Акустическое измерение толщины с использованием газа в качестве связующей среды

АКУСТИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ТОЛЩИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗА В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕЙ СРЕДЫ Акустическое устройство, адаптированное для эксплуатации в среде, заполненной газом,для выполнения бесконтактного измерения толщины объекта, подлежащего измерению, или для выполнения бесконтактного определения характеристик среды, размещенной по другую сторону этого объекта. Устройство содержит электроакустический приемопередатчик для выдачи акустического сигнала по направлению к объекту, подлежащему измерению, и приема акустического ответного сигнала и сигнальный процессор для обработки ответного сигнала и определения толщины объекта. Преобразователь имеет акустическую границу раздела приемопередатчик-газ и адаптирован для излучения широкополосного акустического импульса к объекту и приема акустического резонансного ответного сигнала. Сигнальный процессор определяет толщину объекта, подлежащего измерению, или определяет характеристики среды,размещенной по другую сторону объекта, используя быстрое преобразование Фурье (БПФ) резонансного ответного сигнала выше заранее определенного уровня отношения сигнала к шуму. Олсен Оге А., Якобсен Юстеин, Халос Скар Торе Магне, Норли Петтер,Бергх Осхилд, Негорд Нильс Отто,Лог Стеинер (NO) Медведев В.Н. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДЕТ НОРСКЕ ВЕРИТАС АС (NO) Уровень техники А. Имеющаяся система мониторинга газопроводов. На сегодня доступны два основных способа осмотра/контроля состояния стенок в газопроводах, а именно оптический способ и способ, известный как способ утечки магнитного потока. Обычно интересно иметь возможность определить толщину стенки трубы и другие параметры трубы во время регулярных осмотров, предпочтительно при обычных рабочих условиях, без специальных средств измерения,таких как, например, заполнение трубы жидкостью с целью обеспечения соединительной среды для выполнения таких измерений ультразвуковыми средствами, так как такие специальные измерения являются дорогостоящими и приводят к длительным прерываниям в функционировании действующего трубопровода. Оптическими способами являются такие, как используемый посредством "Optopig", который основан на использовании лазера и измеряет расстояние до стенки с разрешением, вдоль и поперек стенки трубы, около 1 мм, применяемого к внутренней поверхности, но не измеряющего "остающуюся" толщину. Система обычно не применима для областей, покрытых конденсатом или другой жидкостью. Способ утечки магнитного потока - способ, который вычисляет массовую потерю в пределах данной области, но не способен вычислить абсолютные толщины, и способ не применим при очень толстых стенках трубы. Долгое время оставалось так, что бесконтактные ультразвуковые (NCU) измерения толщины и других характеристик в ситуации, в которой газовая атмосфера находится между измерительной аппаратурой и объектом, подлежащим измерению, обычно представлялись несбыточной мечтой. В исходных материалах главы для "Энциклопедии Интеллектуальных Материалов", ред. A. Biederman, John WileySons, Нью-Йорк (ожидаемой в 2001), опубликованных Mahesh С., Bhardwaj, на странице в глобальной сети связи: http://www.ultragroup.com/Company/Publications/PDF/esm1.pdf, подчеркнута эта общая точка зрения. В то время как некоторые способы для выполнения NCU измерений предложены в вышеупомянутой публикации, они все испытывают ограниченность их коммерческого применения и успеха на рынке, не стали очевидными для заявителей настоящей заявки на патент. Соответственно необходимо устройство и способ, простые в использовании, которые надежно и точно обеспечивают NCU измерения толщины и других характеристик объекта, подлежащего измерению, в широком диапазоне применений и, в частности, для приложений, например осмотров газопровода. В. Область техники, к которой относится изобретение. Представленное изобретение особенно подходит для одновременного контроля коррозии газопроводов и характеризует среду вне стенки трубы. Более конкретно, представленное изобретение относится к новому устройству и способу для мониторинга на месте таких газовых труб изнутри и в то же время,чтобы характеризовать окружающую трубу среду. Если труба покрыта, определение характеристик необходимо для принятия решения, отсоединилось ли покрытие от стенки трубы или нет. Этот способ также применим с некоторыми