專利名稱：測量導電物體的材料特性的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于測量與一個導電物體相關的參數值的設備。這樣的參數可以為在外部條件的影響下材料在導電性或導電度方面的變化。
序號為98/02714的國際專利申請涉及對一個導電物體壁厚的測量。在正常操作期間，把一個脈沖渦流感應于物體內、確定渦流的衰變、并產生一個代表這一衰變的信號。可以根據代表渦流衰變的信號確定壁厚。根據信號從一個第一值到一個第二值(即較低值)的衰變的時間間隔的長度確定壁厚。確定壁厚涉及一種數值運算。
序號為5059902的美國專利說明公開了一種用于測量與導電物體相關的參數值的設備，這種設備使用物體中的因衰變的渦流所感應的信號完成這一測量。這種設備包括一個發射器線圈、為發射器線圈供電的裝置、一個具有一個輸出端的接收器線圈、一個主時鐘、以及一個信號分析單元。其中，主時鐘控制為發射器線圈供電的預定的時間周期，并控制一個控制測量電壓的預定時間周期的第二可調時鐘。
本發明的一個目的是，提供從這一美國專利說明中所獲知的設備的一種可供選擇的設備。其中，使用上述國際專利申請中所公開的方法測量與導電物體相關的參數，并把結果顯示在屬于該設備的一個顯示器上，而且無需數值分析。
此外，本發明的另一個目的是，提供這樣一種設備該設備足夠靈活，以致于能夠將其用于諸如測量在外部條件的影響下材料變化的程度、確定焊接的質量、或測量物體的厚度等不同的活動。
為此，根據本發明的這一用于測量一個導電物體的材料特性，并把指示材料特性的讀數顯示在一個顯示器上的設備，包括一個發射器線圈、為發射器線圈供電的裝置、一個具有一個輸出端的接收器線圈、一個主時鐘、以及一個含有一個保持-與-比較器單元和一個數字計數器的信號分析單元。其中，主時鐘包括一個控制為發射器線圈供電的預定的時間周期的第一可調計時器、一個控制測量接收器線圈信號初始值并由保持-與-比較器單元保持這一初始值的時刻的第二可調計時器、以及一個控制數字計數器開始時刻的第三可調計時器。其中，數字計數器具有一個針對開始-計數信號的第一輸入端、一個針對停止-計數信號的第二輸入端、以及一個連接于顯示器的輸出端。且其中，保持-與-比較器單元具有一個連接于接收器線圈的輸出端的輸入端和一個連接于數字計數器的第二輸入端的輸出端，在正常操作期間，如果接收器線圈信號的值小于接收器線圈信號的標定的初始值，則保持-與-比較器單元輸出一個停止-計數信號。
在一個可選的實施例中，根據本發明的這一用于測量一個導電物體的材料特性，并把指示材料特性的讀數顯示在一個顯示器上的設備，包括一個發射器線圈、為發射器線圈供電的裝置、一個具有一個輸出端的接收器線圈、一個主時鐘、以及一個包括一條含有可調延遲的延遲線以及一個模擬數字轉換器的信號分析單元。其中，主時鐘包括一個控制為發射器線圈供電的預定的時間周期的第一可調計時器、以及一個啟動模擬數字轉換器的第二可調計時器。其中，聲波設備具有一個連接于接收器線圈的輸出端的輸入端和一個針對連接于模擬數字轉換器的第一輸入端的一個延遲的信號的輸出端。且其中，模擬數字轉換器具有一個連接于接收器線圈的輸出端的第二輸入端和一個連接于顯示器的輸出端。
現在，將參照附圖，以舉例的方式更詳細地描述本發明，在這些附圖中

圖1示意性地說明了本發明的一個第一實施例，以及圖2示意性地說明了本發明的一個第二實施例。
現在，參照圖1。根據本發明的這一用于測量一個導電物體的材料特性的設備，包括一個發射器線圈3、為發射器線圈3供電的裝置4、一個具有一個輸出端10的接收器線圈5、一個主時鐘11a，11b，11c、一個含有一個保持-與-比較器單元13和一個數字計數器15的信號分析單元、以及一個顯示器18。
主時鐘包括一個控制為發射器線圈3供電的預定的時間周期的第一可調計時器11a、一個控制測量接收器線圈信號10初始值并由保持-與-比較器單元13保持這一初始值的時刻的第二可調計時器11b、以及一個控制數字計數器15開始時刻的第三可調計時器11c。
數字計數器15具有一個針對開始-計數信號21的第一輸入端20、一個針對停止-計數信號24的第二輸入端23、以及一個連接于顯示器18的輸出端30。
