发明名称 藉超音波测量物品厚度之方法及其装置
摘要
申请公布号 TW020690 申请公布日期 1976.06.01
申请号 TW06312410 申请日期 1974.11.19
申请人 西方电器公司 发明人 HOWARD JOHN FLICHMAN;LUTHER MILES BOGGS
分类号 G01B17/02 主分类号 G01B17/02
代理机构 代理人 林敏生 台北巿南京东路二段一二五号七楼伟成第一大楼
主权项 1﹒一种具有界限一已知声特性材料之第一与第二表面之物品厚度测量方法,该方法包含之步骤为:设置一具有已知声特性之一介质与物品之第一表面邻接;产生一于介质中导向第一表面之纵波,该波之一部份自该第一表面反射并经介质送回,是为第一回波,该波之另一部份穿过该第一表面与该物品而到达该第二表面,且该另一部份之一﹒部份被反射并经该物品与该介质而送回,是为第二回波;产生一与介于具有一第一预定最小强度及一持续时间,超过该持续时间则强度系小于一大于该第一预定强度之可变强度,之第一回波与具﹒有一第二预定最小强度及一持续时间,于该持续时间内该第二预定最小强度系被超过,之第二回波间之时间间隔(timeinterval)成正比之数量以建立该物品之厚度;以及,当该等预定最小値或持续时间特性不存在时,则抑制任何数量之产生。2﹒一种藉超音波测量一长形构件之厚度之方法,其中,响应于分别来自该构件之一表面及一对向表面上具有预定试验特性之第一及第二相关回波脉冲之预定系列之接收而产生一开信号(onsignal)与一关信号(offsignal),且其中,该长形构件之连续各段与一超音波脉冲源之间有相对运动发生,该方法包含之步骤为建立一试验周期(testperiod)以便回波脉由于该试验周期内被试验;将超音波脉冲传入构件内,然后接收由该构件之一表面反射之第一回波脉冲,并接收由该构﹒件之对向表面反射之相关第二回波脉冲;排除无关之低水准信号;依一合格之预定最小波幅试验该第一回波脉冲,然后试验一相关之第二回波脉冲;响应于接收一合格之第一回波脉冲以开始产生一开信号(onsignsl)与该第一回波脉冲之确认持续时间特性(validatingdurationcharacteristic)之检查,一有效持续时间特性系一脉冲,于超过一预设时间后,该脉冲之波幅不超过一大于该预定最小波幅之一可变波幅;响应于被确认之第一回波脉冲而部份地制约(conditioning)用于激励一控制脉冲之产生之设备;响应于每一回波脉冲之确认与一合格之相关第二回波脉冲之接收而开始一合格之相关第二回波脉冲之确认试验特性之检查;于第一回波脉冲由之确认与来自该护套对向表面具有合格者预定最小波幅之第二回波脉冲之接收时,促使产生一可与该开信号区别之关信号offsignaI),该第二脉冲系于该第二脉冲开始之后一预定时间隔才发生,介于该开信号与该开信号间之持续时间系与介于该来自一表﹒面之第该第一回波脉冲之接收与来自该对向表面之该第二相关回波脉冲之接收间之消逝时间(elapsedtime)有关;测量介于该开信号与该关信号间之消逝时间;响应于确认该相关之第二回波脉冲而完成对激励设备(enablingfacilities)之制约(conditioning)以产生控制脉冲;响应于控制脉冲之产生而将该被测得之消逝时间转换为一信号,该信号之大小与长形构件之厚度成正比例。3﹒如请求专利部份第2项所述之方法,其中,用于完成该相关第二回波脉冲之确认之试验特性系包含一超过一预设値之颠峰波幅与一于预设时间期中超过该合格之最小波幅之波幅。4﹒如请求专利部份第2项所述之方法,其中,该长形构件系一电缆护套,且其表面限定该护套之厚度。