геометрическими ограничениями, если имеется слой жидкости, покрывающий дно трубы, при этом геометрические ограничения касаются критического угла между газовой средой и водной поверхностью. Выше критического угла вся акустическая энергия отражается от поверхности, и измерения для углов больше, чем этот критический угол, невозможны. Одно и то же устройство также применимо в диапазоне известных диаметров (вплоть до 1,50 м) наземных и неназемных трубопроводов. Посредством облучения стенки трубы ультразвуковыми волнами с импульсной акустической энергией, содержащими компоненты с длинами волны, соответствующими двум толщинам стены или целым числам этого значения, эти частоты создают стоячие волны в стенке трубы. Когда излученный импульс доходит до конца, резонансная энергия повторно излучается и обнаруживается приемником, размещенным на расстоянии от стены. Фиг. 1 показывает пример акустического сигнала 100, испускаемого приемопередатчиком 111, отраженного стенкой 112 стальной трубы и принятого датчиком 111 приемника. Внутри трубы находится среда А, вне трубы - среда В 1. Акустический сигнал 100 содержит направленную отраженную часть 101 и резонансную часть 102. На величину энергии, содержащейся в принятом сигнале, влияют акустические характеристики стенки трубы, так же как и среды с обеих сторон стенки. Чем ближе акустический импеданс среды непосредственно за стенкой к акустическому импедансу стеки, тем ниже общая отраженная энергия. Фиг. 2 показывает соответствующий результат, как на фиг. 1, только среда В 2 отличается от среды В 1, что на фиг. 1, и как может быть замечено, сравнивая фиг. 1 и 2, резонансная часть (102 и 202) отраженной акустической энергии изменилась. Сущность изобретения Настоящее изобретение предоставляет акустическое устройство, адаптированное для эксплуатации в пространстве, заполненном газом, и с одной стороны объекта, подлежащего измерению, для проведения бесконтактного измерения толщины объекта, подлежащего измерению, или для проведения бесконтактного снятия характеристик среды, размещенной со второй стороны объекта, подлежащего измерению. Предпочтительно устройство согласно изобретению выполнено как электроакустическое. Устройство обычно содержит средство электроакустического преобразователя, средство приемопередатчика,-1 018239 соединенное со средством электроакустического преобразователя и адаптированное для возбуждения средства электроакустического преобразователя для вывода акустического сигнала к объекту, подлежащему измерению, и приема отраженного от него акустического ответного сигнала, и сигнальный процессор, адаптированный для обработки ответного сигнала и для определения на основании акустического ответного сигнала характеристики толщины объекта, подлежащего измерению. Средство электроакустического преобразователя согласно изобретению содержит акустический интерфейс "преобразовательгаз", и приемопередатчик адаптирован, чтобы оперировать средством электроакустического преобразователя так, чтобы излучать в пространство, заполненное газом, между средством электроакустического преобразователя и объектом, подлежащим измерению, широкополосный акустический импульс по направлению к объекту и принимать акустический резонансный ответный сигнал в акустическом ответном сигнале с уровнем, который обеспечивает захват резонансного ответного сигнала выше заранее определенного уровня отношения сигнала к шуму. Сигнальный процессор адаптирован для определения характеристики толщины объекта, подлежащего измерению, или определения характеристик среды, расположенной на второй стороне объекта, подлежащего измерению, используя быстрое преобразование Фурье(БПФ) захваченного резонансного ответного сигнала выше заранее определенного уровня отношения сигнала к шуму. В одном варианте реализации устройства настоящего изобретения средство приемопередатчика, соединенное со средством электроакустического преобразователя, адаптировано для работы с акустическими сигналами, имеющими акустические компоненты в диапазоне частот, который является, по меньшей мере, на декаду ниже, чем частоты, используемые во время текущего измерения толщины объекта,подлежащего измерению. Следующий вариант реализации устройства представленного изобретения включает средство держателя преобразователя, адаптированное для поддержания заполненного газом промежутка на заранее определенном расстоянии от поверхности объекта, обращенной к промежутку, заполненному газом. В еще одном дополнительном варианте реализации устройства