专利名称：超声波测量的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波测量，例如，在用于将紧固件紧固到所需紧固力的设备当中的超声波测量。特别而言，本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的超声波测量方法。本发明还涉及一种根据权利要求10的前序部分的超声波测量设备。
背景技术：
诸如制造厂的装配厂中的质量控制和效率的不断增加的需求导致了复杂装配工具的发展。例如，对于连接件的紧固来说，诸如螺母、螺钉或螺栓的螺纹紧固件通常必须转动多圈，直到最终达到了所需的紧固力。这种连接件的强度与紧固件将两个(或更多个)连接件部分保持在一起的力相关。因此，很重要的是，这种连接件的紧固件被紧固至使得能够确保其达到了所需的紧固力级别的程度。然而，即使当今使用的复杂工具提供了多种方法来确保在紧固过程期间实际上已经达到了连接件的所需的最小紧固力，例如通过对所述工具施加的扭矩进行测量以及就角度旋转而言的扭矩的持续时间，但是还是存在对是否已经达到实际紧固力的不确定性，例如，由于紧固件与正在连接的一个或多个零件之间的摩擦在不同连接件之间会明显不同。已经通过各种或复杂或简单的方案来对该问题进行了处理。例如，实际上使用的紧固件的尺寸可以相对于紧固件的理论所需的尺寸来进行增大，从而确保了即使较大尺寸的紧固件并未紧固到最大紧固力，其仍然能够确保紧固件至少被紧固到了具体设计所需的程度。根据另一个方案，在紧固过程期间的对紧固件的伸长的测量之后来进行紧固件的紧固。这种测量通常是通过利用超声波技术的设备来进行的，并且能够从紧固过程中导致的紧固件的伸长中计算出紧固力。这种超声波技术的使用需要紧固件(的长度)首先被提前测量，亦即，在紧固件仍旧处在未受到应力的状态下进行测量，接着在紧固过程完成之后进行测量，从而确定伸长量。然而，这种超声波测量需要换能器和紧固件之间的声接触，该换能器用于将超声声波施加到紧固件内，这导致了在实际的紧固过程期间很难执行测量。因此，一般来说在紧固完成之后才进行测量，这很大程度上减少了紧固过程中利用高速紧固工具的优势，这是因为执行超声波测量所花费的时间固有地将会显著地超过执行实际紧固所花费的时间量。因此，超声波测量的使用零星地用于希望和/或需要快速装配的场合当中，而并未用于紧固力比进行紧固时的速度更为重要的场合当中。因此，需要一种方法，其在紧固过程期间允许进行超声波测量，而不会显著影响装配时间。进一步地，超声波测量不仅在紧固操作中很有用，而且在其它各种类型的场合当中也很有用，例如确定材料/物体中的不均勻性，并且需要对以便利的方式获得测量设备和材料/物体之间的声接触的方法进行改进，同时确保对于已接收信号的令人满意的信噪比。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声波测量方法和超声波测量设备，其至少使得上述问题有所缓解。分别通过根据权利要求1的特征部分的方法以及权利要求11的特征部分的设备而实现了该目标。根据本发明，提供了一种超声波测量方法，其中借助弹性材料接触层来将超声波换能器声联接至待被测量的物体。所述换能器将多个连续的超声波传输信号传输到正被测量的所述物体当中，所述多个传输信号的每一个的传输频率f都与所述多个传输信号的其它传输信号的传输频率f不同。接收所述传输信号的信号回波，并且基于所述已接收的信号回波，选定至少一个传输频率f来用于所述物体的超声波测量。这具有的优点是，所提供的方法在利用了接触材料层的系统当中能够增大被反射的信号级别，该接触材料层的超声波信号传播速度与待被测量的材料/物体明显不同，这是因为已经实现了，被反射回换能器的那部分初始传输功率较大程度上取决于正在传输的信号的实际频率。本发明的其它特征及其优点将会从以下优选实施方案的详细描述和附图中变得显而易见，所述优选实施方案仅仅是通过实例的方式而给出，而不应当被解释为以任何方式进行了限定。
