專利名稱：檢查管子的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢查管子的設(shè)備及方法，尤其涉及(但不限于)檢查油氣工業(yè)用管子的設(shè)備及方法。
背景技術(shù)：
由可連接管段或管件形成的連續(xù)管組、例如生產(chǎn)管組、提升管組、鉆井管組和套管管組被用于地下油井和氣井的鉆井、完工和生產(chǎn)。通常為鑄鋼件的單獨的管件經(jīng)常具有一些制造缺陷，例如接縫、折疊、雜質(zhì)和擦傷，如果在安裝前不檢查，就會造成代價昂貴的故障。此外，管子的野蠻搬運會使管子或其一部分在橫截面上變形。因此，管件通常要在生產(chǎn)點進(jìn)行檢查，盡可能在管子運送到井位之前確定嚴(yán)重缺陷的位置并予以修理。
管子在安裝到井內(nèi)之后也易于受到各種機(jī)械損傷和化學(xué)損傷。最容易受到這種損傷的一個部分是提升管組。鉆井管組常常要擦到提升管的內(nèi)表面，使之磨損。因此，構(gòu)成管組的單個管件最好進(jìn)行定期檢查。通常，在構(gòu)成管組的管段從豎井拆除和拆卸之后檢查管段。通常是一個管段一個管段地進(jìn)行缺陷檢查。
現(xiàn)有技術(shù)提出各種測量管子橢圓度和檢測管子材料缺陷的無損探傷設(shè)備。超聲波和電磁探傷技術(shù)和設(shè)備能夠以每小時40至400個30英尺(9.14米)管節(jié)的速度檢測材料缺陷。速度較高的探傷設(shè)備降低無損探傷的成本，縮短管子運送到檢查現(xiàn)場和已檢查油田管子運送到井位之間的時間?，F(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備一直用于檢測油田管子的外徑不勻度和橢圓度，但是許多油田管子仍然用外徑測徑器手動檢測。僅對大量油田管子進(jìn)行隨機(jī)檢測時，手動檢測可以令人滿意，但是，要對沿管子長度的許多軸向位置檢查外徑和橢圓度一致性時，這種方法成本太高。在某些情況下，手動檢測油田管子的外徑和橢圓度不切實際。
US-A-5867275公開了一種具有一對光束的設(shè)備，每束光束都橫向于被測管子的軸線。一對較寬的光束徑向射到管子的相對的側(cè)面上，以致管子材料阻斷光線以改變每束光束的寬度。因此，寬度縮小的光束之間的間隔是油田管子直徑的測量結(jié)果。但是，這種方法只能測量管子的外徑。此外，檢查現(xiàn)場的管子通常是先進(jìn)先出，每批管子極少是直徑相同的管子，檢查設(shè)備經(jīng)常需要重新校準(zhǔn)。US-A-5867275公開的設(shè)備難以快速重新校準(zhǔn)，因此，總的檢查進(jìn)度緩慢。
顯然，需要一種管子檢查設(shè)備及方法，它更精確，工作更有效，可以快速重新校準(zhǔn)，可以采用相同的檢查原理檢測管子的內(nèi)徑和外徑。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種檢查管子的設(shè)備包括電磁輻射發(fā)射器和用于檢測所述電磁輻射發(fā)射器發(fā)射的電磁輻射的傳感器，設(shè)備限定電磁輻射在電磁輻射發(fā)射器和傳感器之間行進(jìn)的一個路徑，其布置使得在使用中，所述路徑的長度隨所述管子的橢圓度而變化，所述傳感器可以輸出一個表示所述路徑長度的電子信號。在一個實施例中，所述電磁輻射發(fā)射器可以發(fā)射由一個激光裝置產(chǎn)生的輻射。
所述設(shè)備最好包括一個提供一個基本固定的基準(zhǔn)架的第一部分，以及一個可以相對于所述第一部分進(jìn)行移動、與被測管子的一個表面接觸的第二部分，其布置使得在使用中，所述第二部分隨接觸點管子的直徑移動，提供所述路徑長度的變化。這樣，可以進(jìn)行非常精確的測量，檢測很小的橢圓度變化。
有利地是，所述第二部分包括一個用于朝所述傳感器反射電磁輻射的電磁輻射反射器。在一個實施例中，電磁輻射發(fā)射器和傳感器安裝在第一部分上，電磁輻射反射器安裝在第二部分上。或者，電磁輻射發(fā)射器安裝在第一部分上，傳感器安裝在第二部分上，反之亦然。
最好，設(shè)備還包括用于推動所述第二部分與所述管子接觸的推動裝置。這有助于確保精確測量管子的直徑(或者獲得表示管子直徑的測量結(jié)果)。
在一個實施例中，所述推動裝置包括一個轉(zhuǎn)動地安裝在一個臂的一端的配重，臂的另一端與所述第一部分接觸，其布置使得在使用中，所述設(shè)備的轉(zhuǎn)動引起所述配重朝外移動，通過所述樞軸轉(zhuǎn)換成一種對所述第一部分的向內(nèi)的推動力。
有利地是，設(shè)備還包括計時器，用于對電磁輻射沿所述路徑行進(jìn)的時間進(jìn)行計時。所述計時器可以輸出一個表示所述時間的計時電子信號。
最好，設(shè)備還包括轉(zhuǎn)動裝置，用于在所述設(shè)備和所述管子之間提供轉(zhuǎn)動。在一個實施例中，設(shè)備圍繞每個管子轉(zhuǎn)動。
有利地是，所述電磁輻射發(fā)射器可以發(fā)射電磁輻射脈沖。發(fā)射輻射脈沖，有助于快速進(jìn)行測量。或者，使用一個干涉儀進(jìn)行距離測量。
所述傳感器最好可以記錄每個脈沖的接收時間。接收時間例如可以是實際日時或者是自脈沖發(fā)射起的時間。
有利地是，設(shè)備還包括位置測量裝置，用于測量所述管子相對于所述設(shè)備的位置，使所述輸出電子信號與一個輸出位置電子信號相結(jié)合，產(chǎn)生所述管子在沿其長度的多個點的橫截面數(shù)據(jù)。
在一個實施例中，所述位置測量裝置包括線性移動編碼器。
設(shè)備最好還包括移動裝置，用于提供所述管子相對于所述設(shè)備的相對軸向移動。在一個實施例中，管子移動通過設(shè)備上的一個開口，而設(shè)備圍繞管子轉(zhuǎn)動，因此，電磁輻射發(fā)射器沿管子上的一個螺旋路徑行進(jìn)。
有利地是，設(shè)備還包括傳輸裝置，用于將所述輸出電子信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)離所述設(shè)備的處理器。