5﹒如请求专利部份第4项所述之方法,其中,该超音波脉冲之传送系包含浸于一耦合之介质内并与该电缆分离开之转换器之激励。6﹒如请求专利部份第5项所述之方法,其中,一对转换器系与电缆护套上之直径对向点成一直﹒线地被安置,其中,该转换器系连续地周期性脉冲,且该方法同时包含:藉于直径对向点处理该护套之厚度测量而决定该护套之偏心度(eccentricity)之步骤。7﹒一种将来自一察觉器之脉冲区分以指示出有效相关脉冲系列之接收之方法,该方法包含之步骤为:放一预定之延迟之后允许于一预定之时间间隔内进行脉冲之试验,于接收到一第一脉冲时,进行该第一脉冲之一参数之试验;于接收到一具有一有效之一试验参数之第一脉冲时,产生一开信号;同时;进一步使该第一脉冲之另一参数与一可变参数比较;该第二脉冲之一参数与而后另一参数之之确认系可指示出一有效之第一脉冲;然后,响应于该第一脉冲之确认与一相关第二脉冲之接收而产生一关信号;测量介于该开信号与该关信号间之一关系;进行一第二脉冲之二参数之试验;同时,进一步试验该第二脉冲对于另一参数之有效性;该第一脉冲之确认与该第二脉冲由对于该一参数之有效性乃激励一控制脉冲产生器;该第二脉冲对于该另一参数之确认,进一步激励该产生器;该被激励之产生器系于该预定之时间间隔结束时操作以促使该测量出之关系被转换为另一参数之度量而作为有效之相关第一与第二脉冲系列之接收之指示。8﹒一种决定由承受超音波之表面反射之相关第一与第二回波脉冲之各连续系列之有效性,一有效之第一脉冲具有一预定之最小波幅与超过一预设之持续时间后不超过一可变波幅之波幅;而一有效之第二脉冲具有一预定之最小波幅,该预定之最小波幅于大于一预设之时间之持续时间内也被超过,以及产生相关回波脉冲之有效系列之控制脉冲之方法,该方法包含之步骤为:以该第一回波脉冲而后以该相关之第二回波脉冲作为输入送至一还辑电路;将该第一回波脉冲与而后之该第二回波脉冲之最小波幅水准与该有效性水准比较试验;于决定该第一口波胺冲具有该必需之水准时,﹒产生一计数器之开信号以使该计数计开始计数促使具有该预定最小波幅之一第一回波脉冲产生一控制脉冲,以于该预设値之后延迟该第一回波脉冲之存在性之检查;决定是否有一第一回波脉冲于该预设値之后超过一可变波幅,一有效之第一回波脉冲系于超过该预设时间后不超过该可变波幅者;于确认该第一回波脉冲与接收一合格之第二回波脉冲时,产生该计数器之关信号以使该计数间断;继确认一第一回波脉冲之后,激励一相关之第二回波脉冲之确认电路;于一第二回波脉冲之接收期间内,促使该被激励之第二回被脉冲确认电路产生一延迟与一确认脉冲;测试该第二回波脉冲之颠峰波幅;同时,﹒继该预设时间之延迟脉冲之后,决定该第二回波脉冲于该预定最小波幅之存在;如果该第一脉冲系有效且该第二回波脉冲于大于该预设时间之时间中超过该最小波幅,则激励该装置;如果该第二脉冲之颠峰波幅被确认,则进一步激励产生该控制脉冲之装置。9﹒一种具有界限一已知声特性材料之第一与第二表面之物品厚度测量装置,该装置包含:设置一具有已知声特性之一介质与物品之第一表面邻接用之装置;产生一于介质中导向第一表面之纵波用之装置,该波之一部份自该第一表面反射并经介质送回,是为第一回波,该波之另一部份穿过该第一表面与该物品而到达该第二表面,且该另一部份之一部份被反射并经该物品与该介质而送回,是为第二回波;产生一与介于具有一第一预定最小强度及一持续时间,超过该持续时间则强度系小于一大于该第一预定强度之可变强度,之第一回波与具有第二预定最小强度及一持续时间,于该持续时间内该第二预定最小强度系被超过,之第二回波间之时间间隔成正比之数量以建立该物品之厚度用之装置;以及,当该等预定最小値或持续时间特性不存在时,用抑制任向数量之产生用之装置。