настоящего изобретения средство держателя преобразователя выполнено с возможностью перемещать электроакустический преобразователь вдоль поверхности объекта, обращенной к промежутку, заполненному газом. В следующем варианте реализации устройство согласно настоящему изобретению адаптировано для автоматической установки упомянутого заранее определенного расстояния на основании по меньшей мере одного из: номинальной толщины объекта, подлежащего измерению, акустической характеристики газа в промежутке, заполненном газом, и частот широкополосного импульса, чтобы оптимизировать качество бесконтактного измерения толщины. Представленное изобретение представляет важное значение для проверки трубопровода, поскольку способно измерять изнутри, по меньшей мере частично, заполненной газом трубы абсолютную толщину стенки трубы через слой газа как связывающей среды для акустического сигнала, при этом используя устройство или способ представленного изобретения газовый слой может быть в диапазоне от менее чем приблизительно от 10 и до 1000 мм или больше, и одновременно способно характеризовать среду, размещенную вне стенки трубы. Оно также применимо в газопроводах с имеющимся конденсатом, и одно и то же устройство применимо для использования в трубах различных диаметров. Варианты реализации станут легко понятны из дальнейшего детального описания изобретения,примеров и чертежей, используемых для объяснения и раскрытия изобретения. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - схематический вид стенки 110 трубы, где среды с каждой стороны стенки одинаковы, также показан и возникающий в результате отраженный от этой стенки сигнал 100; фиг. 2 - схематический вид стенки 210 трубы, где среды внутри и вне стенки различны, также показан и возникающий в результате отраженный от этой стенки сигнал 200; фиг. 3 - схематический вид системы согласно изобретению, используемой для проверки газопровода; фиг. 4 - схематический вид трубы с двумя слоями покрытия; фиг. 5 - схематический вид одной из возможных конструкций блока преобразователей и отдельного преобразователя; фиг. 6 - схема конструкций блока преобразователей, в котором передающий набор пространственно отделен от принимающего набора; фиг. 7 - схема блока преобразователя в трубе для иллюстрации, как расстояние между соответствующими преобразователями передачи и приема зависит от скоростей газа и звука и расстояния до стенки трубы; фиг. 8 описывает два массива, видимых с различных положений; фиг. 9 - схематический вид одной из возможных конструкций системы для системы мониторинга газопроводов; фиг. 10 - схема алгоритма согласно изобретению; фиг. 11 - блок-схема для идентификации множества гармоник. Подробное описание предпочтительного варианта осуществления Относительно общей системы настоящего изобретения. Фиг. 3 показывает схему примера сценария, описывающего использование системы согласно изобретению. Труба заполнена газом 300 с давлением в диапазоне от 1 бар и выше, например природный газ, транспортируемый из резервуара. Система согласно изобретению, используемая в этом сценарии,предпочтительно разработана так, чтобы соответствовать полному распределению толщины стенки трубы и также характеризовать среду/среды, окружающие трубу. Расстояние между преобразователями и стенкой трубы может изменяться, как обозначено стрелками 305 и 306, в зависимости от изменения диаметра трубы. Внутри трубы находится устройство 301 держателя для трубы большого диаметра и 302 для трубы меньшего диаметра, предпочтительно скребок для очистки труб, кожух для набора 307 ультразвуковых преобразователей и включающий в себя аналоговые и цифровые электронные устройства 307 и 308 и источник 309 питания. Скребок для очистки труб приводится в движение потоком газа. Согласно фиг. 4 труба 400 обычно изготовлена со стальной стенкой 401 и может быть покрыта одним или более слоями 402 и 403 покрытия. Задача получения характеристик среды вне стенки стальной трубы может, например, заключаться в обнаружении мест, где внутреннее покрытие отделилось от стенки стальной трубы. Относительно преобразователей. Фиг. 5 показывает схему половины цилиндрического блока 500 преобразователей и один из преобразователей 532, содержащий ряд передающих элементов 532-1 и один принимающий элемент 532-2. Эта конструкция является одной из ряда возможных конструкций. Передающие элементы преобразователя обычно могут быть монокристаллом, в то время как принимающие элементы преобразователя обычно являются пьезокомпозитными