在一個實施例中，所述傳輸裝置包括一個無線傳輸裝置。從無線傳輸裝置接收信號的處理器(或者多個處理器)處理信號，實時顯示(例如在顯示屏和/或記錄紙上)數(shù)據(jù)和/或管子圖象(例如示出直徑測量結(jié)果和/或圓度/橢圓度的橫剖視圖)，提供管子橫截面形狀和/或直徑測量結(jié)果的圖解，和/或提供用于記錄原始和已處理的數(shù)據(jù)和結(jié)果的設(shè)備和方法。在其它實施例中，可以使用一種微波或紅外無線傳輸系統(tǒng)。
設(shè)備最好還包括至少兩個彼此基本完全相對的電磁輻射發(fā)射器和傳感器對。這樣，可以在這一點對管子的直徑進(jìn)行基本瞬時的測量。由于電磁輻射發(fā)射器之間的距離基本是固定的，因此，確定電磁輻射發(fā)射器和管子表面之間的距離，即可確定管子的內(nèi)徑或外徑。如果設(shè)備在管子的外表面上工作，則可以用電子設(shè)備通過從電磁輻射發(fā)射器之間的距離減去兩個距離測量結(jié)果，確定直徑。如果設(shè)備在管子的內(nèi)表面上工作，則可以用電子設(shè)備使兩個距離測量結(jié)果與兩個電磁輻射發(fā)射器之間的距離相加，確定直徑。此外，管子相對于設(shè)備軸線的任何偏離在確定直徑時可以不予考慮。這是一個相當(dāng)大的優(yōu)越性，因為將管子輸送到檢查現(xiàn)場的輸送裝置無需準(zhǔn)確同軸進(jìn)行精確檢測。
有利地是，電磁輻射發(fā)射器安裝在一個提供一個基本固定的基準(zhǔn)架的主體上，所述傳感器安裝在一個探測靴上，所述管子的直徑變化使所述探測靴在所述基準(zhǔn)架上進(jìn)行相應(yīng)的移動。
設(shè)備最好適于移動通過所述管子的內(nèi)部，檢測管子的內(nèi)徑變化情況。
有利地是，設(shè)備適于圍繞所述管子的外部移動，檢測管子的外徑變化情況。
設(shè)備最好還包括電子處理器，用于接收所述輸出電子信號，確定所述管子在沿其長度的一個點或多個點的橢圓度，存儲表示所述橢圓度的數(shù)據(jù)。橢圓度可以由管子的直徑加以確定。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種檢查管子的方法包括以下步驟(1)在一個電磁輻射發(fā)射器和一個傳感器之間提供一個電磁輻射路徑；(2)使一個管子定位在所述電磁輻射發(fā)射器和傳感器附近，管子在這一點的橢圓度確定所述路徑的長度；(3)沿所述路徑發(fā)射電磁輻射；(4)產(chǎn)生一個表示所述路徑長度的輸出電子信號，用于確定管子的直徑。
有利地是，所述方法還包括一個步驟，即在彼此基本完全相對的位置基本同時進(jìn)行步驟(1)至(4)，以輸出兩個用于確定管子在這一點的直徑的電子信號。這樣做的一個優(yōu)越性是，管子無需與檢查設(shè)備軸向?qū)R，因為如上所述在確定直徑時任何偏離不予考慮。
所述方法最好還包括一個步驟，即采用所述輸出電子信號使用一個電子處理器確定一個表示所述電磁輻射發(fā)射器和所述管子之間的距離的距離值。
有利地是，所述方法還包括一個步驟，即使用所述電子處理器確定一個表示所述管子在這一點的直徑的直徑值，將所述直徑值存儲在存儲器中。如上所述，直徑可以使用電子處理器加以確定。
所述方法最好還包括一個步驟，即在圍繞所述管子周邊的多個點產(chǎn)生所述輸出信號，以致可以使用電子設(shè)備產(chǎn)生和存儲表示所述管子的橫截面的數(shù)據(jù)。
有利地是，所述方法還包括一個步驟，即在所述管子和所述電磁輻射發(fā)射器和傳感器之間提供相對轉(zhuǎn)動，以便在多個點產(chǎn)生所述輸出信號。
所述方法最好還包括以下步驟，即在所述管子和所述電磁輻射發(fā)射器和傳感器之間提供相對軸向移動，使用電子設(shè)備產(chǎn)生和存儲表示管子在沿管子長度的多個點的橫截面的數(shù)據(jù)。
有利地是，所述方法還包括以下步驟，即使用一個設(shè)備的一個第一部分提供一個基本固定的基準(zhǔn)架，使用設(shè)備的一個可以相對于所述第一部分進(jìn)行活動的第二部分接觸被檢查管子的一個表面，其布置使得在使用中，所述第二部分隨管子在接觸點的直徑進(jìn)行移動，提供所述路徑長度的變化。
所述方法最好還包括一個步驟，即推動所述第二部分與所述管子接觸。
有利地是，所述方法還包括一個步驟，即采用一個電磁輻射反射器朝所述傳感器反射所述電磁輻射。在一個實施例中，電磁輻射反射器安裝在一個探測靴上，探測靴的移動使反射器進(jìn)行相應(yīng)的移動，給出路徑長度的變化。
所述方法最好還包括一個步驟，即發(fā)射一個或多個電磁輻射脈沖。
有利地是，所述方法還包括一個步驟，即把所述輸出電子信號傳輸?shù)诫娮犹幚砥鳌?br> 所述傳輸步驟最好由無線傳輸加以實施。這可以使用一個無線局域網(wǎng)、例如IEEE802.11技術(shù)進(jìn)行實施。
有利地是，所述方法還包括一個步驟，即移動通過管子的內(nèi)部，在管子內(nèi)徑上實施所述方法。
所述方法最好還包括一個步驟，即圍繞管子的外部進(jìn)行移動，在管子外徑上實施所述方法。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種檢查管子的設(shè)備包括在所述設(shè)備上基本完全相對的間隔一個已知距離的第一和第二測量裝置，第一測量裝置用于測量管子表面和第一測量裝置之間的第一距離，第二測量裝置用于測量管子表面和第二測量裝置之間的第二距離，其布置使得在使用中，第一測量裝置可以輸出一個表示所述第一距離的第一電子信號，第二測量裝置可以輸出一個表示所述第二距離的第二電子信號，第一和第二輸出電子信號可以用于使用所述已知距離確定所述管子在兩個測量裝置之間的直徑，其布置使得，即使所述第一和第二距離不同，對于其縱向軸線偏離所述設(shè)備的中央軸線的一個管子來說，也可以準(zhǔn)確測量直徑。直徑可以通過所述第一和第二測量結(jié)果與所述已知距離進(jìn)行加減來計算，視設(shè)備在管子的外表面上還是在內(nèi)表面上工作而定。設(shè)備可以同其它實施例的上述任何裝置相結(jié)合。顯然，這種設(shè)備在同軸輸送的管子上同樣工作良好。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種檢查管子的方法包括以下步驟(1)提供基本完全相對的間隔一個已知距離的第一和第二測量裝置；(2)測量管子的一個表面和第一測量裝置之間的第一距離，測量管子的一個表面和第二測量裝置之間的第二距離；(3)產(chǎn)生一個表示所述第一距離的第一電子信號以及一個表示所述第二距離的第二電子信號；(4)使用電子處理器采用所述已知距離確定所述管子在兩個測量裝置之間的直徑；