10﹒一种藉超音波测量一长形构件之连续各段厚度之装置,其中,响应于分别来自该构件之一表面及一对向表面且具有预定试验特性之第一及第二相关回波脉冲之接收而产生一开信号与一关信号,且其中,该长形构件之连续各段与一超音波脉冲源之间有相对运动发生,该装置包含:建立一试验周期以便回波脉冲于该试验周期内被试验用之装置;﹒将超音波脉冲传入构件内,然后接收由该构件之一表面反射之第一回波脉冲,并接收由该构﹒件之对向表面反射之相关第二回波脉冲用之装置;排除无关之低水准信号用之装置,﹒依一合格之预定最小波幅试验该第一回波脉冲,然后试验一相关之第二回波脉冲用之装置;响应于接收一合格之第一回波脉冲而被作动以开始产生一开信号与该第一回波脉冲之确认持﹒续时间特性和一可变标准之相比较之检查用之﹒装置;响应于第一回波脉冲之确认与一合格之相关第二回波脉冲之接收而开始一合格之相关第二回波脉冲之确认试验特性之检查用之装置;促使产生一可与该开信号区别之关信号用之装置,介于该开信号与该关信号间之持续时间系与介于该来自一表面之该第二回波脉冲之接收与来自该对向表面之该第二相关回波脉冲之接收间之消逝时间有关,测量介于该开信号与该关信号间之消逝时间用之装置;﹒产生一脉冲以控制该被测得之消逝时间之处理用之装置;响应于被确认之该第一回波脉冲而部份地激励用于产生了控制脉冲之该装置用之装置;响应于确认该相关之第二回波脉冲而完成该脉冲产生装置之激励以促使该产生装置产生控制脉冲用之装置;以及,响应于一控制脉冲之产生而将该被测得之消逝时间转换为大小与该长形构件之厚度成正比例之信号用之装置。11﹒如请求专利部份第10项所述之装置,其中,用于完成一合格之第一回波脉冲之确认之该试验特性为,该第一回波脉冲于一预设之时间外不超过一大于该预定最小波幅之可变波幅。12﹒如请求专利部份第10项所述之装置,其中,用于传送超音波脉冲之该装置系包含一浸于一耦合之介质内并与该长形构件分离开之转换器以及激励该转换器以传送该超音波脉冲用之装置。13﹒如请求专利部份第10项所述之装置,其中,一有效之第一脉冲为较大于该预定之可变波幅之该波幅外仅于一预设之时间内可被超过者;用于开始该合格之相关第二回波脉冲之检查之该装置包含一合格之相关第二回波脉冲之颠峰;波幅与一持续时间特性之检查;一有效之第二回波脉冲具有至少一预定颠峰波幅以及于一预设持续时间内发生之该最小波幅。14﹒如请求专利部份第13项所述之装置,其中,用于传送超音波脉冲之该装置系包含一浸于一耦合之介质内并与该长形构件分离开之转换器以及激励该转换器以传送该超音波脉冲用之装置。15﹒如请求专利部份第10项所述之装置,其中,该长形构件系一电缆护套,且该被测得之消逝时间被转换为一与该电缆护套成正比侧之信号。16﹒一种确认一系列之相关第一与第二脉冲之逻辑电路,该电路包含:﹒试验该脉冲之波幅特性用之比较器装置;试验一第一脉冲之持续时间用之装置,该第一脉冲系当与一可变波幅试验参数相比较时具有一必需之波幅特性者;试验一相关之第二脉冲之持续时间用之装置,该第二脉冲之持续时间之试验促使该比较器开始试验该第二脉冲之颠峰波幅,于一具有该必需波幅之第一脉冲之接收时产生一开信号以及于该第一脉冲之确认时与于一第二脉冲之接收时产生一关信号用之装置,介于该开信号与该关信号间之一预定关系与一将被测量之参数有关;测量介于该开信号与该关信号间之该关系用之装置;促使该度量进一步被处理用之装置;响应于一具有该必需波幅之第一脉冲之接收以致令该产生装置(deyelopingmeans)与该第一脉冲持续时间试验装置起动用之第一逻辑装置;响应于一有效之第一脉冲,一有效之第一脉冲系超过一必需最小底限波幅特性并于一预设持续时间外不超过一可变底限波幅特性者,与一有效之相关第二脉冲,一有效之第二脉冲系具有至少于一预设持续时间内发生之一必需波幅特性者,以激励该致令装置(causingmean─s)用之第二逻辑装置;响应于一第一脉冲之确认与响应于一具有必需最小波幅之第二胺冲之接收而激励该第二逻辑﹒装置,以产生该关信号与操作该第二脉冲颠峰﹒波幅确认装置用之装置;该第二脉冲对于颠峰波幅之确认进一步激励该致令装置;以及,﹒当该致令装置于一试验周期之终点被激励时;开始一试验周期以操作该致令装置,并制约该电路以进行另一操作周期用之装置。