskar betydligt, eftersom samma användare av metoden oftast vill kunna använda mätanordninge på såväl tjocka som tunna plåtar. Annan teknik måste alltså införskaffas och användas parallellt vilket innebär merkostnader etc.

Med dagens teknik för kontaktfri mätning på tunn plåt, såsom röntgenstrålning och radioaktiva metoder, kan plåt inte mätas materialoberoende, mätningen måste anpassas/justeras med hänsyn till det mätta materialets sammansättning. Vidare påverkas mätningen av annat än plåten i mätområdet, såsom av olja, vatten, luft och andra föroreningar. Dessa problem i existerande teknik utgör allvarliga problem som begränsar kända teknikers pålitlighet och därmed deras användbarhet.

Uppfinningens ändamål och viktigaste kännetecken Ett viktigt problem som behöver lösas är att tidigare kända mätmetoder och anordningar inte kan användas för mätning av tunna eller mycket tunna plåtar såsom t.ex. metallfolie.

Tidigare märanordningar och metoder har inte kunnat uppnå kraven på mätnoggrannhet, inte ens då man använt induktiva metoder. Beräkningar baserade på sådana mätvärden har lett till för stora fel. nu IIII nu :Inn co i IQ I 0 0 0 0 00 0 I I c club un; I 0 I O I!! I 10 15 20 25 30 Ett ytterligare problem med känd teknik är att mätning av t.ex. en produkts tjocklek paverkas av mätobjektets material- sammansättning.

Ytterligare ett problem är att olika metoder och mätanord- ningar mäste användas parallellt idag för att utföra mätningar pà bàde tunna och tjocka plàtar.

Ett viktigt problem att lösa för att fä ett riktigt genombrott för den nya tekniken är att àstadkomma en mätmetod och mät- anordning som har likartad grundteknik för mätning av bàde tjocka och tunna material.

Ytterligare problem är att tillverkning av band och plàt är en kraftkrävande process och i samband med olyckor finns alltid risk att mätare, skadas eller slàs som tjockleksmätare, sönder. Det är därför viktigt att mätanordningarna är enkla, billiga och robusta. Ändamàlet med föreliggande uppfinning är att àstadkomma en metod och en anordning som löser ovan angivna problem och som använder sig av induktiv mätning av plàttjocklek och elektrisk ledningsförmàga hos tunna band eller tunn plát av elektriskt ledande material.

Ytterligare ett ändamål med föreliggande uppfinning är att àstadkomma en mätning av plàttjocklek som kan utföras med de anordningar som redan används för att àstadkomma mätning av plàttjocklek pà tjockare band eller plàt. Inte heller mätobjektets läge vid mätningen skall påverka mätnoggrannheten negativt.

OO 0 5000 000 O O O 010 to 10 15 20 25 30 Detta àstadkommes enligt föreliggande uppfinning genom - placering av en sändarspole 3 pà ena sidan av mätobjektet 5, - placering av en mottagarspole 7 pà andra, motsatta, sidan av mätobjektet 5, - alstring av ett magnetfält i sändarspolen 3, - plötslig förändring av det i sändarspolen 3 alstrade magnetfältet, - detektering av den i mottagarspolen 7 inducerade spänningen Sl, - bestämning av den tidsperiod Ta som förflyter fràn tidpunkten tO för magnetfältets förändring i sändarspolen 3 fram till tidpunkten tl dà en spänning börjar induceras i mottagarspolen 7, - bestämning av den i mottagarspolen 7 inducerade spänningens maximala storlek Slmax, och utifràn erhållna mätvärden beräkning av mätobjektets 5 tjocklek och/eller elektriska ledningsförmàga.

