以电磁方式测量壁厚的装置的利记博彩app

专利名称：以电磁方式测量壁厚的装置的利记博彩app
以电磁方式测量壁厚的装置现有技术本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的测量装置和一种按照权利要求9的前序部分所述的确定壁厚的方法。由US 5,434,500已知有一种测量装置，它具有发送单元，用于产 生电磁的、穿过壁板的测量场，确切说是一种静态磁场。测量装置包括 有接收单元，该接收单元具有两对各自两个探测器，用于探测测量场的 至少 一 部分。分析处理单元确定了由各个不同的探测器所检测到的测量 场的相对大小。因此可以使操纵者找出发送单元的位置或其在壁板的对 面侧面上的投影。通过属于此类的测量装置，可以确定通过壁板的透穿 部或穿孔可预见到的出口位置。本发明涉及一种测量装置，它具有发送单元，用于产生电磁的、穿 过壁板的测量场；并具有接收单元，用于探测测量场的至少一部分；还 具有分析处理单元，用于对接收单元所探测到的信号进行分析处理。本发明提出，分析处理单元被设置用来求出测量场沿着壁板的位置 关系的特性参数，并取决于该特性参数确定壁板的壁厚。通过合适地选 择特征参数，可以至少很大程度上与壁板的电介质特性无关地确定壁 厚。而且也可以测量带有加强钢筋、水管或类似不均质性的壁板的厚度， 并保证足够的测量精度。所谓"设置"按此处关系也应理解为"构造"和"装备"。作为对 于尤其是空间的或时空的位置关系的特性参数，尤其是考虑由空间泰勒 级数或者由类似的级数展开而得出的系数或者这些系数的组合。测量场 的"位置关系"尤其也应该是指由于信号传播时间而引起的测量信号延 迟的位置关系。测量场的位置关系或者可以通过移动接收单元和/或发 送单元来求出，或者可以通过相应地空间分配探测器单元，例如分配在 板条状的接收单元上来求出。在成本低、结构小的按照本发明的型式的 测量装置中，通过沿着壁板移动传感器单元求出测量场的变化。除了根据本发明的构造方案，将发送单元与接收单元分开地布置在所要测量壁板的相对侧面上之外，也可以考虑其它的构造方案，在这些 方案中，测量信号被反射器反射或被发送器接收和重新发送。在后面一 种情况下，发送单元和接收单元可以布置在壁板的同一侧面，并且特别 有利地组合成共同的组件。在本发明的一种改进构造方案中提出分析处理单元被设置用于在至少三个不同测量点上检测信号以确定特性参数。因此可以有利地消除 壁板材料的介电常数和/或-兹导率，并可以有利地完全避免由于介电常 数和/或磁导率的测量误差导致壁板测量误差。由此可以完全无需确定 介电常数和/或磁导率。通过进一步提高测量点数量，直至进行几乎是 连续的测量，就可以使测量更加令人信服和更加精确。如果分析处理单元被设置用于对所探测到的信号的至少 一 个自相 关函数进行分析处理，以确定信号传播时间，那么可以使干扰影响进一 步最小化，并且可以有精密增益地求出由于壁板介质的可能的不均质性 而平均化的信号传播时间。信号传播时间例如可以通过信号的自相关函 数的最大值在其取决于时间的显示中确定。如果分析处理单元被设置用于由两个在不同测量位置上求出的信 号来确定至少一个互相关函数，以确定传播时间差，那么信号的传播时 间差和行程差别可以简单而可靠地确定。如果测量装置或分析处理单元利用至少一个傅立叶变换函数，尤其 是被称为"快速傅立叶变换"的形式，对取决于时间的信号进行变换， 那么壁板介质的离差效应可以得到补偿。如果分析处理单元被设置用于确定信号的至少一个相位，尤其是以 其傅立叶变换的形式，那么可以实现一种备选的测定传播时间的方法。在本发明的一种改进构造方案中，测量装置包括有一种用于检测发 送单元和/或接收单元的移动的移动行程的机构。因此可以可靠地记录 测量场的或与此有关的参数的位置关系。该机构例如可以构造成具有旋 转传感器的滚轮，或者作为由计算机光学鼠标所已知类型的基于图象处 理的位移传感器。如果测量场是具有在千兆赫范围里的频率的高频场，那么可以实现 良好地穿透也带有加强筋的混凝土壁，并实现良好的信噪比。两千兆赫 至五千兆赫的测量频率可以通过成本有利的频率发生器来实现，并且还具有大的渗透深度，其中优先使用2GHz和更大的范围频率。本发明还涉及一种通过测量装置来确定抗磁的壁板的壁厚的方法， 这种测量装置具有发送单元，用于产生穿过壁板的测量场；具有接收单 元，用于探测测量场的至少一部分。其中在分析处理步骤里，求出测量 场的沿着壁板的位置关系的至少 一个特征参数，并根据该特征参数确定 壁板的壁厚。通过按照本发明的方法，可以有利地至少在4艮大程度上消 除壁板材料的介电性能和/或抗磁性能对测量结果质量的影响。附图其它优点见以下对附图的说明。在附图中示出了本发明的实施例。 附图、说明部分和权利要求书包含有许多特征的组合。专业技术人员更 为适宜地也单个地考察这特征，并总结出其它合理的组合。附图所示为