其中，即使所述第一和第二距離不同，對于其縱向軸線偏離所述設(shè)備的中央軸線的一個管子來說，也可以準(zhǔn)確測量直徑。直徑可以通過所述第一和第二測量結(jié)果與所述已知距離進(jìn)行加減來計算，視設(shè)備在管子的外表面上還是在內(nèi)表面上工作而定。所述方法可以同其它實施例的上述任何步驟相結(jié)合。顯然，這種方法在同軸輸送的管子上同樣工作良好。
本發(fā)明的至少一些方面提供了用于測量管子橢圓度的系統(tǒng)和方法。在某些方面中，這種系統(tǒng)和方法包括接觸一個管子的一個表面(內(nèi)表面或外表面)的一個、兩個、三個、四個或多個探測靴。這種探測靴可移動地安裝或懸置在管子附近，隨著管子移動通過一個或多個探測靴，例如隨著管子移動通過一個安裝有一個或多個探測靴的頭部，探測靴與管子的外表面接觸、保持接觸并浮動或“跨接”在管子的外表面上；或者一個或多個探測靴位于管子內(nèi)的一個托架或其它支架裝置、支承件或器械上，隨著托架或支架裝置等移動通過管子，探測靴接觸管子的內(nèi)表面，浮動或跨接在管子的內(nèi)表面上，并與管子的內(nèi)表面保持接觸。
一個傳感器定位在一個或多個探測靴附近，與所述探測靴相獨立地加以固定。所述探測靴可以隨著與管子外表面的接觸進(jìn)行軸向移動，傳感器相對于一個架、支承件、殼體或結(jié)構(gòu)件保持固定，管子移動通過所述架、支承件、殼體或結(jié)構(gòu)件，或者所述架、支承件、殼體或結(jié)構(gòu)件移動通過所述管子。這樣，管子直徑的變化改變所述探測靴和傳感器之間的軸向距離。通過測量該軸向距離，確定或示出管子的直徑(內(nèi)徑或外徑)；通過示出該距離的變化，示出管子橢圓度的變化。在一些實施例中，測得并記錄從探測靴上的一個部分或一個部件到傳感器的距離。隨著管子和探測靴移動通過傳感器，該距離基本被連續(xù)測得，或者示出不變的已知管徑(從而示出基本呈圓形的管子橫截面)，或者示出直徑的變化(從而示出該部位管子的非圓形橫截面)。
在一個特殊方面中，使用兩個對置的探測靴，每個探測靴配有自己的傳感器。在一個實施例中，使用內(nèi)外一組探測靴同時測量管子的內(nèi)部和外部。
使用一種將一束激光束射到一個探測靴上的一個光束反射器或光束反射面上的激光測量器作為傳感器(或多個傳感器)，這屬于本發(fā)明的范圍。因為探測靴可以隨被測管子的外徑變化進(jìn)行軸向移動，所以光束反射器或光束反射面和激光器之間的距離可以改變。示出這種距離變化，就示出管子橢圓度的變化；測量該變化，就示出其變化程度。
在其它方面中，傳感器是任何適宜的公知線性距離測量裝置或設(shè)備，包括但不限于聲波距離測量裝置或設(shè)備，或者電容距離測量裝置或設(shè)備(例如但不限于線性可變差動變壓器)。
在某些實施例中，本發(fā)明提出一種用于管子橢圓度測量的設(shè)備，這種設(shè)備具有一個臂，一個或多個探測靴安裝在所述臂上，每個探測靴一個表面接觸一個管子部件。一個或多個傳感器檢測傳感器/探測靴的距離。該距離的變化示出管子橢圓度的變化。
在某些實施例中，本發(fā)明提供一種處理傳感器產(chǎn)生的信號的設(shè)備，以消除管子相對于探測設(shè)備偏心的作用。當(dāng)一個待測管子與一個本發(fā)明探測設(shè)備完全對中，并使用等量探測靴和傳感器的時候，管子的直徑隨探測靴的厚度以及探測靴和相應(yīng)的傳感設(shè)備之間的距離的變化而變化。當(dāng)管子與探測設(shè)備偏心時，一個第一探測靴/傳感器裝置的探測靴-傳感器距離的縮小，由同第一探測靴/傳感器裝置相對的一個第二探測靴/傳感器裝置的探測靴-傳感器距離的增大予以抵消。在從這種裝置進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理中，縮小的距離在數(shù)學(xué)上抵消增大的距離，管子的偏心作用為零，因此，盡管存在這種管子偏心作用，也會獲得正確的直徑測量結(jié)果(內(nèi)徑和/或外徑)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種測量管子外徑的系統(tǒng)包括一對彼此完全對置的傳感器，一個待測管子可以在所述傳感器之間移動，這對傳感器中每個傳感器包括一個用于接觸管子外表面的探測器，每個所述探測器可移動地安裝在支架裝置上，每個所述探測器可以沿管子的外表面移動，并且隨管子外徑的變化進(jìn)行軸向移動，每個探測器包括一個用于反射一束激光束的光束反射面，一個圍繞管子轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動頭部，支架裝置固定在轉(zhuǎn)動頭部上，每個探測器相對于轉(zhuǎn)動頭部進(jìn)行移動，一對固定在支架裝置上的激光器，這對激光器中的每個激光器與所述一對傳感器中的每個傳感器相連，每個激光器用于將一束激光束射到一個相應(yīng)的探測器的光束反射面上，所述光束反射面用于接收一束反射的激光束，并且用于產(chǎn)生一個表示所述光束反射面和激光器之間的距離的信號，以及用于將所述信號傳輸?shù)教幚碓O(shè)備以確定管子外徑的傳輸裝置。
所述系統(tǒng)最好還包括用于確定管子外徑的處理設(shè)備。