En uppfinningsenlig mätanordning innefattar - att sändarspolen 3 är anordnad att alstra ett förändrings- bart magnetfält, - att mottagarspolen 7 är anordnad att alstra en spänning S1 när den utsätts för en magnetfältsförändring, - att en styrkrets l är anordnad att initiera en plötslig förändring av magnetfältet i sändarspolen 3, - att medel lO,ll,l2,l3 är anordnade att bestämma tidpunkten tl för magnetfältets genomträngning av mätobjektet 5 och därmed tidsperioden Ta, - att medel l3 är anordnade att detektera den i mottagarspolen 7 maximalt inducerade spänningen Slmax, och att medel 13 är anordnade att ur dessa värden beräkna mätobjektets 5 tjocklek eller elektriska ledningsförmàga. 00 0 0 0000 000 O I 00 0 00 CI O I I 0 0 000 0000 00 0000 00 0000 00 A 0 0 I O 0 10 15 20 25 30 Med andra ord mäts den inducerade spänningens tidsförlopp i mottagarspolen efter en plötslig avstängning av strömmatningen till sändarspolen och dessa mätvärden används i en beräkning där plàtens tjocklek kan bestämmas utan att plàtens övriga egenskaper inverkar. Enligt uppfinningen utförs detta alltsa väsentligen genom att ur spänningens tidsförlopp beräkna en tid dä magnetfältetsförändringen, härrörande fràn den plö- tsliga avstängningen av strömmatning i sändarspolen, börjar tränga igenom platen och genom att ocksà ur spänningens tids- förlopp mäta den inducerade spänningen efter det att fältför~ ändringen trängt igenom plàten och att sedan använda förhàll- andet mellan denna beräknade tid och den uppmätta spänningen som ett primärt màtt pà plàtens tjocklek.

Föreliggande uppfinning löser därmed problemet att göra den magnetiska mättekniken generellt användbar. En användare av tekniken enligt SE 517 293 behöver inte helt byta grundteknik dà plat med tunn tjocklek skall mätas. Uppfinningen gör att mätningen för tunn plät kan utföras med samma typ av utrustning och metod.

Uppfinningen möjliggör mätning med nàgra fà, ytterst enkla komponenter, som inte heller är känsliga för mekanisk àverkan och sönderslagning. Utrustningen innehåller enkla spolar och nägra fä enkla elektriska/elektroniska standardkomponenter.

Utrustningen kan därför med fördel integreras med en tjock- leksmätare för tjockare plàt enligt känd teknik. Det är till och med möjligt att använda vissa av komponenterna, men pà skilda sätt, gemensamt i bàda mätanordningarna.

OI 0 O Oc nu I 0 cool 000 10 15 20 25 30 i 527 091 f i Kort beskrivning av bifogade ritningsfigurer Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bifogade ritningar.

Figur 1 visar ett elektroniskt kretsschema över en uppfinningsenlig mätutrustning.

Figur 2A-E visar fem olika signaldiagram där signalvärden vid olika tidpunkter framgàr.

Figur 3 visar en alternativ lösning av en uppfinningsenlig mätutrustning där strömriktningen genom sändarspolen växelvis ändras.

Figur 4 visar ett flödesschema över en uppfinningsenlig metod.

Beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen I figur l visas ett uppfinningsenligt kretsschema för mätning av tjocklek och ledningsförmàga hos ett föremàl eller mätobjekt 5 och dess elektriska egenskaper. Mätobjektet 5, här i form av en plàt, placeras mellan en sändarspole 3 och en mottagarspole 7.

Sändarspolen 3 matas under en första tidsperiod T1 med en i huvudsak konstant ström i som kommer fràn en strömkälla 4 via en transistor 2. Transistorn 2 styrs av en signal Scl fràn en styrkrets l.

Under en första tidsperiod Tl, en strömmatningsperiod, leder transistorn 2 ström fràn strömkällan 4 till sändarspolen 3 och vidare till jord Gnd. Direkt efter denna strömmatningsperiod o ll I! CO I O 1 I I C000 Ill I I O O Ina Olai 00 I! Dolt Oo 0090 OI I O O O O O l I O I O 00 Oo 10 15 20 25 30 Tl avbryts strömmen till sändarspolen 3 genom att transistorn 2 stänger. Ett motstànd 6 över sändarspolen 3 tjänar som urladdningsmotstànd i samband med strömavbrottet.

Detta motstànd 6 tillsammans med sändarspolens 3 induktans bestämmer sändarspolens 3 avslagstid.

Platen 5, vars tjocklek eller elektriska ledningsförmàga skall mätas, placeras i närheten av sändarspolen 3, sa att plàten 5 pâverkas av det fràn sändarspolen 3 genererade magnetfältet.