图1 具有发送单元和接收单元的测量装置；图2 在按图1所示测量装置中执行的用于确定壁厚的程序流程图；图3 在一种备选的构造方案中，在测量装置中执行的程序流程图。图1示出出一种测量装置，它具有发送单元10,它用于产生电磁的、 穿透壁板18的测量场12;并具有接收单元14,它被构造用于探测测量 场12的穿过壁板18的部分。发送单元10和接收单元14布置在共同的 外壳38里。测量装置还包括有布置在支架上或固定在壁板18上的应答器42, 它布置在壁板18的、位于发送单元10对面的侧面上。应答器42接收 测量场12，并将其穿过壁板18返回至接收单元14。可以考虑这样的构 造方案，即在这些方案中，应答器42构造成主动的或者成被动的单元。 应答器42构成第二发送单元。操纵者可以使具有滚轮76的便携式接收单元14自由地在壁板18 的表面上运动，以便找出应答器42的位置，或者这个位置在壁板18的 对面表面上穿过壁板18的投影。测量场l2在相应于发送单元10的位 置的测量位置22处具有最大值。信号传播时间有最大值。测量装置还包括有构造成通用可编程处理器的分析处理单元16，用 于对由接收单元14所探测到的信号20进行分析处理。分析处理单元16包括这里没有详细示出的存储单元。分析处理单元16通过相应的接口被构造用于控制测量装置的显示 器36,该接口如同分析处理单元16 —样集成于接收单元14的外壳38 里。分析处理单元16的操纵者可以通过输入键盘40给出控制指令，用 于选择测量程序。在测量装置里，尤其是执行本身就已知的定位程序和 壁厚测量程序。在外壳38的底面上是构造成光学的位移传感器的机构30，用于检 测接收单元14和发送单元10的移动行程山、d2。发送单元10包括有高频发生器，并通过也被接收单元14利用的天 线产生测量场12,该测量场被构造成具有在千兆赫频率范围里的频率的 高频场。在壁厚测量程序和在定位程序里，发送单元10产生基本为矩 形的脉冲，其频率语从2 GHz至大约3 GHz,而且其重复频率为几个兆 赫。脉沖构成了要被接收单元14探测的信号20。如果操纵者通过操作相应的输入键盘4G选择了壁厚测量程序，那 么操纵者在第一步44里就以一种本身就已知的方式通过显示器36的指 示可以引导向测量位置22，在该测量位置上，接收单元14位于应答器 42对面(图2 )。在步骤46里，分析处理单元16确定了自相关函数。R"t)=仏()f\(t+ )d.其中函数f〃t)描述了信号20的时间关系。分析处理单元16计算出自 相关函数Rn(t),当然并不是以上面所给出的连续含义，而是利用一种 对于专业人员来说更有意义的积分的离散化，以及一种通过处理器节拍 所规定的信号20或函数f\ (t)的离散化。在步骤48里，分析处理单元16确定自相关函数Ru(t)的最大值的 位置，它指出了在测量位置22上发射的并通过应答器42反射的信号20 的信号传播时间t"其中考虑到了应答器42的反应时间。分析处理单 元16将求出的信号传播时间t,以及信号20随时间的变化曲线f!(t)存 储在存储单元里。信号传播时间tl正比于壁厚D,并反比于壁板18材 料里的光速接着在步骤50里，分析处理单元16要求操纵者将接收单元l4沿 着壁板18移动，并通过机构30测量该移动直至第二测量位置24的移 动行程d"在步骤52里，分析处理单元16求得函数f2(t),它描述了 由测量位置24所接收的信号20的时间关系，并在步骤54里在第一函数t(t)和第二函数f2(t)之间形成互相关函数<formula>formula see original document page 8</formula>在步骤56里，分析处理单元16确定出互相关函数Kt)的最大值的位 置，它指示出在测量位置22上所接收的信号20的信号传播时间h与在 测量位置24上所接收信号20的信号传播时间t2之间的传播时间差t12。 接着分析处理单元16在步骤58里要求操纵者将接收单元l4沿着 壁板18移动，并通过机构30检测该移动直至第三测量位置26的移动 行程d2。在步骤59里，分析处理单元16求得第三函数f3(t),它描述 了由测量位置26所接收的信号20的时间关系，并在步骤60里形成第 一函数f,(t)和第三函数f3(t)之间的互相关函数Ru(t)=仏()f3(t+ )d. 在步骤62里，分析处理单元16确定出互相关函数Kt)的最大值的位 置，这个位置指出了在测量位置22上所接收的信号20的信号传播时间 t,与在测量位置26上所接收的信号20的信号传播时间t3之间的传播时 间差t 。由按上面所述方式求出的信号传播时间t,以及由传播时间差tu和 t13，在步骤64里分析处理单元16计算出在另外的测量位置24、 26上 所检测的信号20的信号传播时间t2、 t3。所求出的传播时间差112和tn以及取决于位置的传播时间L、 t2、 t3构成了测量场12沿着壁板18的位置关系的特征参数，它们都反比于光速Cw。如果假设壁板18具有恒定的壁厚D,那么可以从用于确定壁厚的方 程式中消除光速Cw。通过简单的几何学的考察，人们用缩写法a = q 、 /2 (参见图1)发现壁厚D的以下表达式D= (d卩-x。/(2xj以及D= (d22-x1 32)/(2 x1 3)。 辅助参数Xu里的系数2通过至应答器42以及返回这样经过的双程得出。