图1示意性地显示了超声波测量原理。图2A-2B显示了根据本发明实施方案的紧固件紧固工具。图3A-3C显示了作为换能器频率的函数的已接收的回波信号的幅度变化。图4显示了示例性的超声波测量信号。图5显示了根据本发明的示例性的信号检测设备。图6A-6E显示了图5中的检测设备中产生的信号。图7显示了根据本发明的示例性方法。
具体实施例方式如上所述，在装配或者制造过程期间对多个零件进行连接的普通方式是利用带螺纹的紧固件来获得合适的夹紧力。还是如上所述，这种连接件的紧固(夹紧)力的精确度可以通过测量紧固件在紧固过程期间所承受的伸长来进行校验，例如，利用超声波技术。与例如通过对装配工具施加的扭矩和旋转角度进行测量的时候相比较，可以利用伸长的测量值来获得明显更为精确的紧固力的测量值。已经发现在各种不同的技术领域中使用超声波测量，典型地，产生了声波，该声波穿入到待被测量的物体，之后对被传输的声波的反射部分进行测量。接着，该反射被用来获得感兴趣的具体特性的测量值。除了紧固件的紧固以外，超声波测量还能够被用于例如寻找物体内的缺陷，例如无法从外部看到的裂缝。图1中公开了超声波测量的基本原理，其中借助换能器102来对材料101进行测量。
对于这种测量过程，诸如材料101的物体借助换能器102而承受传输脉冲或者短传输脉冲群，该换能器102在位置A处连接到紧固件。(一部分)被传输的脉冲(脉冲群) 接着将在另一端处(材料的位置A')被反射并返回至换能器(该换能器的类型可以用于传输和接收超声波信号，或者替代性地，可以使用单独的接收器来接收反射信号)，并且通过检测反射信号，能够对长度进行测量并通过将两个或更多个传输信号的反射(回波)进行比较来对长度进行比较。如果材料101不是均勻的，例如包含裂缝103，则测量位置B处的传输信号将会在裂缝位置B'处进行反射，从而与在位置A处传输的信号相比较在较短的时间段内返回。如果对信号传输和回波信号的接收之间的时间进行测量的话，能够计算出到达材料中裂缝的距离。对于紧固件的紧固过程期间的紧固件的伸长来说，将完成了紧固过程之后所接收的回波与在紧固过程开始之前接收的回波相比较，从而能够从该比较中计算出伸长。然而，如果使用了这种测量方法，从信号传输的观点来说，理想地但不是必须地， 在换能器和待被测量的物体之间要获得良好的声接触，从而足够大的被传输功率部分不仅被正确地传送至待被测量的物体，并且正确返回到换能器。如果换能器并未与紧固件直接接触，例如，在换能器和紧固件之间具有气隙，则从换能器传输的大部分功率将会已经在空气-物体边界处被反射，从而没有或者仅有很小一部分的被传输的能量实际到达了待被测量的物体。此外，实际到达物体并且在物体的相对端处被反射的那部分能量的大多数还将会在面向换能器的端部处进行反射，从而仅有非常小的一部分被传输的功率或者没有传输功率被正确地反射并返回到换能器。因此，为了确保测量的质量，很重要的是，在换能器和待被测量物体之间能够获得令人满意的声接触。这可以例如通过在物体上采用甘油并接着挤压换能器使其抵靠紧固件来实现，从而甘油确保了换能器-物体的联接中没有气隙的存在。尽管在超声波测量用于时间并不关键的应用的方案中是适宜的，然而在时间关键的应用中，例如在通常的情况下(例如在产品装配线中的紧固件紧固过程中)，使用甘油或者其它合适液体作为接触介质很难或者无法兼顾到具有内置换能器的紧固件紧固工具的需要。因此，在紧固过程期间实现换能器和紧固件之间的令人满意的声联接的问题的解决方案是简单地将换能器整合到紧固件当中，例如每个紧固件都具有换能器。然而，该方案固有地产生了不希望的成本。然而，根据本发明，提供了一种具有内置换能器的测量设备，尽管具有该内置的换能器，该测量设备仍然能够确保换能器和紧固件之间令人满意的声联接。这是借助了联接层来实现的，该联接层用于将换能器声联接至待被测量的物体，该联接层整合在所述设备当中并且由弹性材料构成。这具有的优点是，由于测量设备被布置成毗靠待被测量的物体，因此弹性联接层将确保了在换能器和紧固件之间实现令人满意的声联接，因此允许了在紧固过程期间例如对于紧固中的紧固件以便利的方式进行超声波测量。现在将参考示例性的使用方法来对本发明进行更加详细的示例，其中测量设备是紧固件的紧固工具。在图2A-2B中示意性地显示了根据本发明示例性实施方案的呈电动装配工具形式的设备200。