Pà andra sidan om denna plàt 5 är en mottagarspole 7 anordnad pà ett sàdant avstànd frán sändarspolen 3 att den pàverkas av sändarspolens 3 magnetfält.

Mottagarspolen 7 är med sin ena anslutning kopplad till jord, Gnd och med sin andra anslutning kopplad till en spännings- förstärkare 9 och över mottagarspolen 7 är ocksa ett urladd- ningsmotstànd 8 placerat. Spänningsförstärkaren 9 transfor- merar den inducerade spänningsnivàn S1 över mottagarspolen 7 till en lämplig nivà för integratorkretsen 10. I denna inte- gratorkrets l0 integreras spänningen fràn förstärkaren 9 fràn den tidpunkt tl da matningen via transistorn 2 avbryts och framàt i tiden. Styrningen av integratorkretsen 10 utförs av (tids-) styrkretsen l via en signal Sc2. Den integrerade signalen S2 leds till tvà parallella ”Sample and Hold” eller S/H-kretsar ll,l2 där den integrerade signalens S2 värde vid tvà olika tidpunkter, bestämda av styrsignaler Sc3 och Sc4 fràn styrkretsen l, bestämmes som tva olika spänningsnivàer S3,S4.

De stabila spänningarna S3 och S4 kan nu användas som utgàngs- värden för beräkning av sàväl plàtens tjocklek som dess elek- I OO OO OO 0 0 0 0 0 0000 uno I O O I QIO 0000 00 10 15 20 25 30 -.>::f.:-' -;:.-;'L _ .sz tara: ' --- - - - - - HH' -g g 527 091 m:ü§ffi.:f :f » ...H -. f an; z : z 0,' ' _' : . ll triska ledningsförmàga. Detta göres i en beräkningskrets l3, som i t.ex. kan vara en subtraktionsförstärkare, en processor, en dator eller liknande. Beräkningskretsen 13 presenterar slutresultatet i form av en utsignal till en dator eller liknande eller helt enkelt ett värde som visas i en presentationsenhet 14.

Figur 2A-E illustrerar exempeldiagram pà de olika signaler som förekommer i en mätutrustning enligt figur l. Fem olika diagram A~E visas där i varje diagram den horisontella axeln visar tiden och den vertikala axeln visar ström alternativt spänningsnivàer. En styrsignal Scl bringar, som nämnts, transistorn 2 under en tidsperiod Tl att öppna och lata ström passera genom sändarspolen 3. Tidsperioden Tl är sä läng att väsentligen alla förändringar i magnetfältet, alstrat av sändarspolen 3, beroende av förändringar i strömmen i, har upphört. I diagrammen i figur 2 anses tidsperioden Tl pàbörjad redan före den tid som visas i diagrammen.

Vid tidpunkten t0 bringas transistorn 2 att stänga av strömmen genom sändarspolen 3. Strömmen genom sändarspolen 3 i, framgàr av diagrammet A. Den förändring i magnetfältet alstrat av sändarspolen 3 som blir en konsekvens av förändringen av strömmatningen tränger sà småningom igenom plàten 5 och förändringen av magnetfältet kring mottagarspolen 7 inducerar en spänning Sl i mottagarspolen 7. Den pà detta sätt inducerade spänningen Sl visas i diagrammet B i figur 2.

Endast tidsförändringen under tidpunkterna tO till t4 är av primärt intresse dà det är under denna tidsperiod som mätning- en av de aktuella parametrarna sker. Vid tidpunkten t0 sker först ingen fältförändring vid mottagarspolen 7, beroende pà O OO II OO O Û O l I 0000 000 0 I i I 040 0000 On 00 0000 to 00 0 0 10 15 20 25 30 att det tar viss tid för fältförändringen fràn sändarspolen 3 att tränga igenom mätobjektet, plàten 5. Frànvaron av fältför- ändring över mottagarspolen 7 gör alltsà att den inducerade spänningen i mottagarspolen 7 initialt vid tidpunkten tO är noll.