有利地是，所述系統(tǒng)還包括用于顯示管子外徑的顯示器。
所述系統(tǒng)最好還包括用于沿管子檢測轉(zhuǎn)動頭部位置的線性移動編碼器。
有利地是，所述系統(tǒng)還包括用于圍繞管子檢測所述一對傳感器圓周位置的圓周位置指示器。
所述系統(tǒng)最好還包括線性移動編碼器和相關(guān)器，所述線性移動編碼器用于沿管子檢測轉(zhuǎn)動頭部位置，所述相關(guān)器用于使所述一對傳感器的圓周位置與轉(zhuǎn)動頭部沿管子的位置相關(guān)，以提供管子上外徑測量的位置。
有利地是，傳輸裝置位于轉(zhuǎn)動頭部上，傳輸裝置包括用于傳輸表示管子外徑的信號的無線傳輸裝置。
所述系統(tǒng)最好還包括用于接收由所述無線傳輸裝置傳輸?shù)男盘柕慕邮昭b置。
有利地是，所述系統(tǒng)還包括與所述接收裝置保持聯(lián)系的處理設(shè)備，用于處理由接收裝置接收的信號以確定管子的外徑。
所述系統(tǒng)最好還包括用于顯示管子外徑的顯示器。
有利地是，顯示器可以顯示管子的橫截面圖象。
顯示器最好可以顯示管子的三維圖象。
有利地是，顯示器可以顯示在管子上不同的已知部位管子的多個外徑測量結(jié)果的矩陣。
處理設(shè)備最好包括用于使管子與所述一對傳感器的偏心作用為零的裝置。
有利地是，傳輸裝置遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動頭部。
所述系統(tǒng)最好在轉(zhuǎn)動頭部上還包括處理設(shè)備，用于處理來自傳感器的信號，并用于將表示管子外徑的信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)離轉(zhuǎn)動頭部的接收裝置。
有利地是，所述系統(tǒng)還包括用于使轉(zhuǎn)動頭部轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動裝置。
所述系統(tǒng)最好還包括用于使管子在所述一對傳感器之間移動通過轉(zhuǎn)動頭部的管子移動裝置。
有利地是，管子是組成管道、鉆管、套管、鉆套管和管道系統(tǒng)的類型的管子。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種測量管子外徑的系統(tǒng)包括至少一個傳感器，一個管子可以在其附近移動，所述至少一個傳感器包括一個用于接觸管子的一個外表面的探測器，所述探測器可移動地安裝在支架裝置上，所述探測器可以沿管子的外表面移動，并且隨管子外徑的變化進(jìn)行軸向移動，所述探測器包括一個用于反射一束激光束的光束反射面，一個圍繞管子轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動頭部，支架裝置固定在轉(zhuǎn)動頭部上，至少一個固定在支架裝置上的激光器，所述至少一個激光器與所述至少一個傳感器相連，所述至少一個激光器用于將一束激光束射到探測器的光束反射面上，所述光束反射面用于接收一束反射的激光束，并且用于產(chǎn)生一個表示所述光束反射面和所述至少一個激光器之間的距離的信號，以及用于將所述信號傳輸?shù)教幚碓O(shè)備以便確定管子外徑的傳輸裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種測量管子外徑的系統(tǒng)包括至少一個線性距離測量裝置，一個被測管子可以在其附近移動，所述至少一個線性距離測量裝置包括一個用于接觸管子的一個外表面的探測器，所述探測器可移動地安裝在支架裝置上，所述探測器可以沿管子的外表面移動，并且隨管子外徑的變化進(jìn)行軸向移動，一個圍繞管子轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動頭部，支架裝置固定在轉(zhuǎn)動頭部上，
至少一個固定在支架裝置上的并與線性距離測量裝置保持聯(lián)系的信號發(fā)生器，所述至少一個信號發(fā)生器用于產(chǎn)生一個表示所述探測器和一個已知點之間的距離的信號，以及用于將所述信號傳輸?shù)教幚碓O(shè)備、以便確定管子外徑的傳輸裝置。
最好，線性距離測量裝置是組成激光裝置、電子測量裝置、聲波測量裝置、紅外測量裝置、以及線性可變差動變壓器裝置的類型的線性距離測量裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種測量管子直徑的系統(tǒng)包括至少一個線性距離測量裝置，一個被測管子可以在其附近移動，一個相對于管子進(jìn)行轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動頭部，所述至少一個線性距離測量裝置安裝在轉(zhuǎn)動頭部上，以及所述至少一個線性距離測量裝置用于產(chǎn)生一個表示管子直徑的一個測量結(jié)果的測量信號。
對于每個所述至少一個線性距離測量裝置來說，所述系統(tǒng)還有利地包括一個信號發(fā)生器，用于接收測量信號，處理測量信號以產(chǎn)生一個表示測得的直徑的傳輸信號，并且將所述傳輸信號傳輸?shù)礁郊拥奶幚砥鳌?br> 所述系統(tǒng)最好在轉(zhuǎn)動頭部上還包括傳輸裝置，傳輸裝置包括無線傳輸裝置，用于傳輸表示管子外徑的信號。
有利地是，所述系統(tǒng)還包括用于接收由所述無線傳輸裝置傳輸?shù)男盘柕慕邮昭b置。
所述系統(tǒng)最好還包括與所述接收裝置保持聯(lián)系的處理設(shè)備，用于處理由接收裝置接收的信號以確定管子的外徑。
有利地是，所述系統(tǒng)還包括用于顯示管子外徑的顯示器。
所述至少一個線性距離測量裝置最好是組成激光裝置、電子測量裝置、聲波測量裝置、紅外測量裝置、以及線性可變差動變壓器裝置的類型的線性距離測量裝置。
有利地是，所述至少一個線性距離測量裝置是多個相間隔的線性距離測量裝置。
信號處理器最好位于轉(zhuǎn)動頭部上。
有利地是，轉(zhuǎn)動頭部可以定位在一個管子內(nèi)，其中，直徑是內(nèi)徑。