элементами. Преобразователь может дополнительно иметь один или более согласующих слоев перед лицевой стороной преобразователя (не показано на чертеже) для улучшения передачи акустической энергии в интерфейсе между преобразователем и газообразной средой из-за отличия в акустическом импедансе. Как передающий, так и принимающий элементы могут быть внутри кожуха, который содержит электроды, соединенные с каждым из передающего и принимающего элементов. Обычно кожух также имеет контакт для электрического соединения преобразователя к электронной части системы. В зависимости от скорости скребка для очистки труб передающая и принимающая часть преобразователей могут быть пространственно отделены. Фиг. 6 показывает компоновку, в которой набор 601-624 принимающих преобразователей пространственно отделен от набора 625-648 передающих преобразователей. На чертеже показаны: блок 600 преобразователей газовой трубы, расстояние между наборами 650, один элемент набора 647 передающих преобразователей, а также один элемент из набора 623 принимающих преобразователей. Конструкция,показанная на фиг. 6, только одна из ряда возможных вариантов. На фиг. 7 показаны труба 700 со стенками 701 стальной трубы и блок 702 преобразователей, с скорость звука в газовой среде внутри трубы и v - скорость, с которой скребок для очистки труб с держателем перемещается. Расстояние d1 между соответствующими передающим 703 и принимающим 704 преобразователями зависит от скорости v газа, скорости звука, с и расстояния от преобразователя до стенки трубы d2 согласно формулеd1=(2d2v)/с. Устройство согласно изобретению содержит механическое средство, чтобы изменять расстояние d1 согласно вышеупомянутой формуле. Число преобразователей зависит от требуемой степени охвата окружности стенки трубы, в то время как частота передачи относительно скорости газа задает степень охвата в боковом направлении. Преобразователи в наборе могут работать индивидуально или может применяться формирование луча. Фиг. 8 показывает два набора, находящихся в двух разных положениях в 801 и 802 и в 804 и 805. Чтобы сделать иллюстрации простыми, описан только статический пример. 803 показывает результирующие области акустического облучения (следы) от каждого из преобразователей набора, показанного как 801 и 802. Охват составляет меньше 100%. Соответственно расположение, показанное на 804 и 805,приводит к перекрыванию следов и 100% покрытию, как показано в 806. Относительно электронной системы. Фиг. 9 показывает блок-схему системы, показанной на фиг. 3, используемой при измерении "на месте" свойств материалов объекта и среды за ним в газообразной среде в качестве среды акустического соединения, используемой в представленном изобретении. Широкополосная электрическая волна генерируется в генераторе 901 колебаний специальной формы. Чтобы получить наилучшее возможное соотношение сигнал-шум, амплитуда широкополосной электрической волны увеличивается, используя усилитель 902 мощности. Когда газ используется как связующая среда между преобразователями и объектом, преобразователи требуют более высоких напряжений возбуждения по сравнению с преобразователями, взаимодействующими со средами, имеющими более высокий акустический импеданс, как, например, вода, чтобы иметь одинаковое то же соотношение сигнал-шум. Это имеет место из-за большой разницы в акустическом импедансе между газообразными-3 018239 средами и преобразователем в дополнение к более высокому ослаблению акустической энергии в газе по сравнению, например, с водой. Передающая согласующая сеть 903 используется, чтобы улучшить ширину полосы пропускания системы. Такая согласующая сеть позволяет усилителю мощности возбуждать в более широкой полосе частот в пределах требуемой рабочей ширины полосы частот с улучшенной линейностью. Преобразователь и согласующая сеть составляют полносекционный фильтр полосы пропускания 3-го порядка. Это может также быть реализовано другими конструкциями согласующих сетей, которые составляют фильтр полосы пропускания более высоких порядков. Передающая часть конструкции 904 преобразователя преобразовывает широкополосную электрическую волну в механические колебания. Эти механические колебания заставляют широкополосный акустический сигнал распространяться от преобразователя через газообразную среду и к стенке трубы. При достижении стенки трубы широкополосный акустический сигнал частично отражается от стенки и частично передается в стенку. Если частично переданный широкополосный акустический сигнал