Efter en tidsperiod Ta, frän tidpunkten t0 da strömmen i sändarspolen 3 stängts av, har magnetfältsförändringen trängt igenom plåten 5 och därvid förändras även magnetfältet i och kring mottagarspolen 7, vilket i sin tur ger upphov till en inducerad spänning i mottagarspolen 7. Fältförändringen i mottagarspolen 7 och därmed spänningen över mottagarspolen 7 Sl när efter kort tid ett maximalt värde Slmax för att därefter med tiden sakta avta.

Signalen S1 förstärks i förstärkarkretsen 9 och integreras i integratorkretsen 10 till en signal S2. Signalens S2 föränd- ring över tiden visas i diagrammet i figur 2C.

Integratorkretsen 10 är nollställd under den tidsperiod Tl dà sändarspolen 3 strömmatas och integrerar inkommande signal- spänning S1 först fràn tidpunkten tO och framàt. Vid en tid- punkt t4, dä signalvärden S3,S4 mätts vid tvà olika tidpunkter t2, t3 och lagrats i S/H-kretsarna 11,12 nollställs integra- torkretsen lO av styrkretsen 1.

I diagrammet i figur 2D visas spänningssignalen S3 som detek- terats vid tidpunkten t2. S/H-kretsen ll styrs av styrsignalen Sc3 fràn styrkretsen 1 pà ett sàdant sätt att det värde spänn- ingssignalen S2 har vid tidpunkten t2 fasthàlles av S/H- kretsen. Den spänningssignal som kommer ut fràn denna S/H- 10 15 20 25 30 527 091 ga får; 11 :fat-ß :i :_ i: a _11: 13 krets ll när förloppet avslutats, dvs efter tidpunkten t4, representerar alltsa signalförhàllandet vid tidpunkten t2.

Pà motsvarande sätt representerar diagrammet i figur 2E den spänningssignal som detekteras av S/H-kretsen 12 och som representerar den integrerade signalens S2 storlek vid tidpunkten t3.

Därmed har en sekvens av matning av en sändarspole 3 och mätning vid en mottagarspole 7 beskrivits. Vid praktisk användning av denna metod och anordning upprepas denna sekvens regelbundet. Därvid kommer utsignalerna fràn S/H- kretsarna 11,12 inte att vara noll under tidsperioden T1 och fram till tidpunkterna t2 och t3. Istället kommer signalvärdena fran föregående sekvens att finnas kvar under denna tid.

Enligt uppfinningen väljs tidpunkten t2 pà ett sàdant sätt att magnetfältets förändring väl hunnit tränga igenom, efter tidsperioden Ta, men före det att signalen S1 fràn mottagar- spolen, har hunnit sjunka avsevärt fràn sitt maximala värde.

Tidsperioden Ta kan antingen bestämmas genom att mäta när spänningssignalen i mottagarspolen 7 har ett värde större än noll för första gången eller genom att använda mätningar och beräkningar fràn ett tidigare mättillfälle.

Tidsperioden Ta kan även beräknas ur relationen; Ta = Konstantl x (Plàttjockleken)2 x Y där Y är plàtens elektriska ledningsförmàga. l II CO I O O O 0 I oc; 000! I O! I I O OQO I I I 0 00 O; Intl Oc Oil O I O I O o 0 0 0 I O I I I O O I ln 00 oo I 10 15 20 25 30 527 091 l4 Konstantl är en allmängiltig konstant som antingen kan beräknas med fältteori eller mätas upp i ett känt fall. Vid praktisk användning av denna beräkningsformel användes till att börja med uppskattade värden pä plàttjocklek och elektrisk ledningsförmága. Därefter väljs t2 sä att tidsperioden tl till t2 med betryggande marginal är större än detta Ta värde.

Typiskt väljs t2 sà att tidsperioden blir dubbelt sä läng som Ta men anordningen fungerar väl även med val av t2 sà att tidsperioden blir mellan 1,2 x Ta och upp till läng tid efter Ta, exempelvis 10 gånger längre tid. En konsekvens av detta blir att Ta endast behöver uppskattas grovt för bestämmning av t2 och t3, vilket väsentligen underlätta användningen av uppfinningen.

Som exempel kan nämnas att om plàttjockleken anges i mm, ledningsförmagan i l/Ohm/m och tiden i mikrosekunder sà är Konstantl ungefär 2 x lO"5.