该设备200包括壳体210，该壳体210的一部分构成了后手柄211，该后手柄在使用中被设备操作者抓握。壳体210当中具有电动马达215，该电动马达215通过缆线 221来借助外部电源而提供动力(在替代性的实施方案当中，替代地，电动马达通过位于壳体210内的一个或多个电池来提供动力)。设备200还包括马达输出轴223，该马达输出轴223连接至传动装置216，从而能够使得紧固件以与马达215的旋转速度不同的旋转速度而被设备200驱动。此外，传动装置输出轴2 从传动装置216延伸进入到具有输出轴212的锥齿轮225，该输出轴212被设置为携带有固定于其上或者附接于其上的插座214，以用于与待被紧固的紧固件217进行可松开的连接。插座214可以是能够用于旋转紧固的任何已知的类型，例如正方形、多边形。所述插座优选地是可以替换的，从而允许对具有不同尺寸的紧固件进行紧固。图2B更加详细地显示了虚线所表示的部分。面向并且远离待被紧固的紧固件的插座214的那个端部上具有中心孔，以允许弹性接触层218通过该孔来接触紧固件。接触层218与换能器230相连接，例如永久固定于其上从而确保接触层和换能器之间正确的声接触。正如从图中看到的那样，从角度传动器225延伸并且使得插座214旋转的轴212是中空轴212，该中空轴212环绕弹性接触层218和换能器230，从而使得换能器230和接触层218在紧固过程期间保持为静止不动。在该示例性实施方案当中，换能器230被用来产生超声波信号并且作为传感器来测量信号回波。对于接触层218和紧固件217之间的接触来说，该接触应当是可释放的，从而，一旦当前的紧固件已经完成紧固的时候允许快速转换到下一个紧固件。因此，接触层 218被布置为使得它延伸穿过插座214的中心孔并且略微延伸越过在紧固过程期间与紧固件217相毗靠的插座214的表面M0。这将会导致弹性接触层在紧固过程期间的轻微压缩， 从而在紧固件217的表面上施加了弹力，从而能够确保接触层和紧固件之间的正确接触。 接触层延伸穿过插座的孔的程度应当保持为很小，例如在0. I-Imm的范围内(但是其它范围也可以)，并且应当取决于制造接触层的具体材料。接触层的厚度例如可以在0. l-5mm的范围内。如果接触层延伸到插座214中太深的话，那么接触层的压缩尽管将产生很大的弹力来确保良好接触，但是该接触层的压缩将接触层压缩到使得接触层的性能可能发生改变的程度，从而在换能器测量当中产生了不确定性。一般来说，优选地，接触层应当由具有已知的近似传输性的材料进行制造，例如硅。尽管以上的“干燥联接”方案提供了一种确保从换能器到紧固件的可靠的声接触的方法，但是它仍然具有某些缺点。即使超声波信号在弹性材料中的传播速度显著大于在空气中的传播速度，例如1000m/S，但是与在金属中的声音传播速度(例如5-6000m/s)相比较仍然很低。这意味着，由于传播速度的差异，很大一部分信号能量，例如从换能器传输的大约总能量的9/10已经在接触层-紧固件边界上进行了反射。此外，当信号的剩余能量 (即，传输能量的1/10)已经在紧固件的另一端处被反射的时候，当信号从紧固件进入到接触层的时候还存在另一个不希望的反射，这再次将信号功率减小为例如所述信号剩余能量的1/10。因此，回波信号一旦抵达换能器，回波信号的信号能量就可以降低为换能器初始传输信号的能量的1%，这将导致，由于例如很低的信噪比而很难尝试对接收信号进行正确地解析。
然而，根据本发明，提供了一种方法，其能够增大上述类型的系统中的反射信号级。这是通过确定换能器的传输频率来实现的，从反射观点的角度来说，这是有利的。已经实现，初始传输功率中反射回到换能器的那一部分很大程度上依赖于正在传输的信号的实