17﹒一种藉超音波测量一电缆护套之厚度之装置,该装置包含:将超音波脉冲循环地传送至与该电缆护套之向外及向内之表面相接触之装置;接收由该向外之表面反射之第一回波及由该向内之表面反射之相关第二回波之装置;﹒试验该第一回波脉冲之一波幅特性并响应于一有效之第二回波脉冲以试验后第二回波脉冲之一波幅特性用之第一比较器装置,一有效之第一回波脉冲系于底限具有一预定最小波幅,而后仅于一预设之持续时间内超过一大于该预定最小値之可变底限値者,一有效之第二回波脉冲系于底限真有一最小波幅,该最小波幅也发﹒生于超过一预设时间之一持续时间内,且具有一大于预定値之颠峰波幅;逻辑装置,该逻辑装置于操作时产生一开信号;且响应于被去能时产生一关信号,而该开信号与该关信号间之持续时间系有关于将一脉冲传送入该护套之向外表面与于该向外之表面接收到由该向内之表面反射之一相关回波脉冲间之消逝时间;测量介于该开信号与该关信号间之时间用之装置;一单稳装置,该装置于操作时促使介于该开信号与该关信号间之时间被记录;延迟一预定之时间以激励该比较器装置并激励该单稳装置用之装置;连接于该第一比较器装置并被一于底限具有一必需之预定最小波幅之第一回波脉冲之接收所激励,以促使产生一可变强度之波幅并促使该第一比较器装置将该第一回波脉冲之波幅与该可变波幅比较而藉判定于一预设之时间内该可变强度未被超过来确认该第一回波脉冲之一持续时间特性之装置;置于该第一比较器装置与该第一回波脉冲确认装置之间,并响应于具有该必需最小波幅之一第一回波脉冲之接收,以操作该第一回波脉冲回波确认装置并促使该产生装置产生一开信号之装置;确认该第二回波脉冲之一持续时间特性用之装置;于一持续时间特性之试验中,试验该第二回波脉冲之颠峰波幅用之第二比较器装置;连接于该第一脉冲持续时间试验装置与该第二脉冲持续时间试验装置,由该第一回波脉冲之确认并由与第一脉冲隔开之第二脉冲之接收所激励,以操作该第二脉冲确认装置,同时促使该逻辑装置产生该关信号,并响应于一有效之第一脉冲以抑制该第二脉冲持续时间试验之操作之交换装置(switchingmeans);确认该第二回波脉冲之持续时间之该装置促使该第二比较器装置被操作;效用上由该第一回波脉冲之确认与至少具有该预定持续时间试验特性之该第二回波脉冲所激励,以进一步激励该单稳装置用之交换装置;该第一脉冲之颠峰波幅之确认更进一步激励该单稳装置以操作该单稳装置并促使该计数被储存;以及序列控制装置(Sequencecontrolmeans),该序列控制装置促使该传送装置操作,并于操作之各连续周期中制约该装置。18﹒一种产生一开信号与一关信号,该开信号与该关信号间之被测得之持续时间系有关于介于一有效之第一回波脉冲之接收与一有效之第二回波脉冲之接收间之消逝时间、该有效之第一回波脉冲系由一第一表面反射而来且系以超过一预定之底限値与具有一于一预设之时间外未超过一可变底限値之波幅为定义者、该有效之第二回波脉冲系由一与该第一表面隔开之第二表面反射而来,且系以至少具有一预定顶峰波幅与于另一预设持续时间内被超过之一预设底限値为定义者,以及促使与有效之第一及第二脉冲之有效系列相关之该被测得之持续时间被处理之逻辑电路,该逻辑电路包含,一用于任何极性超过一预定水准之脉冲