保持-與-比較器單元13具有一個連接于接收器線圈5的輸出端10的輸入端32和一個連接于數字計數器15的第二輸入端23的輸出端35。在正常操作期間，如果接收器線圈信號10的值小于標定的接收器線圈信號10的初始值，則保持-與-比較器單元13輸出一個停止-計數信號。為此，保持-與-比較器單元13包括一個取樣-與-保持設備40，把其輸入端32連接于接收器線圈5的輸出端10。在由第二可調時鐘11b所確定的時刻取樣-與-保持設備40測量來自接收器線圈5的信號的值，并在必要時保持初始值。如果需要的話，把取樣-與-保持設備40的輸出端41連接于一個可變電阻器42，以標定初始值。把可變電阻器42的輸出端43連接于一個比較器45的一個第一輸入端44。把比較器45的第二輸入端46連接于接收器線圈5的輸出端10。
在正常操作期間，對第一可調計時器11a進行設置，以在一個預定的周期內，例如0.3微秒內，向發射器線圈3供電。在這一周期結束時，突然結束向發射器線圈3供電。對第二可調計時器11b進行設置，以在向發射器線圈3供電之后的一個預定的時刻，例如在300微秒之后，測量來自接收器線圈5的信號的值。對可變電阻器42進行設置，以把取樣-與-保持設備40的輸出標定為一個預定的值，例如輸出值的20％。且對第三可調計時器11c進行設置，以在停止向發射器線圈3供電之后的一個預定的時刻，例如在400微秒之后，啟動計數器15。應該意識到在測量信號的值的時刻之后，選擇后面的這一時刻。
然后，把根據本發明的這一設備定位在一個將要加以考察的導電物體(未在圖中加以顯示)的附近，以致于發射器線圈3和接收器線圈5接近物體的近表面，并開始測量。
在一個預定的周期內向發射器線圈3供電以及突然結束向發射器線圈3供電，會在物體中感應一個渦流。接收器線圈5檢測渦流的衰變，其輸出是一個代表渦流衰變的信號。
在由第二可調時鐘11b所確定的一個時刻，取樣-與-保持設備40測量信號的值，并保持所測量的值。可變電阻器42把這一初始值按比例縮小到預定的值。在比較器45中，把這一按比例縮小的初始值43與接收器線圈5的輸出端10的值進行比較。
在由第三可調計時器11c所確定的結束向發射器線圈3供電之后的一個時刻，計數器15開始計數。如果接收器線圈信號10的值小于標定的接收器線圈信號10的初始值43，則保持-與-比較器單元13輸出一個停止-計數信號。
然后，把計數器15的輸出顯示在顯示器18上。
總而言之，將首先在可以用作一個參照的物體的一個部分的附近激活該設備，以致于可把來自該物體不同部分的顯示器18上的任何相繼的讀數與屬于該參照的讀數加以比較。
因為可以設置4個參數，即脈沖寬度、對接收器線圈5的輸出取樣的時刻、可變電阻器42、以及計數器15開始計數的時刻，所以該設備是非常靈活的。因此，可以將其用于大量不同類型的測量。
在本發明的這一實施例中，把來自接收器線圈5的信號的值按比例縮小之前所消逝的時間用于測量物體的一個參數。
現在，參照圖2。圖2示意性地說明了本發明的一個可選的實施例。在這一實施例中，把兩個預定時間之間的輸出信號的衰減用于測量物體的一個參數。類似于參照圖1所討論的設備的該設備的各個部分使用了圖1中所使用的參照數字。
用于測量一個導電物體的材料特性的設備，包括發射器線圈3、為發射器線圈3供電的裝置4、具有一個輸出端10的接收器線圈5、一個主時鐘11a，50、一個含有一條呈具有可調延遲53形式的延遲線和一個模擬數字轉換器55的聲波設備52、以及一個顯示器18。
主時鐘15包括一個控制為發射器線圈3供電的預定的時間周期的第一可調計時器11a、以及一個啟動模擬數字轉換器55的第二可調計時器。
聲波設備52具有一個連接于接收器線圈5的輸出端10的輸入端58和一個針對連接于模擬數字轉換器55的第一輸入端60的一個延遲的信號的輸出端59。
模擬數字轉換器55具有一個連接于接收器線圈5的輸出端10的第二輸入端62和一個連接顯示器18的輸出端64。
在正常操作期間，對第一可調計時器11a進行設置，以在一個預定的周期內，例如0.3微秒內，向發射器線圈3供電。在這一周期結束時，突然結束向發射器線圈3供電。對聲波設備52的可調延遲53進行設置，以在結束向發射器線圈3供電之后的一個預定的時刻，例如在300微秒之后，測量來自接收器線圈5的信號的值。對第二可調計時器50進行設置，以觸發模擬數字轉換器55，以在結束向發射器線圈3供電之后的一個預定的時刻，例如在400微秒之后，確定其輸入信號之間的差。應該意識到在測量信號值的時刻之后選擇后面的這一時刻。