际频率。图3A-3C中对此进行了示例，其中显示了作为换能器频率的函数的接收到的回波信号的幅度变化。图3A显示了系统中的曲线，其中使用了 0.2mm厚度的接触层。y轴表示换能器接收的回波信号的幅度，χ轴表示以MHz为单位的换能器的传输频率。从图中可以看出，在大约2. 5、5、7. 5和IOMHz处具有四个峰值，在该四个峰值处，接收到的回波信号幅度很大。并且，从图中还能够看出，频谱中大部分的反射幅度是峰值幅度的0. 1倍或者小于峰值幅度。根据本发明，通过确保了对导致高接收信号功率的频率的选定，从而确保了在换能器中接收到高反射幅度。这可以例如通过对多个不同的(亦即，不相等的)固定频率执行测量接着将多个结果进行比较而实现，从而能够选定导致高回波信号幅度的频率。测量的频率可以例如在2-50MHZ的范围(或部分波段(subrange))内。因此，本发明很大程度上消除了在换能器和待被测量物体之间使用弹性材料接触层所带来的缺点。换能器在单独的一秒内一般能够执行大量的测量，例如，数千次的测量或者更多次，从而能够在相对较短的时间段内对大量的频率进行初次测试，进而随后能够选择合适的传输频率来用于实际的测量。一般来说，图3A中的峰值位置将会根据所测试的具体接触层而发生变化，并且随着正被测量的具体物体而变化。进一步地，根据本发明，肉眼看上去相同的两个物体的测量很可能导致不同的传输频率。因此，在例如紧固件紧固工具当中使用本发明的时候，优选地对于每个待被紧固的紧固件进行频率测量。通过这种方式，可以总是确保利用提供了具有良好信号质量的回波信号的传输频率来进行实际的测量。然而，很可能对相似物体(例如相同尺寸的多个紧固件)的测量将会导致最优的频率互相相对接近。因此，如果例如紧固件紧固工具用来紧固大量(基本)相同的紧固件，则所述设备可以被设置成在相对较窄的范围内对换能器频率进行测试，从而使得所述工具更加快速地准备好用来进行紧固。如上所述，最优的测量频率依赖于接触层以及待被测量的物体的属性。图IBB示例了频率依赖于接触层厚度的情况，其中显示了与图3A中的曲线图相类似的曲线图，然而不同之处在于接触层的厚度为0.4mm。如图所示，具有大量的峰值，但是峰值也较窄。图3中显示了类似的实例，其中接触层厚度为0. 8mm，并且如图所示，峰值的数量增加的更多，同时峰值也更窄。除了材料厚度以外，频率峰值将会依赖于例如材料的传输性和声音穿过材料的传
播速度。因此，本发明可以执行物体的高质量测量，而不需要使用甘油、胶水或将换能器固定至待被测量的物体的其它物质。因此本发明具有的优点是其使得超声波测量设备内置在例如紧固件紧固工具当中，并使得在正在进行紧固期间能够实施测量。本发明还具有的优点是，实际的紧固力还能够在紧固过程中利用非�？焖俚墓ぞ呃唇蟹浅＞返牟饬�。如果能够对实际的紧固力进行精确的测量，则可以节省大量的材料，这是因为如果能够确保实际达到了所需的紧固力的话，则通�？梢允褂眯×艘患渡踔亮郊冻叽绲慕艄碳�。对于一旦传输的超声波回波信号到达换能器而正在使用的信号处理而言，该信号处理可以以任何适宜的方式实现。图4中显示了实现该信号处理的一个相对简单的方法， 其中示意性地显示了已传输的换能器信号和反射回波的时间曲线图。这种具体的方法在本领域中是已知的，并且包括在t = tl时传输短脉冲或者脉冲群，在这种情况下包括四个周期401。在t = t2时，换能器接收到了已传输信号的回波402。该已传输信号的形状以及因此得到的回波信号的形状是换能器的动态性能的产物，因此可以通过例如在具有最大幅度的波谷上(图中表示于403处)来执行测量，从而利用该效应。传输信号401中的最大波谷与对应的接收到的峰值之间的时间段At可以接着用于确定例如正被测试的材料厚度。如果正在测量紧固件，则时间段At因此取决于紧固件的长度，当紧固件正在被紧固因此而被伸长的时候，该时间段At将会改变，从而在紧固过程期间的实际伸长可以从At的差值中进行计算。尽管这种方法提供了一种简易的方法来测量例如紧固件的伸长并从而使得对紧固力进行精确确定，但是其仍然可能对测量结果产生不确定性。例如，如果紧固件并未正确地对准紧固工具，则信号形状可能会被扭曲，从而反射信号的最大峰值不再对应于传输信号的最大峰值，从而对信号的一个或多个周期产生了测量误差。根据本发明，还提供了一种克服这种缺点的测量方法。图5中显示了根据本发明的测量方法的示例性实施方案。该测量方法将会参考紧固件501的示例性测量来进行描述。以下将描述的测量方法适合于与上述的频率选定法一同使用，但是也可以与传统的超声波测量法结合使用。在所公开的实施方案当中，单一的换能器502用于测量信号的传输和测量信号的接收。