之波幅检测之第一比较器;一用于判定是否该第二回波脉冲之顶峰波幅大于一预定値之第二比较器;该等比较器响应于该回波脉冲之接收而有一输入信号送入其中;于一预定延迟后被操作以激励该等比较器用之装置;一经常处于一第一状态之双稳元件;第一回波脉冲确认装置,该第一回波脉冲确认装置系连至该第一双稳元件以判定该第一脉冲对于一持续时间特性之有效性,与该第一回波脉冲之末端系与该第二回波脉冲之始冲之始端隔开,第一逻辑装置,该第一逻辑装置系连至该第一双稳元件并响应于印加于其输入之类似信号以产生该开信号,及响应于其失能以产生该关信号;于该延迟后,激励该第一逻辑装置用之装置;第二逻辑装置,该第二逻辑装置系置于该第一比较器与该第一双稳元件之间,并响应于一具有必需底限且印加于该第一比较器之输入之回波脉冲,以促使该第一双稳元件设于一第二状态来操作该已被激励之第一逻辑装置,并促使该第一回波脉冲确认装置被操作;连至该第一回波脉冲确认装置与连至该第一比较器,并响应于该第一回波脉冲确认装置之操作以促使该第一比较器于一预设时间后将该第一回波脉冲与一可变波幅水准比较之装置;第三逻辑装置,该第三逻辑装置系连至与该第一比较器关连之该第二逻辑装置之输出,且连至该第一回波脉冲确认装置;第二回波脉冲确认装置,该第二回波脉冲确认装置系用于确认该相关之第二回波脉冲对于其底限波幅系于另一预设时间中被超过,该第二回波脉冲确认装置系于另一预设时间中被泄励以激励该第二比较器来试验该第二回波脉冲之颠峰波幅;促使该时间间隔被处理用之装置;连至该第三逻辑装置与该第二回波脉冲确认装置,并于其输入同时被印加以一有效之第一脉冲及于一预设持续时间内超过该预定底限水准之第二脉冲所造成之类似信号才被操作之装置,于该预设时间后超过该可变波幅水准之第一回波脉冲促使该第二逻辑装置将一信号送至该第三逻辑装置,致使连至该第三逻辑装置之该激励装置不激励该致令置置,更进者,于另一预设时间后不超过该预定水准之第二回波脉冲促使该第二脉冲确认装置将一信号送至连于其上之该激励装置,致使该致令装置不被激励一第二双稳元件,该第二双稳元元系连至置于该第三逻辑装置与该第二回波脉冲确认装置间之该产生装置(develoapingmeans),且当处于一第二状态时以促使该产生装置产生该关信号,以及用于操作该第二回波脉冲确认装置,以及一第三双稳元件,该第三双稳元件系置于该第二比较器与该致令装置之间且响应于被设置至一为二状态以进一步激励该最初被激励之致令装置来使该时间间隔被转换为该两表面间距离之度量,该第三双稳元件系被接收到具有大于该预设値之颠峰波幅之第二回波脉冲之该第二比较器设置至一第二状态;该致令装置系于一较大于该第一及第二回波脉冲之合成持续时间加上其间之间隔之预设时间后被该比较器激励装置操作。19﹒一种藉超音波测量一沿预定路径前进之电缆之护套厚度之电路,而以一转换器离开该电缆且至少部份地浸于一耦合之介质内,该电路包含一操作周期以促使该转换器将超音波射入至与该电缆护套之向外表面接触,同时连续之第一回波脉冲被反射,该超音波之部份被传播通过该护套且于与该向内表面之界面接触时促使连续之相关第二回波脉冲被反射;一第一比较器,该第一比较器系用于判定是否连续之该相关之一对第一及第二回皮脉冲之底限波幅超过一预定最小水准。