Tidpunkten t2 väljs vidare sä att den inträffar inom tidsper- ioden Tb, en tidsperiod efter vilken Sl fortfarande ligger nära sitt maximala värde Slmax. Med att Sl ligger nära avses här att signalvärdet ej sjunkit mer än 10%. De bästa resul- taten vid användning av anordningen enligt uppfinningen er- hàlls om Tb är en tidsperiod av sàdan längd att signalvärdet S1 endast sjunkit ytterst lite fràn sitt maximala värde, till exempel 2% vid slutet av perioden. Även i det fall att signalvärdet mätes vid en tidpunkt när det sjunkit under Slmax kan ett riktigt värde pà Slmax beräknas med tillräcklig noggrannhet. En justering av de uppmätta värdena vid t2 respektive t3 kan erhàllas genom; IQ O IÛIO CCI I I OO O OI 00 0 0 I 0 O O III 'ICO I I I C00 O O O I O 'I OI ll 00 I O l 00 0000 00 0000 00 I Ö i O I I O Q I I I I 01 0 10 15 20 25 ~@@«.»@l@k S21 091 äff 15 1- l-zwwnstanffiss konstant2 l-J1-2*konstant2*S4 konstant2 Slmax = S4just -S3just I3-I2 S3just= S4just = Konstant2 är därvid en fundamental konstant som kan beräknas eller uppmätas i ett fall med känt mätobjekt 5. Beräkningen av S3just och S4just kan förfinas ytterligare och pà sà sätt göra det möjligt att mäta även när signalvärdet sjunkigt mer än lO %, men innanför dessa 10% är ovanstående justering tillräcklig.

Tidpunkten t3 väljs så att den ligger efter tidpunkten t2 men ända före det att signalen S1 hunnit sjunka alltför mycket fràn Slmax. Erfarenhetsmässigt har det visat sig lämpligt att förlägga tidpunkten t3 ungefär dubbelt sà làngt fràn tl som t2.

I den ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen har strömmatningen till sändarspolen 3 avbrutits. Uppfinningen är dock inte begränsad till en sàdan förändring av strömmatning- en, utan uppfinningen kan fàs att fungera även med andra plötsliga förändringar fràn ett konstant strömvärde till ett annat. En total avstängning av strömmen, fràn ett konstant strömvärde ner till noll, är oftast att föredra inte minst för att det är tekniskt lättare att snabbt stänga av en ström helt med en transistor än att snabbt slà till en ström eller att snabbt ändra en ström fràn ett värde till ett annat. 0 00 00 0 0 0 0 0 0 000 0000 00 0000 00 0000 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 00 00 00 00 10 15 20 25 30 527 091 16 Genomträngningsperiodens (Ta) längd beräknas enligt uppfinn- ingen genom att betrakta spänningen S2 som en linjär funktion av tiden i omrâdet kring t2 och t3 och sedan med hjälp av signalvärdena S3 och S4 vid t2 och t3 beräkna denna funktions tidsvärde när signalen är noll (0). Likaledes beräkna Slmax som denna funktions lutning. Alternativt användes S3just och S4just för denna beräkning i det fall att signalen S har sjunkit avsevärt i relation till Slmax. Objektets tjocklek kan sedan beräknas som produkten av Slmax och Ta.

De tvà signalvärdena S3,S4 som erhàlls fràn S/H-kretsarna 10,11, eller alternativt de beräknade värdena S3just, S4just, användes för att pà ett entydigt sätt beräkna värden pà mätob- jektets, plàtens 5, tjocklek och elektrisk ledningsförmàga.

Detta utförs i beräkningskretsen 13 genom att beräkna tjock- leken och den elektriska ledningsförmàgan Y ur algoritmen; Plàttjocklek = Konstant3 x(S3 x t3-S4 x t2)/(t3~t4) Y = Konstant 4 / ((S4 - S3) x (S3 x t3 - S4 x t2)) Konstant3 och Konstant4 bestämmes genom mätning pà plàt med känd tjocklek och med känd elektrisk ledningsförmàga. Detta beräkningsätt har visat sig fungera väl när tiderna t2 och t3 kan väljas sà att de bada kommer att ligga nära det maximala värdet Slmax pà signalen Sl. Det kan dock vara svart att i ett praktiskt fall välja t2 och t3 pà detta sätt, beroende pà att man i förväg inte känner till var i tiden detta maximivärde ligger.