使用了传输/接收转换器503来在传输模式和接收模式之间对系统进行转换。在传输模式中，传输脉冲群门控设备505例如通过产生特定长度和频率的信号， 从而产生了具有合适且固定频率的合适的传输脉冲群。该传输脉冲群门控设备能够利用合适的频率发生器来产生所需频率，并且所产生的信号例如可以是正弦波信号或者方波信号或其它任何类型的信号。还可以利用以下描述的参考频率来产生传输信号。所产生的信号通过传输放大器504进行了放大，并接着传输到被设置为传输模式的t/r转换器503。所产生的传输脉冲群信号优选地相对较长，并且从原理上来说，唯一的限制是它不应当比信号到达紧固件的面向并远离换能器的那个端部且返回至换能器所花费的时间更长，并可以小于合适的警戒时间，从而在回波信号到达之前系统可以被设置为测量模式从而能够对回波信号进行测量。因此，当传输信号已经被传输的时候，t/r转换器503被设置为接收模式，并且被换能器502接受的回波信号借助放大器507、508而进行放大。因此， 与结合图4所描述的检测方法相比较，传输脉冲群能够包括极大数量的周期，图6A中显示了已接收的回波脉冲群的实例。已接收的回波脉冲群在进行了所述放大之后，被输入到IQ_(同相正交an-phase Quadrature))解调器当中。在IQ-解调器当中，已接收的信号被分别分离成1_信道和Q-信道，并且该多个信道借助倍频器509、510而分别与参考频率以及相位移动了 90°的所述参考频率进行相乘，亦即，多个信道互相正交。图6B中显示了 I-信道参考信号的实例。所述参考信号是具有锁定至传输脉冲群门控设备505所产生的传输信号的相同频率和相位的信号，并且Q-信道参考信号因此是相位移动了 90°的I-信道参考信号。图6C显示了 I-信道解调器的输出信号的实例，该信号是从倍频器/混频器509产生的。从倍频器/混频器509、510中产生的输出信号接着借助低通滤波器512、513而进行了低通滤波，从而分别产生了低通滤波的I-输出和Q-输出。图6D显示了低通滤波的I-输出的实例，图6E显示了低通滤波的Q-输出的实例。接着，该多个低通滤波解调器输出信号分别借助模数转换器514、515而进行了数字化。被数字化的信号输入到执行实际计算的微处理器。微处理器516可以计算参考信号与接收到的信号之间的相位差以及参考频率。只要紧固件并未承受任何伸长，例如在紧固过程实际开始之前，则该相位差将恒定保持为某特定值。然而，当开始紧固过程的时候，从而也开始了紧固件的伸长，则该相位差将会变化，这是因为紧固件的伸长将导致更长的信号传播时间。通过根据以上描述来恒定地执行测量，则能够通过微处理器516来确定已接收的信号相对于传输信号而经受的相位差(如果总的相位差超过全周期，则微处理器能够计算出回波信号在紧固过程期间经历的周期总数)，并且当该相位差达到对应于所需的紧固件伸长(该所需的紧固件伸长又对应于所需的紧固力)的值的时候，微处理器516能够产生信号来表示应当停止紧固，随之停止电动马达，例如图2A中的电动马达215，并因此停止紧固过程。回波信号相位的测量应当在紧固期间在这种高重复频率下(例如IkHz或更高) 进行重复，从而回波信号相位差在紧固期间可以在连续的测量之间被明确地确定。根据本发明的测量方法具有的优点是，不需要知晓传输信号的准确形状，这是因为并不执行波峰测量。本发明还具有的优点是能够使用相对较长的脉冲群来作为传输信号，从而提高了测量精确度。如果使用同一个换能器来用于回波信号的传输和接收，则最大长度不应当超过信号传播至例如紧固件相对端并且返回所耗费的时间。在一个实施方案当中，传输信号的长度超过了信号从换能器传播至正被测试的物体的相对端所花费的时间， 所述相对端即传输信号被反射的位置处。图5还显示了根据本发明的信号检测器的另外的可选特性。除了 I-信道和Q-信道以外，IQ-解调器还可以包括包络检测器520。回波信号包络可以用来获得回波的粗略延迟。该包络还可以通过所测量的I-信道和Q-信道数据而被数字化计算。如果所公开的系统将用于根据以上的频率选定，则可以例如根据图7中的方法 700来使用图5中的系统。在步骤701中，对紧固件是否将要被紧固以及因此的测量是否要开始进行确定。 