содержит компоненты с длинами волны, соответствующими двум толщинам стенки трубы или целым числам этого значения, эти частоты создают стоячие волны по стенке трубы. Когда излученный импульс доходит до конца, резонансная энергия повторно излучается, распространяется через газообразную среду и принимается принимающей частью конструкции 904 преобразователя. Принимающая часть преобразователя преобразовывает механические колебания в электрические сигналы обычно порядка мВ (mV). Из-за потери мощности сигнала в кабеле между принимающей частью конструкции 904 преобразователя и устройством 906 оцифровки эти сигналы, перед передачей его через кабель, подаются на малошумный предварительный усилитель 905. Этот предварительный усилитель обычно размещается сразу после гидрофона. Если кабель длинный и/или амплитуда сигнала низка,может потребоваться дополнительный усилитель, прежде чем сигнал достигнет устройства 906 оцифровки. Усиленный электрический сигнал оцифровывается устройством 906 оцифровки, таким как аналогоцифровой преобразователь (A/D), и сохраняется или в памяти процессора, или на запоминающем носителе, таком как, например, флэш-память, для последующего анализа. Если оцифрованные данные сохранены в памяти процессора, они могут быть проанализированы, отображены и затем сохранены. Процессор использует методику, описанную ниже более подробно. Блок 907 управления содержит процессор и может также включать в себя запоминающий носитель. Одно возможное усовершенствование системы заключается в использовании методов выравнивания в отношении передачи, приема или в обоих случаях. Использование методов выравнивания может улучшать полную линейность фазы, эффективность и амплитудный отклик системы, описанной на фиг. 9. Относительно алгоритма. На блок-схеме на фиг. 10 предполагается, что отображенные данные также сохраняются на подходящем запоминающем носителе. 1001 Сигналы времени. Последовательность вещественных чисел, соответствующих напряжениям от модуля 180 DAQ. Далее она будет упоминаться как вектор времени. 1002 Входные параметры: скорость звука объекта измерения, co; длина временного окна для спектральной оценки, N; ожидаемая ширина первичного эхосигнала без хвостовой части резонанса, W; спектральные методы оценки; скорость звука в жидкости, cw; выбор функции окна (например, по Hanning, Bartley); частота выборок, Fs; интервал частот, используемый в приемопередатчике; ожидаемая верхняя граница толщины. Минимальное отношение между пиковыми энергиями в первичном и вторичном эхосигналах: число наборов данных в справочной памяти, М; целочисленный допуск (1022-6); нижний порог весовых значений частоты (1022-7). 1010 Частотно-временной анализ. Входные данные: сигнал времени, спектральные методы оценки, N, Fs. Содержание энергии во временно-частотной области оценивается, используя любую стандартную методику, такую как скользящее преобразование Фурье или распределения Вигнера (Wigner). Время максимальной энергии определяется из этого и N, находится начальный момент хвостовой части. Выходные данные: матрица энергии, вектор моментов времени (в единицах интервала выборок),вектор частот (Гц), время начала хвостовой части. 1020 Идентификация первичного эхосигнала.-4 018239 Входные данные: вектор времени, ожидаемая ширина первичного эхосигнала. Находят время, соответствующее самой большой энергии импульса, и используют ожидаемую ширину первичного эхосигнала для определения начала и конца эхосигнала. Выходные данные: времена начала и конца эхосигнала. 1021 Спектральная оценка. Входные данные: вектор времени, спектральный метод оценки, времена начала и окончания для анализа, функции окна, N, Fs. Содержимое энергии частоты сигнала времени оценивается с использованием любой стандартной методики от методов, основанных на периодограммах, до параметрических методов, например, используя модель Юла-Уокера (Yule-Walker). Оценка выполняется в двух окнах: одно содержит только хвостовую часть (начинающуюся в конце эхосигнала, продолжающуюся до конца эхосигнала +N) и одно содержит эхосигнал и его хвостовую часть, начинающуюся со времени начала эхосигнала -N и продолжающуюся до конца эхосигнала +N. Точно так же двумерный спектр, спектр полуинвариантов третьего порядка вычисляется, используя стандартные методы. Интерпретация двумерного спектра менее проста, чем для обычного спектра, но его главные преимущества заключаются в, по существу, отказе от Гауссова шума и выделении фазосовмещенных частот. Выходные данные: вектор энергии хвостовой части, вектор с частотами (Гц), соответствующими значению энергии, вектор энергии эхосигнала, вектор с частотами (Гц), соответствующими значениям энергии, матрица двумерного спектра, соответствующие частоты. 