轉(zhuǎn)動頭部最好可以在管子外部圍繞管子轉(zhuǎn)動，直徑是外徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種測量管子直徑的方法包括將一個管子定位在一個測量管子直徑的系統(tǒng)附近，所述系統(tǒng)包括至少一個線性距離測量裝置，一個待測管子可以在其附近移動，一個轉(zhuǎn)動頭部可以相對于管子進(jìn)行轉(zhuǎn)動，所述至少一個線性距離測量裝置安裝在轉(zhuǎn)動頭部上，所述至少一個線性距離測量裝置用于產(chǎn)生一個表示管子直徑的一個測量結(jié)果的測量信號，使用所述至少一個線性距離測量裝置檢測從所述裝置到所述管子的一個表面的距離，以及使用所述至少一個線性距離測量裝置產(chǎn)生一個表示管子直徑的一個測量結(jié)果的測量信號。
有利地是，直徑是管子的內(nèi)徑。
根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中，直徑是管子的外徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種測量管子直徑的方法包括將一個管子定位在一個測量管子直徑的系統(tǒng)附近，所述系統(tǒng)包括至少一個傳感器，一個待測管子可以在其附近移動，所述至少一個傳感器包括一個用于接觸管子的一個外表面的探測器，所述探測器可移動地安裝在支架裝置上，所述探測器可以沿管子的外表面移動，并且隨管子的外徑變化進(jìn)行軸向移動，所述探測器包括一個光束反射面，用于反射一束激光束，一個轉(zhuǎn)動頭部可以圍繞管子轉(zhuǎn)動，支架裝置固定在轉(zhuǎn)動頭部上，至少一個激光器固定在支架裝置上，所述至少一個激光器與所述至少一個傳感器相連，所述至少一個激光器用于將一束激光束射到探測器的光束反射面上，所述光束反射面用于接收一束反射的激光束，并產(chǎn)生一個表示所述光束反射面和所述至少一個激光器之間的距離的信號，傳輸裝置用于將所述信號傳輸?shù)教幚碓O(shè)備，以便確定管子的外徑，以及使用所述系統(tǒng)測量管子的外徑。
直徑最好是管子的內(nèi)徑。
有利地是，直徑是管子的外徑。


為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖和非限制性實施例加以說明。
附圖如下圖1A是本發(fā)明設(shè)備的第一實施例的側(cè)視剖視圖，處于檢查管子的使用中，圖中僅示出其一部分；圖1B是圖1A所示設(shè)備的端部剖視示意圖；圖1C是本發(fā)明設(shè)備的第二實施例的端部剖視示意圖，處于檢查管子的使用中；圖1D是本發(fā)明設(shè)備的第三實施例的端部剖視示意圖，處于檢查管子的使用中；圖2A和2B是本發(fā)明設(shè)備的操作原理的端部剖視示意圖；圖3是本發(fā)明設(shè)備的第四實施例的端部剖視示意圖，處于檢查管子的使用中。
具體實施例方式
如圖1A和1B所示，一個管子檢查設(shè)備10包括一個轉(zhuǎn)動頭部20，轉(zhuǎn)動頭部20安裝在適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)動和移動裝置9上(裝置9示意地示出，例如可以使用任何公知的適當(dāng)?shù)念^部移動和轉(zhuǎn)動裝置)，轉(zhuǎn)動和移動裝置9用于使轉(zhuǎn)動頭部20圍繞一個管子12(或任何待檢查管子)進(jìn)行轉(zhuǎn)動。管子12可以移動通過轉(zhuǎn)動頭部20的一個中央開口21。使用中，轉(zhuǎn)動頭部20約以300rpm進(jìn)行轉(zhuǎn)動，管子12以約0.5米/秒至2米/秒的速度進(jìn)給，通過中央開口21。管子12進(jìn)給通過設(shè)備10越快，其被測細(xì)節(jié)越少，反之亦然。
傳感器裝置30和40與頭部20相連接。每個傳感器裝置30、40具有一個探測靴31、41和一個臂32、42，臂32、42在一個樞點32a、42a轉(zhuǎn)動地安裝到一個支承件33、43上。探測靴31、41包括用于接觸管子12的碳化物板，碳化物板具有良好的耐磨性能和“跨接”特性。每個支承件33、43剛性地安裝到頭部20上。一個探測靴支座34、44的一端在樞點34a、44a轉(zhuǎn)動地安裝到臂32、42上，另一端安裝到探測靴31、41上?？梢栽谕瑯悬c34a、44a相對的臂32、42的一端上任選地分別使用一個配重(或多個配重)33b、43b。
每個探測靴31、41的定位和設(shè)置使得在使用中，其下表面35、45接觸管子12的外表面13，并由配重33b、43b推動到外表面13上。隨著頭部20圍繞管子12轉(zhuǎn)動，配重33b、43b徑向朝外移動。由于樞點32a、42a和34a、44a以及臂32、42和34、44，配重33b、43b的朝外移動轉(zhuǎn)換成在臂34、44上的徑向向內(nèi)的移動，將探測靴31、41推動到管子12上，反作用于其本身的徑向朝外的移動。當(dāng)頭部20轉(zhuǎn)動時，管子12移動通過中央開口21的移動，產(chǎn)生一個圍繞其行進(jìn)的螺旋路徑。探測靴31、41可以具有任何適當(dāng)?shù)拈L度。上翹的端部36a、36b、46a、46b(可選)有助于確保在使用中管子的物理尺寸的突然變化不損壞檢查設(shè)備10。
每個探測靴31、41還包括一個光束反射器37、47(例如但不限于一個光束反射器、光束反射面或反射鏡)，光束反射器37、47在探測靴31、41上連接成，探測靴的移動使光束反射器37、47進(jìn)行相應(yīng)的移動。一個線性移動編碼器56(見圖1D)示出管子12的縱向部位，并且與一臺計算機(jī)和/或其它數(shù)據(jù)處理/記錄設(shè)備(例如傳感器裝置30、40)相互連接。