由上面的方程式，用缩写法A = t12/ tu和B = (d22 t,广d t13) / ( t -tu)得出以下壁厚D的值D=(d22-B/A)/(2麵)，该值与壁板介质里的光速Cw无关。分析处理单元16在步骤66里按照上述方程式确定壁厚D的值，并将其示出于显示器36上。图3示出了图2所示测量程序的一种备选方案，该测量程序在大多 数点位上与上面所述的测量程序相同。因而在对图3的说明中基本上讨 论与图2所示程序的区别。对于保持相同的特征，可以参见对图1和2 所作的说明。类似的特征用相同的标号示出。与图2所示构造方案不同，分析处理单元16并不求得自相关函数 和互相关函数来确定传播时间trt3和传播时间差t12、 t13，而是在步骤 68-72里通过调用傅立叶变换函数28分别形成傅立叶变换的函数 f\(t)-f3(t)，并分别求得傅立叶变换的函数的相位3。傅立叶变换通 过数字滤波限制于频率范围从1. 8 GHz至3 GHz。由相位，-3通过用对 应的傅立叶才莫式的频率的除法得出信号传播时间t3,它们可以通过不 同的傅立叶模式而取平均值。分析处理单元16在步骤74里由信号传播 时间t广t3计算出传播时间差t12=t2-t,和tftf"。在本发明的另外的构造方案中，分析处理单元16在三个以上的测 量点上求出信号传播时间，并因此使测量结果令人信服。如果求出的值 不一致，那么分析处理单元16就输出警示信号。
权利要求
1.测量装置，具有发送单元(10，42)，用于产生电磁的、穿透壁板(18)的测量场(12)；具有接收单元(14)，用于探测测量场(12)的至少一部分；并具有分析处理单元(16)，用于对由接收单元(14)所探测到的信号(20)进行分析处理，其特征在于，分析处理单元(16)被设置用于求出测量场(12)沿着壁板(18)的位置关系的至少一个特征参数(t1-t3，t12，t13)，并根据该特征参数(t1-t3，t12，t13)确定壁板(18)的壁厚(D)。
2. 按权利要求1所述的测量装置，其特征在于，分析处理单元(16 ) 被设置用于在至少三个不同的测量位置(22， 24, 26 )上检测信号(20),用于确定特征参数(L-t3，t12 ，t 13 J Q
3. 按上述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于，分析处理 单元(16)被设置用于对所探测的信号(20)的至少一个自相关函数(Ru) 进行分析处理，以确定信号传播时间("，t2， t3)。
4. 按上述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于，分析处理 单元(16)被设置用于由两个在不同测量位置(22-26 )上测得的信号(20)来确定至少一个互相关函数(R12, R ),以确定传播时间差(t12, t13)。
5. 按上述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于至少一个傅 立叶变换函数(28),用于转换取决于时间的信号(20)。
6. 按上述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于，分析处理 单元(16)被设置用于确定信号(20)的至少一个相位("2, 3)。
7. 按上述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于机构(30)， 用于检测发送单元(10, 42)和/或接收单元(")移动的移动行程(dM d2)。
8. 按上述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于，测量场 (12)被构造成具有在千兆赫频率范围内的频率的高频场。
9. 通过测量装置来测定抗磁的壁板(18)的壁厚(D)的方法， 所述测量装置具有发送单元(10, 42)，用于产生穿透壁板(18)的测 量场(12)，并具有接收单元(14),用于探测测量场(12)的至少一 部分，其中在分析处理步骤中求出测量场U2)沿着壁板(8)的位置 关系的至少一个特征参数(t,-t3， t12, t )，并根据该特征参数(td,t12， t )确定壁板(18)的壁厚(D)。
全文摘要
本发明涉及一种测量装置，具有发送单元(10，42)，用于产生电磁的、穿透壁板(18)的测量场(12)；具有接收单元(14)，用于探测测量场(12)的至少一部分；并具有分析处理单元(16)，用于对由接收单元(14)所探测到的信号(20)进行分析处理。本发明提出，分析处理单元(16)被设置用于求出测量场(12)沿着壁板(18)的位置关系的至少一个特征参数(t₁-t₃，t₁₂，t₁₃)，并根据该特征参数(t₁-t₃，t₁₂，t₁₃)测定壁板(18)的壁厚(D)。
文档编号G01B15/02GK101223413SQ200680025499
公开日2008年7月16日 申请日期2006年6月21日 优先权日2005年7月12日
发明者M·马勒, R·克拉普夫, T·切尔纳, U·霍夫曼 申请人:罗伯特·博世有限公司