如果将要开始测量，则例如通过微处理器516来选定第一传输频率f。接着，在步骤702中， 利用该频率来传输信号，但是并不对信号相位进行确定，而是在步骤703中对接收信号功率或者幅度进行确定，并且将其存储到例如存储器当中。接着，所述方法继续到步骤704，其中确定是否已经检测到信号功率(幅度)峰值频率，并且如果f并未改变了 Af值，那么该过程返回至步骤702以进行下一次测量。这样持续直到确定了峰值频率，或者直到具有接收(回波)信号功率的频率超过所需的阈值。在一个实施方案当中，并未使用导致峰值响应的准确频率，而是可以选定大致对应于该频率的频率，只要该频率导致了足够大幅度的回波信号即可。这还适用于阈值方案，在该情况下多个频率可以导致回波信号功率具有令人满意的幅度/信号功率，并且在这些频率中的具体选择还可以基于其它因素。例如，如果对很宽的频率范围进行了测试，则甚至可以具有一个以上的峰值频率(参见图3A-3C)，在该情况下可以有其它因素来影响对频率的具体选择。
当在步骤705中确定了合适的传输频率的时候，可以根据以上所述来测量伸长量。尽管以上描述的检测方法已经结合紧固件紧固工具来进行了描述，但是应当理解的是，所描述的检测方法可以用于将要使用超声波测量的任何场合当中，图5中公开的检测方法同样地适合于其它类型的超声波测量，例如在材料中发现不均勻性的测量，并且还可以用来与超声波测量设备一起使用，其中换能器连接到待被测量的物体，因此无需进行频率检测。进一步地，尽管本发明已经结合了电动紧固工具进行了描述，应当理解的是，它同样十分适合于气动或液压或者手动紧固工具，并且还适用于利用脉冲工具来实现紧固的电动或气动或液压工具。
权利要求
1.一种超声波测量方法，包括以下步骤-借助弹性材料接触层(218)来将超声波换能器(102 ；230 ；502)声联接至待被测量的物体(101 ；217 ；501)，所述方法的特征在于以下步骤-a)借助所述换能器(102 ；230 ；502)来将多个连续的超声波传输信号传输到正被测量的所述物体(101 ；217 ；501)当中，从而该多个信号从所述换能器(102 ；230 ；502)传播至所述物体(101 ；217 ；501)的端部，所述传输信号在该端部进行反射，并且在该端部的位置处， 所述多个传输信号的每一个的传输频率(f)都与所述多个传输信号的其它传输信号的频率不同，-b)基于所述已接收的信号回波，选定至少一个传输频率(f)来用于所述物体(101 ； 217 ；501)的超声波测量，-c)在测量期间，利用已选定的传输频率(f)将信号传输至所述物体(101 ；217 ；501) 内并接收所述传输信号的信号回波，其中通过在两个正交信道中的解调来检测所述信号回波，从而确定了信号回波相对于已选定的传输信号的相位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 -在步骤a)当中-al)选定第一传输频率(f)，-a2)使用所述换能器(102 ；230 ；502)来传输具有所述第一传输频率(f)的第一超声波传输信号，-a3)传输具有第二传输频率f = f 士 Δ f的第二超声波传输信号， -在步骤b)当中-bl)确定所述第一传输信号的已接收的信号回波的信号功率和/或幅度， -b2)确定所述第二传输信号的已接收的信号回波的信号功率和/或幅度， -b3)将多个所述已接收的信号回波的已确定的信号功率和/或幅度进行比较，并且 -b4)选定导致了最大信号功率和/或幅度的传输频率(f)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将多个步骤进行重复，直到检测到信号功率和/或幅度超过第一阈值的传输频率(f)，并且选定超过所述第一阈值的传输频率 (f)来用于测量。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将多个步骤进行重复，直到检测到具有峰值信号功率和/或幅度的传输频率(f)，并且选定基本导致所述峰值信号功率和/或幅度的传输频率(f)来用于测量。