一第二比较器,该第二比较器系用于判定是否连续之该第二回波脉冲之颠峰波幅系至少一预定値;一第一单稳多谐振荡器,当被操作时,该单稳多谐振荡器产生一具有预定时间间隔之胺冲,于该时间间隔内,一第一及第二回波脉冲之有效系列可能发生,该第二多谐振荡器系连至该第一比较器致使具有该预定时间间隔之脉冲之产生激励该第一比较器;一第二单稳多谐振荡器,该第二单稳多谐振荡器系置于该周期起始装置(cycleinitia─tionmeans)与该第一多谐振荡器之间以延迟具有该预定时间间隔之脉冲之产生;一第三单稳多谐振荡器,该第三单稳多谐振荡器系响应于相关第一及第二回波脉冲系列之确认以产生一控制脉冲;一有效之第一脉冲系超过该预定最小波幅与一于一预设时间外未超过一大于该最小波幅之波幅;一有效之第二脉冲系具有至少一颠峰波幅且于另一预设时间内超过该最小底限波幅;一第一逻辑元件,该第一逻辑元件系连至该第一比较器且系被该第一比较器响应于接收到一超过该必需之最小波幅水准之第一回波脉冲而印加于其上之一信号所操作;一第一回波脉冲确认电路,该第一回波脉波确﹒认电路系连至该第一逻辑元件之输出以产生具有该一预设时间之延迟脉冲;连至该第一回波脉冲确认电路与连至该第一比较器且响应于该延迟脉冲之后缘以产生一可变﹒波幅水准之装置,于该一预设时间外超过该可﹒变水准之第一回波脉冲促使该第一逻辑元件被操作;一第二逻辑元件,该第二逻辑元件系连至该第一逻辑元件以产生一开信号与一关信号,而使介于该开信号与关信号间之持续时间有关于介于来自该电缆护套向外表面之第一回波之接收与来自该材料一对向表面之相关第二回波脉冲之接收间之消逝时间;测量介于该开信号与关信号之时间之装置,当该第一逻辑元件被操作时:该第二逻辑元件被操作以产生一开信号来控制测量装置以开始计数;一第三逻辑元件,该第三逻辑元件具有连至该第二逻辑元件及连至该第一回波脉冲确认电路之输入,且与该第一回波脉冲确认装置所激励,当时第一逻辑元件继该延迟脉冲被操作时,该第三逻辑元件乃被操作;一第四逻辑元件,该第四逻辑元件具有连至该第一逻辑元件与连至该第一回波脉冲确认电路之输入;一第二回波脉冲确认电路,该第二回波脉冲确认电路系连至该第四逻辑元件及连至该第二比较器以于其上印加一信号来激励该第二比较器一第一双稳装置,该第一双稳装置系响应于该第三逻辑元件之被操作而被交换,以因该第一回波脉冲之延长持续时间而中断该电路之操作,且响应于该第三逻辑元件之处于一未被操作状态而被交换,以制约该第四逻辑元件;一第五逻辑元件,该第五逻辑元件系置于该单﹒稳装置与该第三单稳多谐振荡器之间,且连至﹒该第二回波脉冲确认电路,该第五逻辑元件系被响应于该第三逻辑元件之未被操作而被交换﹒之该双稳装置所制约;一第四逻辑元件,该第四逻辑元件系响应于该第一逻辑元件之被操作而将一信号印加于该第二确认电路与该产生装置来促使该产生装置产生一关信号以停止该计数,该计数系相当于该等脉冲间之时间且与该护套厚度有关;该信号之印加于该第二确认电路之输入造成一﹒具有其他预设时间之延迟脉冲之产生;一经常处于一第一状态之第二双稳装置,该第二双稳装置系置于该第二比较器与第三单稳多谐振荡器之间,且连至该第二比较器与该第三单稳多谐振荡器,一具有该必需颠峰波幅之第二回波脉冲操作之该已被激励之第二比较器促使该第二双稳装置﹒设位于一第二状态,该第二双稳装置之交换至该第二状态促使一信号第印加于该第三多诸振﹒荡器以激励该第三多谐振荡器;一第六逻辑元件,该第六逻辑元件系连至该第二确认电路且连至该第一逻辑元件,该第六逻辑元件系藉同时印加以来自该第二确认电路与﹒来自该第一逻辑元件之输出之类似信号而予操作,以确立该第二脉冲于超过该另一预设时间之一时间间隔中超过该最小波幅,该第六逻辑元件之操作促使该已被激励之第三单稳多谐振荡器以促使该第三单稳多谐振荡器产生该控制脉冲,该控制脉冲促使该计数被转换为厚度之度量;以及,一脉冲重复序列器(pulserepetitidnsequeecer),该脉冲重复序列器系用于循环地操作该起始装置及复置该电路之元件以制约电路来进行操作之次一周期。
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