Enligt ett alternativt förfarande enligt uppfinningen kan man också utgà ifran ett pà förhand känt utseende pà den integre- rade signalen S2, känt genom uppmätning av ett flertal plàtar 10 15 20 25 30 sz v 091 17 med känd tjocklek och känd ledningsförmàga eller känt genom beräkning, och genom att jämföra detta kända utseende med sig- nalen för S3 vid t2 och S4 vid t3, kan tjocklek och elektrisk ledningsförmàga beräknas pà den okända plàten under mätning.

Enligt ett likaledes alternativt förfarande enligt uppfinn- ingen kan genomträngningstiden Ta och den maximal inducerade spänningen Slmax beräknas direkt ur den inducerade signalen S1 enligt figur 2. Detta kan göras antingen genom att detektera när en viss signalnivà uppnàs första gängen efter tl som ett mätt pà Ta och genom att maxvärdesavkänna signalen Sl som ett màtt pà Slmax. Sedan kan plàtens 5 tjocklek beräknas sàsom varande proportionell mot produkten av dessa bada värden.

Vidare kan den elektriska ledningsförmàgans reciproka värde erhàllas som produkten av kvadraten pà värdet av Slmax och värdet av Ta. Värden pà Ta och Slmax kan även àstadkommas pà likartat sätt genom att först omvandla signalen S1 i digital form och därefter genomföra bestämningen enligt ovan i en beräkningskrets.

Ett alternativt sätt att bestämma genomträngningstiden Ta och magnetflödet genom plàten 5 visas i figur 3. Tvà transistorer 2a,b är härvid anordnade för styrning av matningsströmmen till sändarspolen 3. Den första transistorn 2a är anordnad att leda ström fràn en konstant strömkälla 4a till sändarspolen 3 och den andra transistorn 2b för att leda ström fràn sändarspolen 3 till utgången 4b kopplad till en konstant strömsänka eller spänning med negativ potential. Ett urladdningsmotstànd 6 är kopplat över sändarspolen 3. De bada transistorerna 2a och 2b styrs fràn styrkretsen l pà sàdant sätt att de växelvis leder ström, med styrsignalerna Scl och Sc2. 00 O 0 O O ou 0 0000 00 0 00 0 O Q 0 I Oc 0 0 0 Q I 0 Ola 0 J 0000 00 0 0 O 0 4 I I I O 0 00 II om nn 00: 0000 In 0100 0 n u 0 OI 10 15 20 25 30 nun: uoøuoo 0 Q 0 I n u,i 527 091 :uno als 1 o n unna c coon n 0 nu 0 0 n a nu 0 o u I u 0 0 0 av nu 0 u sun 18 Under en första tidsperiod Tl, fram till tidpunkten t0 (se figur 2), leder endast den ena transistorn 2a ström sà att strömmen flyter genom sändarspolen 3 och därefter till jord Gnd. Under tidsperioden fràn tO till en tidpunkt nàgon gang efter t4 är bàda transistorerna 2a,b stängda och signalerna, som den inducerade spänningen i mottagarspolen 7 alstrat, mäts. Därefter upprepas förloppet med den skillnaden att den andra transistorn 2b leder ström àt motsatt hall, dvs fràn jord Gnd genom sändarspolen 3 via transistorn 2b till utgàngen 4b som har en negativ potential.

Magnetfältets förändringar kommer nu växelvis att ha olika riktning och den i sändarspolen 3 inducerade spänningen S1 kommer växelvis att vara av olika polaritet. Signalen ut fràn S/H-kretsarna 11,12 blir en växelspänning med fyrkantsvàgs- utseende. När denna signal behandlas i beräkningskretsen 13 används skillnden mellan det positiva signalvärdet och det negativa signalvärdet som mätvärden av S3,S4. Pà detta sätt erhàlls värden pà de bada storheterna som inte pâverkas av t.ex. nollpunktsfel i elektronikkretsarna 7-12, och beräk- ningen av plàtens 5 tjocklek och elektrisk ledningsförmàga blir ännu mer noggrann än vid användning av kretslösningen enligt figur l. Utföringsformen enligt figur 3 är att före- draga när riktigt höga krav pà mätnoggrannhet behöver uppnàs.