每個傳感器裝置30、40包括一個激光器38、48，使用中，激光器38、48朝其相應(yīng)的光束反射器37、47發(fā)射一束可見光激光束。激光束沿一個路徑38a、48a行進(jìn)，從光束反射器37、47朝每個傳感器裝置30、40上的一個傳感器(未示出)進(jìn)行反射。一束激光的一個脈沖從激光器38、48行進(jìn)到傳感器裝置上的光束反射器37、47所用的時間表示傳感器裝置30、40至光束反射器37、47的距離(即距離＝光速×?xí)r間)。該時間可以通過與頭部20相連的電子電路(未示出)測得。該時間取決于路徑38a、48a的長度，因此，表示在管子12和一個探測靴31、41之間的接觸點處的管子12的外徑。傳感器裝置輸出一個表示傳感器裝置和探測靴之間的距離的模擬電壓信號。在設(shè)備的每一次轉(zhuǎn)動中，每個傳感器裝置進(jìn)行256次距離測量，可以用于確定圍繞管子的128個直徑數(shù)值。
電子外徑指示信號通過電纜14、15從傳感器裝置30、40分別以模擬形式(例如表示為一個電壓或電流回路)輸送到信號處理設(shè)備和/或數(shù)據(jù)顯示器(未示出)。
如果管子12在任一點或段受損(例如不圓)，探測靴就借助于樞點32a、42a和34a、44a在這一點或段向內(nèi)或向外進(jìn)行徑向移動。因此，每個探測靴31、41的位置相對于保持固定的傳感器頭30、40的位置進(jìn)行移動。這樣，路徑38a、48a可以在長度上增大或縮小，一個激光脈沖從傳感器裝置30、40行進(jìn)到光束反射器再返回到傳感器裝置所用的時間將從一個相當(dāng)于管子圓度的已知數(shù)值增大或減小。設(shè)備可以用一組已知是圓的具有不同直徑的管子進(jìn)行校準(zhǔn)。小直徑的管子與大直徑的管子相比具有較大的路徑行進(jìn)時間(或距離)，因為小直徑管子的探測靴離激光裝置較遠(yuǎn)。操作人員可以在檢測前將待檢查管子的直徑輸入到計算機(jī)中。計算機(jī)可以在使用基準(zhǔn)管子組建立的存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)庫中查找該直徑的預(yù)定的路徑長度時間(或距離)。然后，可以根據(jù)參考值檢查管子。使用激光和精密的計時電路，可以精確而快速地確定被測管子的橢圓度。
每當(dāng)頭部20圍繞管子12轉(zhuǎn)一圈時，一個頭部標(biāo)記16就轉(zhuǎn)動經(jīng)過一個標(biāo)記傳感器18。標(biāo)記傳感器18與處理設(shè)備19相連接(電纜14、15也可以連接到處理設(shè)備19上)，處理設(shè)備19處理來自傳感器30、40的數(shù)據(jù)(例如將模擬電子信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號)，使數(shù)據(jù)與頭部20的特定一轉(zhuǎn)相關(guān)。這樣，數(shù)據(jù)與管子12的一個特定的縱向段相聯(lián)系。
可以對每個管子產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，確定每個管子是否符合參考標(biāo)準(zhǔn)，或者在預(yù)定的公差內(nèi)，例如其直徑的期望的路徑長度的行進(jìn)時間。這種檢查例如可以由計算機(jī)進(jìn)行，計算機(jī)輸出一個表示管子質(zhì)量的電子信號。該信號可以傳輸?shù)狡渌碾娮友b置(例如自動裝置)，所述電子裝置可以將未通過檢測的管子移開?；蛘咭部梢允褂秒娮有盘柺刮赐ㄟ^檢測的管子自動加以標(biāo)記(例如通過噴漆進(jìn)行標(biāo)記)。
頭部20可以使用任何適當(dāng)?shù)墓碾娫椿螂娫囱b置8(圖1B示意地示出)使之轉(zhuǎn)動(用于傳感器和/或探測器的任何其它頭部、座架或支承件可以具有這種電源或電源裝置)。在頭部附近或者在頭部上使用一種無線電源裝置提供使頭部轉(zhuǎn)動的電力，也屬于本發(fā)明的范圍。
如圖1C所示，一種管子檢查設(shè)備10a類似于圖1A和1B所示的管子檢查設(shè)備10，相同的標(biāo)號表示相同的部件。一臺計算機(jī)50安裝在轉(zhuǎn)動頭部20上，用于處理通過電纜14、15從傳感器30、40傳輸來的模擬信號。一個以太網(wǎng)通訊裝置51(例如一個以太網(wǎng)卡)將從計算機(jī)50接收的數(shù)字信號(相當(dāng)于來自傳感器30、40的模擬測量信號)傳輸?shù)揭慌_遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動頭部20的處理計算機(jī)52上。處理計算機(jī)52具有一個以太網(wǎng)通訊裝置53(例如一個以太網(wǎng)卡)，用于同轉(zhuǎn)動頭部20上的以太網(wǎng)通訊裝置51進(jìn)行無線通訊(傳輸、接收)。處理計算機(jī)52可以使用傳感器裝置30、40產(chǎn)生的數(shù)據(jù)在顯示屏54上顯示已處理數(shù)據(jù)和/或產(chǎn)生的管子圖象(例如橫截面)，和/或可以連接一臺打印機(jī)或者記錄裝置55，產(chǎn)生一個硬紙拷貝，以表格、矩陣或圖形的形式示出數(shù)據(jù)。