然后，把根據本發明的這一設備定位在一個將要加以考察的物體(未在圖中加以顯示)的附近，以致于發射器線圈3和接收器線圈5接近物體的近表面，并開始測量。
在一個預定的周期內向發射器線圈3供電以及突然結束向發射器線圈3供電，會在物體中感應一個渦流。接收器線圈5檢測渦流的衰變，其輸出是一個代表渦流衰變的信號。
聲波設備把輸出信號10延遲由可調延遲53所確定的一個周期。
模擬數字轉換器55測量所延遲的輸出59和在第二可調計時器50所確定的一個時刻時的輸出10之間的差。
然后，把模擬數字轉換器55的輸出顯示在顯示器18上。
首先，將在可以用作一個參照的物體的一個部分的附近激活該設備，以致于可把來自物體不同部分的顯示器18上的任何相繼的讀數與屬于該參照的讀數加以比較。
因為可以設置3個參數，即脈沖寬度、聲波設備的延遲、測量所延遲的信號的值和該信號之間的差的時刻，所以這一設備也是非常靈活的。因此，可以將其用于大量不同類型的測量。
延遲線是在一個信號的傳輸過程中引入一個預定的延遲的設備。取代聲波設備，可以使用任何其它人們所熟悉的設備。
因此，本發明提供了用于測量與導電物體相關的多個參數的值(即針對不同類型的測量)的簡單的設備。這樣的參數的例子是，不銹鋼的鉻含量、鋼的滲碳度、鋼中σ相的呈現、金屬中的蠕變度。可以測量的其它參數是浮脫和厚度。
權利要求
1.一種用于測量一個導電物體的材料特性，并把指示材料特性的讀數顯示在一個顯示器上的設備，該設備包括一個發射器線圈、為發射器線圈供電的裝置、一個具有一個輸出端的接收器線圈、一個主時鐘、以及一個含有一個保持-與-比較器單元和一個數字計數器的信號分析單元，其中，主時鐘包括一個控制為發射器線圈供電的預定的時間周期的第一可調計時器、一個控制測量接收器線圈信號初始值并由保持-與-比較器單元保持這一初始值的時刻的第二可調計時器、以及一個控制數字計數器開始時刻的第三可調計時器，其中，數字計數器具有一個針對開始-計數信號的第一輸入端、一個針對停止-計數信號的第二輸入端、以及一個連接于顯示器的輸出端，且其中，保持-與-比較器單元具有一個連接于接收器線圈的輸出端的輸入端和一個連接于數字計數器的第二輸入端的輸出端，在正常操作期間，如果接收器線圈信號的值小于接收器線圈信號的標定的初始值，則保持-與-比較器單元輸出一個停止-計數信號。
2.一種用于測量一個導電物體的材料特性，并把指示材料特性的讀數顯示在一個顯示器上的設備，包括一個發射器線圈、為發射器線圈供電的裝置、一個具有一個輸出端的接收器線圈、一個主時鐘、以及一個包括一條具有可調延遲的延遲線和一個模擬數字轉換器的信號分析單元，其中主時鐘包括一個控制為發射器線圈供電的預定的時間周期的第一可調計時器、以及一個啟動模擬數字轉換器的第二可調計時器，其中聲波設備具有一個連接于接收器線圈的輸出端的輸入端和一個針對連接于模擬數字轉換器的第一輸入端的一個延遲的信號的輸出端，且其中模擬數字轉換器具有一個連接于接收器線圈的輸出端的第二輸入端和一個連接于顯示器的輸出端。
全文摘要
一種用于測量一個導電物體的材料特性，并把指示材料特性的讀數顯示在顯示器(18)上的設備，該設備包括發射器線圈(3)、接收器線圈(5)、主時鐘(11a，11b，11c)、以及含有保持－與－比較器單元(13)和數字計數器(15)的信號分析單元。其中數字計數器(15)具有針對開始－計數信號(21)的第一輸入端、連接于顯示器(18)的第二輸入端(30)。且其中保持－與－比較器單元(13)具有連接于接收器線圈(5)的輸出端(19)的輸入端(32)、連接于接收器線圈(5)的輸出端(41)、以及連接于數字計數器(15)的第二輸入端(23)的輸出端(41)。在正常操作期間，如果接收器線圈信號(10)的值小于接收器線圈信號(10)的標定的初始值，則保持－與－比較器單元(15)輸出一個停止－計數信號(24)。
文檔編號G01N1/00GK1481501SQ01821059
公開日2004年3月10日 申請日期2001年12月18日 優先權日2000年12月21日
發明者德克·A·克隆梅杰, 皮特魯斯·J·馮德魯, 馬克·T·路伊杰, 利奇·E·R·梅爾, E R 梅爾, T 路伊杰, 德克 A 克隆梅杰, 斯 J 馮德魯 申請人:國際殼牌研究有限公司