Metoden enligt uppfinningen kan, àtminstone delvis, utföras med hjälp av programkoder som körs i en processor eller i en dator och dessa programkoder kan lagras pà ett datorläsbart medium som en hàrddisk, diskett, CD-ROM, annat flyttbart minne etc.

I II Intl 00 0000 ha OI O O I Q :OQO 000 0 I IOI 0000 v527 091 cnooøø 0 c a cousc- 0 . 91371 SF: ~ .'12 ïf ...ïšï 19 Även om uppfinningen här ovan har beskrivits i nägra utför- ingsexempel är uppfinningen naturligtvis inte begränsad till dessa utan andra utföringsformer och varianter är tänkbara inom patentkravens skyddsomfàng. Således är det t.ex. tänkbart att beräkningen av mätobjektets tjocklek och/eller elektriska ledningsförmàga kan ske även med andra helt eller delvis annorlunda matematiska formler än vad som framgår av ansökan.

Claims (17)

0000 00 0 00 00 0 0 00 0 0 0 Q 000 0 0 0000 000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 000 0000 00 0 0 0 000 00 0000 C O I I 0 0 00 10 15 20 25 30 v III I I Il O f Ä”. . - . - I n g _ _ _ . . q o p o o 0 0 n ""'f'”"'f f -. ._ .-"."! fl 1-'1--5 zßj* .nu o u o I I I III' 0 0 *för '--'1J ' Ömwzwí , o v I I 0 0 ° ' . _ _. j, _., , . ' I , , 20 Patentkrav

1. Metod för beröringsfri mätning av en dimension och/eller en elektrisk egenskap, hos ett elektriskt ledande mätobjekt genom användning av elektromagnetisk induktion, och vid vilken metod ett elektromagnetiskt fält bringas att tränga igenom mätobjektet, kännetecknad av, - placering av en sändarspole (3) pà ena sidan av mätobjektet (5), - placering av en mottagarspole (7) pà andra, motsatta, sidan (5), - alstring av ett magnetfält i sändarspolen (3), av mätobjektet - plötslig förändring av det i sändarspolen (3) alstrade magnetfältet, - detektering av den i mottagarspolen (7) inducerade spänningen (Sl), - bestämning av den tidsperiod (Ta) som förflyter fràn tidpunkten (tO) för magnetfältets förändring i sändarspolen (3) fram till tidpunkten (tl) då en spänning börjar induceras i mottagarspolen (7), - bestämning av den i mottagarspolen (7) inducerade spänningens maximala storlek (Slmax), och utifrån erhållna mätvärden beräkning av mätobjektets (5) tjocklek och/eller elektriska ledningsförmàga.

2. Metod enligt patentkrav l, kânnetecknad av, att mätobjektets (5) tjocklek eller elektriska ledningsförmàga beräknas utifràn tidsperioden (Ta) och den i mottagarspolen (7) maximalt inducerade spänningen (Slmax). oo O 000 O 0 nu 9 IDO I O I 0 l o Oo 0001 0 | I I O 0 0 O O O I 0 I 0 I to 00 o: u: to 10 15 20 25 30 527 091 21

3. Metod enligt patentkrav l eller 2, kännetecknad av, att mätobjektets (5) tjocklek eller elektriska ledningsförmàga beräknas ur produkten av tidsperioden (Ta) och den i mottagarspolen (7) maximalt inducerade spänningen (Slmax).

4. Metod enligt nagot eller nagra av föregående patentkrav, kännetecknad av, att mätobjektets (5) tjocklek eller elektriska ledningsförmàga beräknas ur det reciproka värdet av produkten av den i mottagarspolen (7) maximalt inducerade spänningens (S1max) kvadrat och tidsperioden (Ta).

5. Metod enligt nàgot eller nàgra av föregående patentkrav, kännetecknad av, att den i mottagarspolen (7) inducerade spänningen (S1) integreras och att mätobjektets (5) tjocklek eller elektriska ledningsförmàga beräknas ur denna integrerade signal (S2).