如圖1D所示，一種管子檢查設(shè)備10b類似于圖1A和1B所示的管子檢查設(shè)備10，相同的標(biāo)號表示相同的部件。設(shè)備10b使用一個環(huán)接觸系統(tǒng)，用于把來自遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動頭部20的傳感器30、40的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理設(shè)備59。如同現(xiàn)有技術(shù)中任何適當(dāng)?shù)墓h(huán)接觸數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(例如配有銀或銅導(dǎo)電環(huán))那樣，一個環(huán)系統(tǒng)57安裝在轉(zhuǎn)動頭部20附近。接收導(dǎo)體觸頭58(例如由一種良導(dǎo)體、例如石墨制成，系統(tǒng)57的每個導(dǎo)電環(huán)兩個)接觸導(dǎo)電環(huán)并接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由此通過電纜59a傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理設(shè)備59。環(huán)系統(tǒng)57可以圍繞頭部包括一個或多個導(dǎo)體條(例如但不限于圍繞頭部圓周的銀條或銅條)。設(shè)備10b相對于管子12的縱向部位由一個線性移動編碼器56(例如任何公知的編碼器，可以與任何的本發(fā)明系統(tǒng)一起使用)加以檢測，線性移動編碼器56將表示縱向位置的信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理設(shè)備59?；蛘?，數(shù)據(jù)由通常的數(shù)據(jù)傳輸裝置從頭部傳輸?shù)揭慌_計算機(jī)或其它遠(yuǎn)離頭部的處理器?；蛘吒鶕?jù)本發(fā)明，編碼器具有一個無線傳輸裝置，將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理設(shè)備59(或者傳輸?shù)饺魏芜m當(dāng)?shù)奶幚砥鳌⒂嬎銠C(jī)、電子裝置等)。
如圖2A所示，一個管子檢查設(shè)備60可以測量具有如圖2A所示的外徑D的一個管件、例如管子62的外徑。在一個轉(zhuǎn)動頭部(未示出，但可以是如圖1A所示的頭部20)上安裝有兩個線性距離測量裝置LDM1和LDM2，每個起初與相應(yīng)的探測靴S1、S2的頂部間隔一個距離1。探測靴S1、S2與上述任何探測靴相同和/或與圖1A所示的探測靴31、41相同，安裝到頭部上的方法也相同。圖2A中的“L”是從裝置LDM1的底部到裝置LDM2的頂部的距離(見圖2A)，在設(shè)備60工作期間，該距離不變。探測靴S1、S2的厚度s1、s2在設(shè)備60工作期間也不變。但是，如果一個管子62的縱向軸線或者管子的位置偏離設(shè)備60的軸線，那么，線性距離測量裝置LDM1、LDM2及其各自的探測靴S1、S2之間的距離1可以改變，如圖2B所示。如果一個探測靴磨損，則測量和使用新探測靴厚度s1、s2，從而重新校準(zhǔn)系統(tǒng)。探測靴定期予以更換。
如圖2B所示，管子62偏心一個距離d，因此，從裝置LDM1到探測靴S1的距離為1-d，從裝置LDM2的距離為1+d。對位于圖2A所示位置的管子62來說，直徑D由下式給出D＝L-1-1-s1-s2當(dāng)管子62偏心時，例如如圖2B所示，則直徑D由下式給出D＝L-(1-d)-(1+d)-s1-s2得到D＝L-1-1-s1-s2即偏心距離d的作用被抵消，并得到一個正確的直徑測量結(jié)果。因此，在開始檢查程序時或者在檢查期間，管子不必與設(shè)備60的軸線同軸地插入。這在設(shè)置設(shè)備時節(jié)省大量時間，因為將管子輸送到設(shè)備60的機(jī)器不必在使用前精確定位。同樣的計算應(yīng)用于在管子內(nèi)工作的本發(fā)明設(shè)備的偏心問題。本發(fā)明系統(tǒng)的處理設(shè)備、電子計算器、和/或計算機(jī)被編程，以使用這些公式進(jìn)行這些計算。
裝置LDM1和LDM2可以是任何公知的線性測量裝置，包括但不限于圖1A所示的系統(tǒng)10中的激光裝置、聲波或紅外測量裝置、線性可變差動變壓器裝置、以及電子測量裝置。在一個實施例中，裝置LDM1和LDM2是圖1A所示的激光裝置。當(dāng)一臺計算機(jī)位于轉(zhuǎn)動頭部上、數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸時，傳感器18(見圖1B)位于頭部上，一個標(biāo)記位于頭部附近的一個固定部件上。一個編碼器、例如上述的編碼器56可以用于系統(tǒng)60(也可以用于本發(fā)明的任何系統(tǒng))，提供有關(guān)于管子縱向位置的數(shù)據(jù)，進(jìn)行直徑測量。
位于頭部上的一臺計算機(jī)50計算和存儲距離測量結(jié)果D以及每一轉(zhuǎn)的標(biāo)記信號，并計算橢圓度，例如使用直徑讀數(shù)相對于圓周的傅立葉變換。計算機(jī)50在頭部每一轉(zhuǎn)之后通過無線以太網(wǎng)(或者通過如圖1D所示的一個環(huán)系統(tǒng))將計算結(jié)果傳輸?shù)揭慌_固定計算機(jī)。固定計算機(jī)接收來自轉(zhuǎn)動計算機(jī)50的直徑數(shù)據(jù)和計算結(jié)果，并且接收一個表示管子行進(jìn)長度、例如一定的單位長度、例如一英寸的信號。然后，固定計算機(jī)可以輸出檢查結(jié)果，例如以一個二維數(shù)據(jù)矩陣的形式輸出，其一個軸線是取直徑讀數(shù)處的管長，其另一個軸線是這一點處的圓周。管子一定部位的直徑讀數(shù)也可以在該矩陣中加以表示。該數(shù)據(jù)矩陣可以存儲在每個管子的一個電子數(shù)據(jù)文件中，可以通過電子方法、例如電子郵件、以太網(wǎng)傳輸給一個客戶，和/或可以存儲在一個軟盤或CD盤中以供分發(fā)。可以采用橢圓度數(shù)據(jù)結(jié)果與公知系統(tǒng)獲得的厚度數(shù)據(jù)積分計算和預(yù)測管子的損壞情況。
在本發(fā)明方法的一些方面中，一個管子的直徑隨管子的圓周而變化，如果在管子上的一定部位測得的一個管子直徑符合給定的直徑，那么，管子在該部位是圓的。如果在一定部位測得的直徑(內(nèi)徑和/或外徑)與給定的直徑不同，那么，管子在這一點是橢圓的(即不是圓的)。