1022 Идентификация частот резонанса. Входные данные: вектор частот хвостовой части, вектор частот эхосигнала, вектор частот двумерного спектра, интервал частот, используемый в приемопередатчике. Определяют гармонические частоты и присваивают им правильный порядок гармоники. Процедура детально описана с 1022-1 до 1022-8. Выходные данные: индекс в векторах времени и частоты, соответствующих частотам резонанса,порядки гармоник. 1023 Характеристика объекта измерения. Входные данные: co, частоты резонанса, порядки гармоник. Толщина объекта измерения вычисляется изfres - резонансная частота порядка n гармоники иобозначает усреднение. Отображение результата. Выходные данные: оценки толщины. 1030 Определение вторичного эхосигнала. Входные данные: вектор времени, времена начала и окончания первичного эхосигнала, минимальное отношение между пиковыми значениями энергии первичного и вторичного эхосигналов. Цель состоит в том, чтобы определить, имеются ли два набора эхосигналов, наложенных на сигнал времени, что указывает на то, что имеется слой жидкости между приемопередатчиком и объектом измерения. Вторичный эхосигнал является частью первоначального переданного из приемопередатчика импульса, который передан через границу раздела газ-жидкость, проходит через жидкость, отражается от объекта измерения и в заключение проходит через поверхность раздела жидкость-газ. Следовательно,вторичный эхосигнал содержит информацию от объекта измерения и, следовательно, является важным,что дальнейший анализ выполняется в отношении этого эхосигнала вместо первичного эхосигнала. Предполагается, что вторичный эхосигнал имеет аналогичную временную протяженность, как и первичный эхосигнал, и показывается вплоть до некоторого момента времени после первичного эхосигнала. Если никакой вторичный эхосигнал не найден, возвращаются пустые значения. Выходные данные: времена начала и завершения вторичного эхосигнала. 1031 Есть ли жидкость Входные данные: времена начала и завершения вторичного эхосигнала. Если входы пусты, продолжают вычисление с первичным эхосигналом, определяющим окна, используемые для анализа. Если входы не пусты, считается, что присутствует жидкость и проводится анализ, использующий вторичный эхосигнал как основание для определения соответствующих временных интервалов. Выходные данные: был ли вторичный эхосигнал найден. 1032 Глубина слоя жидкости. Входные данные: время вторичного и первичного эхосигналов, cw. Из разницы во времени между вторичным и первичным эхосигналами глубина слоя жидкости грун-5 018239 та вычисляется из где tsec и tprim являются временем поступления вторичного и первичного импульса соответственно. Сохраняет значение и отображает его. Выходные данные: оцененная глубина уровня жидкости. 1040 Время спада импульса. Входные данные: время-частотная матрица энергий, индексы частот резонанса, время начала хвостовой части. Характеристики времен спада импульса частот резонанса в хвостовой части найдены. Выходные данные: характеристики времени спада резонансной частоты. 1041 Энергия частот резонанса. Входные данные: вектор энергии хвостовой части, вектор энергии эхосигнала, индексы частот резонанса. Выходные данные: отношение энергии на частотах резонанса к общей энергии (спектральная плотность энергии, интегрированная относительно частоты) в импульсе эхосигнала. Ниже поясняются подробности блок-схемы фиг. 11 для идентификации набора гармоник. 1022-1 - найти локальные максимумы/минимумы. Входные данные: вектор энергии эхосигналов, вектор энергии хвостовой части, вектор двумерного спектра. Находят локальные максимумы в векторе двумерного спектра и векторе энергии хвостовой части. Находят локальные минимумы в векторе энергии эхосигналов. Объединение этих трех наборов есть список возможных частот гармоник. Выходные данные: возможные частоты гармоник. 1022-2 Взвешивание максимумов/минимумов. Входные данные: возможные частоты гармоник, вектор энергии эхосигнала, вектор энергии хвостовой части, вектор двумерного спектра, размер фильтра. 1. Инициализировать векторы весов нулевыми значениями за исключением возможных частот гармоник, где значение из векторов энергии используется для двумерного спектра и хвостовой части. Векторы весов нормализованы к самому большому значению в каждом случае, например все веса из возможных частот двумерного спектра нормализованы к максимальному значению в векторе двумерного спектра. 