6. Metod enligt nagot eller nägra av föregående patentkrav, kännetecknad av, att den i mottagarspolen (7) inducerade spänningen (S1) integreras och att mätobjektets (5) tjocklek eller elektriska ledningsförmága beräknas ur denna integrerade signals (S2) värde vid minst tvà olika tidpunkter (t2,t3).

7. Metod enligt patentkrav 6, kännetecknad av, att de tvà olika tidpunkterna (t2,t3) är pà förhand bestämda. 0: u 00 o I 00 v n n Ino 0 0 cool 0 c I 0 0 I 0: 00 000 0000 I 0 00 10 15 20 25 30

8. Metod enligt patentkrav 6 eller 7, kännetecknad av, att de tvà olika tidpunkterna (t2,t3) förläggs inom tidsintervallet (Tb) dvs mellan tidpunkten (tO) för en plötslig förändring av magnetfältet i sändarspolen (3) och tidpunkten (t4) dä den inducerade spänningen (Sl) i mottagarspolen (7) (Slmax). säkert sjunkit under sitt maximala värde

9. Metod enligt nàgot av patentkraven 6 - 8, kännetecknad av, att de tvà olika tidpunkterna (t2,t3) förläggs inom tidsintervallet (Tb) men efter tidsperioden (Ta).

10. Mätanordning för beröringsfri bestämning av en eller flera eftersökta egenskaper hos ett mätobjekt (5), sàsom dess geome- triska dimension och/eller elektriska ledningsförmàga, inne- fattande minst en sändarspole (3) och minst en mottagarspole (7) placerade pà avstànd fràn varandra samt medel för att alstra ett förändringsbart magnetiskt fält i sändarspolen (3) och medel för att detektera en i mottagarspolen (7) inducerad spänning (S1), kännetecknad av, - att sändarspolen (3) är anordnad att alstra ett förändringsbart magnetfält, - att mottagarspolen (7) är anordnad att alstra en spänning (S1) när den utsätts för en magnetfältsförändring, ~ att en styrkrets (l) är anordnad att initiera en plötslig förändring av magnetfältet i sändarspolen (3), - att medel (l0,ll,l2,l3) är anordnade att bestämma tidpunkten (tl) för magnetfältets genomträngning av mätobjektet (5) och därmed tidsperioden (Ta), 00 O 000 I I 00 O OI OO C I 0 0 0000 O O 001 0000 00 0000 00 0000 10 15 20 25 30 0527 091 Éäïíßš--Ûfiïkfi 23 - att medel (13) är anordnade att detektera den i mottagarspolen (7) maximalt inducerade spänningen (Slmax), och att medel (13) är anordnade att ur dessa värden beräkna mätobjektets (5) tjocklek eller elektriska ledningsförmàga.

11. ll. Mätanordning enligt patentkrav 10, kännetecknad av, - att en integrator (10) är anordnad att integrera den i_ mottagarspolen (7) inducerade spänningssignalen (S1).

12. Mätanordning enligt patentkrav 10 eller ll, kännetecknad av, - att kretsar (10-12) är anordnade att mäta den i mottagarspolen (7) inducerad spänningen (Sl) vid tvâ olika tidpunkter (t2,t3) efter tidpunkten (O) för avbrottet i sändarspolen (3).

13. Mätanordning enligt nagot eller nägra av patentkraven 10 till 12, kännetecknad av, att kretsar (10-13) är anordnade att detektera den tidsperiod (Ta) som förflyter fràn tidpunkten (tO) för magnetfältets förändring i sändarspolen (3) fram till tidpunkten (tl) då en spänning börjar induceras i mottagarspolen (7)

14. Dataprogram innefattande datakod för utförande av metodstegen enligt nàgot av kraven 1-9.

15. Dataläsbart medium innefattande åtminstone en del av dataprogrammet enligt krav 14. I o III ICO I I UI Q CI .ÜÜÜ Û .- a nu oo o nu 0 I .O U' ' l gsflæewa» w 527 091 s--°s-:=..== v-s--s a. =- _s_§°_= Ü O l I I I OO OO I I 24

16. Dataprogram enligt krav 14 som àtminstone delvis överföres via ett nätverk, sàsom t.ex. internet.

17. Användning av en anordning enligt patentkraven 10 - 13.