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述多个传输信号的每一个都具有不同的且固定的频率。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述多个步骤的执行受到紧固件紧固工具O00)中的微处理器(516)的控制。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，它还包括以下步骤 -在对紧固件017 ；501)进行紧固之前，确定所述传输频率；并且-在利用所述紧固件紧固工具(200)来对所述紧固件017 ；501)进行紧固的期间，进行实时的超声波测量。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述接触层(21 的厚度为 0.l-5mm。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其特征在于，所述传输频率至少在 2-50MHZ的部分波段内。
10.一种超声波测量设备，包括-超声波换能器(102 ；230 ；502)，其用于联接到待被测量的物体(101 ；217 ；501)并用于传输超声波传输信号穿过所述物体(101 ；217 ；501),-接收装置，其用于接收被所述超声波换能器(102 ；230 ；502)传输的超声波传输信号所导致的超声波信号回波，-弹性材料接触层018)，其用于将所述换能器(102 ；230 ；502)和接收器声联接到待被测量的物体(101 ；217 ；501)，所述设备的特征在于该设备被布置为-a)借助所述换能器(102 ；230 ；502)来将多个连续的超声波传输信号传输到正被测量的所述物体(101 ；217 ；501)当中，从而该多个信号从所述换能器(102 ；230 ；502)传播至所述物体(101 ；217 ；501)的端部，所述传输信号在该端部进行反射，并且在该端部的位置处， 所述多个传输信号的每一个的传输频率(f)都与所述多个传输信号的其它传输信号的频率不同，-b)基于所述已接收的信号回波，选定至少一个传输频率(f)来用于所述物体(101 ； 217 ；501)的超声波测量，-c)在测量期间，利用已选定的传输频率(f)将信号传输至所述物体(101 ；217 ；501) 内并接收所述传输信号的信号回波，其中通过在两个正交信道中的解调来检测所述信号回波，从而确定了信号回波相对于已选定的传输信号的相位。
11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述接收装置是所述换能器(102；230 ； 502)。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其特征在于，所述设备是紧固件紧固工具 (200)。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，其布置为测量正被所述紧固设备(200) 紧固的紧固件Ο17;501)的伸长。
全文摘要
根据本发明，提供了一种超声波测量方法，其中借助弹性材料接触层(218)来将超声波换能器(102；230；502)声联接至待被测量的物体(101；217；501)。换能器(102；230；502)将多个连续的超声波传输信号传输到正被测量的所述物体(101；217；501)当中，所述多个传输信号的每一个的传输频率(f)都与所述多个传输信号的其它传输信号的频率不同。接收所述传输信号的信号回波，并基于所述已接收的信号回波，选定至少一个传输频率(f)来用于所述物体(101；217；501)的超声波测量。本发明还涉及一种超声波测量设备。
文档编号G01N29/07GK102362164SQ201080013669
公开日2012年2月22日 申请日期2010年3月26日 优先权日2009年3月27日
发明者C-G·卡兰, E·T·贝里奎斯特, J-O·胡尔登, L·R·埃里克森 申请人:阿特拉斯·科普柯工具公司
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