2. Вектор энергии эхосигнала вычитается из его отфильтрованной версии. В этом случае разность при локальных минимумах определяет вес. Нормализуется к самой большой найденной разности. 3. Теперь доступны три набора весов, Wbisp, Wtail, Wecho, каждый нормализован так, что самый большой вес равен 1. 4. Для каждого набора масштабировать веса посредством где dk - кратчайшее расстояние до ненулевого веса в наборе k;Wj(i) - i-й элемент j-го набора. 5. Суммировать веса из каждого набора, чтобы получить единственный вектор весов. Следующий вектор весов задает вес для отношения набольший пик/глубокий минимум в соответствующих векторах энергии, но штрафует каждый вес, если он находится далеко от частот в других наборах. Весами являются вещественные числа между 0 и 1. Выходные данные: веса, назначенные каждой возможной частоте гармоники. 1022-3 Сортировка согласно весам. Входные данные: веса возможных частот гармоники. Сортируется вектор весов, и для реорганизации возможных частот гармоник используются индексы сортировки так, чтобы они были отсортированы в порядке уменьшения взвешенных значений. Выходные данные: отсортированные возможные частоты гармоники. 1022-4 Построение наборов частот. Входные данные: отсортированные возможные частоты гармоники, веса, порог весов частоты. 1. Отвергаются все возможные частоты ниже порога. 2. Реорганизовываются возможные частоты гармоники в наборы. Если имеются N кандидатов, то строят N списков f1 fN, f1 fN-1 и т.д., где самая маленькая взвешенная частота в предыдущем списке прогрессивно удаляется. Каждый список далее известен как набор частот. Каждый набор частот обозначается Fn. Выходные дынные: наборы частот F1, F2 FN. 1022-5 Цикл по всем наборам, i=1 N. 1022-6 Нахождение наборов гармоник.-6 018239 Входные дынные: наборы частот F1, F2 FN, целочисленный допуск, ожидаемая максимальная толщина, интервал частоты, используемый в приемопередатчике. Наборы гармоник для одного списка Fi частот вычисляются следующим образом: первоначально находится nn матрица с заполненным всеми возможными отношениями частот Матрица М' используется, чтобы построить большую матрицу М посредством конкатенации kM',k=1, 2 kmax следующим образом: Целочисленный kmax вычисляется из максимально разрешенной толщины, введенной пользовате Следующий шаг есть округление всех элементов в М к их самому близкому целому числу и сравнивание разности между этими целочисленными значениями и отношениями частот в М. Элемент считается целым числом, если эта разность меньше, чем указанный пользователем порог, обычно 0,1, и матрица N, где все нецелые числа из М равняются нулю, если обнаружены. Строки в N идентифицируют наборы гармоник: для заданного элемента Nij это значение соответствует порядку гармоник частоты fj в таблице частот. Выходные данные: набор целочисленных матриц N1, N2 NN. 1022-7 Удаление элементов в Nn. Входные данные: множество целочисленных матриц N1, N2 Nn, ожидаемая максимальная толщина, интервал частоты, используемый в приемопередатчике. Матрицы Nn порядков гармоник значительно уменьшаются удалением строк, содержащих значение выше максимального порядка kmax. Все дублирующие строки удаляются, и строки, дающие толщину выше максимального значения, введенного пользователем, удаляются. Выходные данные: набор приведенных целочисленных матриц N1, N2 Nn. 1022-8 Подсчет количества гармоник в Ni. Входные данные: множество приведенных целочисленных матриц N1, N2 Nn. Записывают для каждой Nn набор гармоник с наибольшим числом одиночных частот. Числа сохраняют в вектор Ф. Выходные данные: вектор Ф максимального числа уникальных наборов. 1022-9 Нахождение оптимального поднабора частот. Входные данные: вектор Ф максимального числа уникальных наборов, количество частот в каждом наборе частот, набор приведенных целочисленных матриц N1, N2 Nn. Цель состоит в том, чтобы найти оптимальный поднабор первоначального списка частот. Каждый поднабор связан с количеством одиночных гармоник, сохраненных в Ф. Кроме того, каждый поднабор имеет ряд частот. Оптимальный поднабор находится нахождением самого большого отношения Ф, деленного на количество частот в списке, пренебрегая тривиальным случаем для только одной частоты. В этом процессе выполняется как отсев частот, так и получение наборов частот. Выходные данные: индексы к оптимальному поднабору частот, набор гармоник. Другие применения До сих пор