厚度测量系统和方法技术方案

一种测量耦接到工业设备的耐磨基板上的耐磨衬垫的厚度的系统和方法。所述系统包括至少一个超声换能器耐磨传感器装置和被配置成从耐磨传感器装置接收厚度数据的数据采集装置，所述超声换能器耐磨传感器装置耦接在所述耐磨衬垫和耐磨基板之间。所述超声换能器耐磨传感器装置在一个实施方式中是电池供电的，在另外的实施方式中是钝化的，并且通过询问信号供电。供电。供电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】厚度测量系统和方法
[0001]本申请要求于2019年6月24日提交的美国临时专利申请No.62/865,903的优先权。
[0002]专利技术的背景
[0003]本专利技术总体上涉及工业设备维护和维修领域。更具体地，本专利技术涉及用于测量耐磨衬垫厚度的装置、系统和方法。
[0004]工业设备，包括但不限于储罐和斜槽，在设备的寿命期间会受到巨大的磨损损坏。例如，在采矿作业中，当岩石和沉积物通过斜槽输送到储罐中时，会发生磨损损坏。岩石和沉积物对采矿设备的磨损表面产生直接的剪切/摩擦冲击。为了保护和加强设备的磨损表面，耐磨衬垫或耐磨板通常安装在磨损表面上。耐磨衬垫或耐磨板可以焊接到原始铸造设备上，或者可以通过螺栓或类似紧固件可拆卸地固定。
[0005]耐磨衬垫和耐磨板的寿命有限，必须在磨损太薄和损坏设备本身之前更换。因此，有必要对设备进行适当的维护，以保持耐磨衬垫或耐磨板厚度的精确测量。厚度测量有助于指导何时更换耐磨衬垫以防止损坏或破坏储罐的支撑结构、输送和传送斜槽及其部件。有缺陷或磨损的耐磨衬垫会导致生产停机时间、生产率损失和潜在的安全隐患。
[0006]厚度测量值目前是通过外部耐磨板表面上的手动活动获得的。这些测量通常使用手持式超声换能器装置进行。声能可以在宽的频谱上产生。可听见的声音出现在相对较低的频率范围内，其上限约为每秒20000个周期(20KHz)。频率越高，我们感知到的音调就越高。超声波是一种频率更高、超出人类听觉极限的声能。大多数超声波测试是在500KHz和20MHz之间的频率范围内进行的，尽管一些专用仪器下降到50KHz或更低，而一些高达100MHz。无论频率如何，声能都是由一种有组织的机械振动模式组成的，根据波动物理的基本定律，这些机械振动在空气或钢等介质中传播。
[0007]超声波厚度测量仪的工作原理是非常精确地测量由一种称为超声波换能器的小型探针产生的声脉冲穿过测试件并从内表面或远壁反射回来所需的时间。由于声波从不同材料之间的边界反射，这种测量通常以“脉冲/回声”模式从一侧进行。
[0008]换能器包含压电元件，该压电元件由短电脉冲激励以产生超声波脉冲。声波被耦合到测试材料中并穿过测试材料，直到声波遇到后壁或其他边界。反射然后传播回换能器，换能器将声能转换回电能。本质上，测量仪监听来自相对侧的回声。典型地，该时间间隔仅为几微秒。利用测试材料中的声速对测量仪进行编程，然后利用该声速可以使用简单的数学关系来计算厚度：
[0009]T＝(V)x(t/2)
[0010]其中，
[0011]T＝零件的厚度
[0012]V＝测试材料中的声速
[0013]t＝测得的往返渡越时间
[0014]值得注意的是，测试材料中的声速是该计算的重要部分。不同的材料以不同的速度传输声波，通常在硬材料中具有较快的速度，在软材料中具有较慢的速度，并且声速可以随温度显著改变。因此，总是有必要根据被测材料中的声速来校准超声波厚度测量仪，并且
精度依赖于这种校准。
[0015]兆赫范围内的声波不能有效地通过空气传播，因此在换能器和测试件之间使用一滴耦合液体，以实现良好的声音传输。常见的耦合流体材料是甘油、丙二醇、水、油和凝胶。只需要少量，刚好足以填充否则将存在于换能器和目标之间的极薄气隙。耦合流体必须对于传感器的预期寿命(即，当耐磨板磨损并且需要更换时)保持有效。
[0016]通过当前的超声换能器装置进行的这些手动测量是耗时的、劳动密集型的，可能需要特殊的设备并且由于耐磨衬垫处于有限的空间或异常的高度而允许。本专利技术试图通过提供装置、系统和方法来克服现有技术的这些缺点，以自动化和简化耐磨衬垫/板厚度测量。

技术实现思路

[0017]本文提供了用于测量壁的状况的装置、系统和方法，所述装置、系统和方法可以例如用于测量耐磨板或耐磨衬垫的厚度和/或温度。在此描述的实施方式中的至少一些的优点是，所述系统允许对耐磨板进行厚度测量并进行通信，而不需要额外的人力和资源或将人置于危险中。
[0018]在第一实施方式中，所述系统包括耦接到耐磨板的非耐磨侧的至少一个厚度传感器装置，该至少一个厚度传感器装置通信耦接或电耦接到电源，并且该至少一个厚度传感器装置通信地耦接到数据采集装置。
[0019]在第二实施方式中，测量耐磨衬垫厚度的方法可包括将至少一个传感器装置耦接到耐磨衬垫和将壳体物理耦接到耐磨衬垫的非耐磨侧的步骤。所述壳体支撑通信电路，所述通信电路能够操作地耦接以接收表示由所述至少一个传感器装置执行的测量的测量数据。所述方法还包括将耐磨衬垫耦接到工业设备件上，并确保壳体在工业设备件的壁和耐磨衬垫的耐磨表面之间的位置。所述方法还包括对至少一个传感器装置通电，以及使用数据采集装置从通信电路采集测量数据。
[0020]方法、系统和设备在下面的描述中部分地阐述，并且部分地从描述中将是显而易见的，或者可以通过方法、设备和系统的实践来学习。方法、设备和系统的优点将通过所附权利要求中特别指出的元件和组合来实现和获得。应当理解，上述一般描述和以下详细描述仅是示例性和说明性的，而不是对所要求保护的方法、设备和系统的限制。
附图说明
[0021]图1示出了附接到工业设备件的壁的根据第一实施方式的示例性系统的局部剖视图；
[0022]图2示出了可用于图1的系统中的示例性传感器单元的示意图；
[0023]图3示出了图2的传感器单元的侧视平面图；
[0024]图4示出了由图2的传感器单元的处理电路执行的步骤的流程图；
[0025]图5示出了图1的系统的分解代表性透视图；
[0026]图6示出了向远程装置提供数据的图1的系统的代表性透视图；
[0027]图7示出了提供RF信号以向图1的系统的传感器单元供电的图1的系统的代表性透视图；以及
[0028]图8示出了获得壁或耐磨板的测量值的示例性方法的流程图。
具体实施方式
[0029]图1示出了根据第一实施方式的附接到基板18的示例性系统10的局部剖视图，基板18为工业设备件的壁的形式。系统10包括设置在耐磨板或耐磨衬垫12上的多个传感器单元100。耐磨衬垫12包括耐磨表面14和相对的非耐磨表面16。耐磨衬垫12耦接到基板18，使得非耐磨表面16邻近基板18并面向基板18。耐磨表面14设置成接收工作材料，使得耐磨衬垫12操作以保护基板18免受工作材料的损坏。
[0030]如以下将结合图3进一步详细论述的，多个传感器单元100中的每一个包括通信耦接或电耦接到电源(图1中未示出)并且通信地耦接到数据采集装置(也未在图1中示出)的至少一个状态传感器装置。如下文还将详细论述的，多个传感器单元的每个状态传感器装置物理地耦接到耐磨衬垫12，并且在一个实施方式中设置在非耐磨表面16上。
[0031]术语“耐磨衬垫”和“耐磨板”在本说明书中可互换地使用，并且两者都指应用于工业设备的耐磨表面的保护层。还应当注意的是，本说明书中使用的工业设备可以以斜槽、储槽和其他设备为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监测工业设备内的壁的状况的系统，该系统包括：a.至少一个传感器装置，其耦接到所述壁的非耐磨侧；b.所述至少一个传感器装置通信耦接或电耦接到电源；并且c.所述至少一个传感器装置通信耦接或电耦接到数据采集装置。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述壁包括耐磨板或耐磨衬垫。3.根据权利要求2所述的系统，所述系统还包括支撑所述传感器装置和所述电源的壳体。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述壳体包括可压缩壳体，该可压缩壳体具有被配置成将所述传感器装置固定到所述耐磨板的非耐磨侧的类似紧固机构。5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述粘合剂包括作为所述耐磨衬垫和所述至少一个传感器装置之间的信号传导介质。6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个传感器装置是厚度传感器装置。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述厚度传感器装置选自如下：超声换能器、干接触超声传感器、电磁换能器，被配置为广播厚度测量数据的包括蓝牙、Wi
‑
Fi、RFID、蜂窝或LoRa的无线电设备和天线。8.根据权利要求7所述的系统，所述系统还包括支撑在所述壳体上的处理电路和存储器，所述处理电路被配置为：从所述至少一个传感器获得厚度测量信息并将表示所述厚度测量信息的厚度数据存储在所述存储器中；并且使得所述厚度数据传送到所述数据采集装置。9.根据权利要求8所述的系统，所述系统还包括温度传感器，该温度传感器支撑在所述壳体上，所述温度传感器能够操作地耦接以向所述处理电路提供温度测量信息。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述处理电路还被配置为基于所述厚度测量信息和所述温度测量信息来生成所述厚度数据。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个传感器装置包括电耦接或通信耦接以形成网络的多个单独传感器。12.一种用于测量工业设备件的耐磨衬垫的厚度的方法，该方法包括：a.将至少一个传感器装置耦接到耐磨衬垫；b.将壳体物理地耦接到耐磨衬垫的非耐磨侧，所述壳体支撑通信电路，该通信电路能够操作地耦接以接收表示由所述至少一个传感器装置执行的测量的测量数据；c.将所述耐磨衬垫耦接到所述工业设备件上；d.确保所述壳体在所述工业设备件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：迈克尔，
类型：发明
国别省市：