система согласно изобретению была описана как сканер трубы, но система согласно изобретению может также применяться в виде портативного устройства в воздухе. Для этой цели устройство может содержать систему с единственным преобразователем, если способ применения - точечные проверки. Для целей сканирования наиболее вероятно наборы могут быть подходящими. Областями применения могут быть точечные проверки наружных оболочек корабля изнутри или наземных труб и резервуаров-хранилищ извне. Вместо того чтобы применять систему согласно изобретению для измерений толщины стенок трубы или контейнеров, та же самая система может быть применима для снятия характеристик стенок трубы, если толщина и скорость звука для этих стен известны. Это снятие характеристик может быть для обнаружения отклонений от идеальных параметров стенки трубы. Одним из примеров может быть внутреннее снятие характеристик стояков. Другое применение может быть для осмотра каротажа/нисходящих скважин во время добычи. Толщина корпуса может измеряться так же, как и снятие характеристик среды вне корпуса, например отличать бетон, газ или жидкость. Ссылки. Номер Международной Публикации: WO 01/83122 A1 Method and apparatus for equalising transfer-7 018239 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Электроакустическое устройство для выполнения в пространстве, заполненном газом, бесконтактного ультразвукового измерения толщины подлежащего измерению объекта, содержащее средство приемопередатчика, включающее в себя средство электроакустического преобразователя и обеспечивающее возможность возбуждения средства электроакустического преобразователя, формирующего акустический сигнал и принимающего ответный акустический сигнал, и сигнальный процессор для обработки ответного сигнала и определения на основании ответного акустического сигнала характеристик толщины подлежащего измерению объекта, отличающееся тем, что приемопередатчик выполнен с возможностью управления средством электроакустического преобразователя в условиях наличия границы"преобразователь-газ" для излучения в заполненный газом промежуток, между средством электроакустического преобразователя и подлежащим измерению объектом, широкополосного акустического импульса по направлению к объекту и приема акустического резонансного ответного сигнала из ответного акустического сигнала на уровне, допускающем возможность захвата резонансного ответного сигнала выше заранее определенного уровня отношения сигнала к шуму, при этом сигнальный процессор выполнен с возможностью использования быстрого преобразования Фурье (БПФ) для указанного захваченного резонансного ответного сигнала при определении характеристик толщины подлежащего измерению объекта. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство приемопередатчика, соединенное со средством электроакустического преобразователя, обеспечивает возможность работы с акустическими сигналами, имеющими акустические компоненты в диапазоне частот, который является, по меньшей мере, на декаду ниже, чем частоты, используемые во времяпролетных измерениях толщины подлежащего измерению объекта. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что включает в себя средство держателя преобразователя, обеспечивающего возможность поддержания преобразователя на заранее определенном расстоянии от поверхности объекта. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что средство держателя преобразователя обеспечивает возможность перемещения электроакустического преобразователя вдоль поверхности объекта. 5. Устройство по любому из пп.3 или 4, отличающееся тем, что упомянутое заранее определенное расстояние автоматически устанавливают на основании по меньшей мере одного из: номинальной толщины подлежащего измерению объекта, акустической характеристики газа в промежутке, заполненном газом, и частот широкополосного импульса. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сигнальный процессор дополнительно обеспечивает возможность определения характеристик среды, размещенной с противоположной преобразователю стороны относительно подлежащего измерению объекта, причем упомянутый сигнальный процессор выполнен с возможностью использования быстрого преобразования Фурье (БПФ) в отношении захваченного резонансного ответного сигнала из ответного акустического сигнала, принятого на уровне, допускающем возможность захвата резонансного ответного сигнала выше заранее определенного уровня отношения сигнала к шуму при определении характеристик вышеупомянутой среды.