這里，任何計算機(jī)、處理器或者處理設(shè)備都可以包括數(shù)據(jù)存儲器(例如圖1D所示的存儲器70)，用于存儲數(shù)據(jù)和/或計算結(jié)果和/或圖象。根據(jù)本發(fā)明，任何這種計算機(jī)和/或這種存儲器都可以包括顯示屏、打印機(jī)和/或制圖裝置(例如圖1D所示的裝置70a)，用于顯示和提供數(shù)據(jù)、圖象和/或結(jié)果。
如圖3所示，一種設(shè)備80類似于上述圖1A-1D所示的設(shè)備，相同的標(biāo)號表示相同的部件(例如傳感器30N等于傳感器30；樞點34P等于樞點34a；配重43S等于配重43b)。配重33S、43S任選。設(shè)備80在管子內(nèi)部而不是在管子外部工作檢測管子的橢圓度。
設(shè)備80包括探測器31N、41N，使用中，探測器31N、41N被推動到一個上升器RS的內(nèi)表面SF上并與之接觸(顯然，在任何管子，包括但不限于管子、套管以及管道內(nèi)使用本發(fā)明的這種系統(tǒng)，均屬于本發(fā)明范圍)。分別偏置在桿81、83和臂32N、42N之間的彈簧82、84向內(nèi)推動臂32N、42N，因而朝外推動探測器31N、41N。在本發(fā)明范圍內(nèi)，可使用定位在傳感器之間的一個或多個彈簧或者其它可變形推動部件或機(jī)構(gòu)，并向外推壓它們，例如但不限于圖3所示的可選的空心桿88、彈簧89布置，其中，彈簧89朝外推動兩個探測器31N、41N。在本發(fā)明范圍內(nèi)，可使用任何公知裝置、結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)或器具朝外推動探測器31N、41N浮動或跨接在上升器RS的內(nèi)表面SF上，包括但不限于片簧、螺簧、盤簧、實心撓性墊、充氣或注水件或者波紋管，以及氣缸/活塞機(jī)構(gòu)。使用一個、兩個、三個、四個、五個、六個或多個探測器也屬于本發(fā)明的范圍。
傳感器30N、40N安裝在一個帶轉(zhuǎn)輪86的托架85上，轉(zhuǎn)輪86轉(zhuǎn)動地安裝在軸裝置87上。用于使一個設(shè)備移動通過一個管子的任何公知的托架、頭部或支架結(jié)構(gòu)件都可以用作傳感器30N、40N的支承件，帶輪的或不帶輪的，包括但不限于用于管內(nèi)使用的焊接設(shè)備的以及用于在管內(nèi)檢查焊縫的設(shè)備的公知的頭部、支架和/或托架。
使用中，設(shè)備80的工作方式類似于圖1A-D所示的設(shè)備。內(nèi)表面SF圓度的變化使光束反射板37N、47N相對于固定的傳感器裝置30N、40N進(jìn)行移動。這又導(dǎo)致從傳感器裝置運行和返回到傳感器裝置的脈沖的路徑長度時間發(fā)生變化。測得的時間表示出管子的內(nèi)徑。
系統(tǒng)80包括這里所述的本發(fā)明其它系統(tǒng)用的適當(dāng)?shù)碾娎|、電路、有線信號處理、接收和/或傳輸設(shè)備、裝置和/或設(shè)備。
在本發(fā)明的其它實施例中，探測器或探測靴及其相關(guān)的構(gòu)件和設(shè)備(如同在上述任何系統(tǒng)中)被刪除，一束激光束射到管子本身的表面并從管子表面進(jìn)行反射(在用于測量和檢查管子內(nèi)徑、管子外徑的任一或者兩者的系統(tǒng)中)；或者其它沒有探測靴或探測器的線性距離測量裝置。在這種沒有探測器或探測靴的系統(tǒng)中，可以在管子外部和/或內(nèi)部的一個頭部、支承件或其它支架上使用任意所需數(shù)量的光束裝置或其它線性距離測量裝置。
權(quán)利要求
1.一種檢查管子的設(shè)備，它包括電磁輻射發(fā)射器和用于檢測所述電磁輻射發(fā)射器發(fā)射的電磁輻射的傳感器，所述設(shè)備限定一個路徑，電磁輻射可在電磁輻射發(fā)射器和傳感器之間沿該路徑傳播，其布置使得在使用中，所述路徑的長度隨所述管子的橢圓度而變化，所述傳感器可以輸出一個表示所述路徑長度的電子信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括一個第一部分，提供一個基本固定的基準(zhǔn)架，以及一個第二部分，可以相對于所述第一部分進(jìn)行移動，以接觸被測管子的一個表面，其布置使得在使用中，所述第二部分隨管子在接觸點的直徑而移動，提供所述路徑長度的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二部分包括一個電磁輻射反射器，用于向所述傳感器反射電磁輻射。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括用于推動所述第二部分與所述管子接觸的推動裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述推動裝置包括一個轉(zhuǎn)動安裝在一個臂的一端附近的配重，所述臂的另一端與所述第一部分接觸，其布置使得在使用中，所述設(shè)備的轉(zhuǎn)動引起所述配重朝外移動，并通過所述樞軸轉(zhuǎn)換成對所述第一部分的一個向內(nèi)推動力。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括計時器，用于對電磁輻射通過所述路徑的時間進(jìn)行計時，所述計時器可以輸出一個表示所述時間的計時電子信號。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括轉(zhuǎn)動裝置，用于提供所述設(shè)備和所述管子之間的相對轉(zhuǎn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述電磁輻射發(fā)射器可以發(fā)射電磁輻射脈沖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳感器可以記錄每個脈沖的接收時間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括位置測量裝置，用于測量所述管子相對于所述設(shè)備的位置，以致所述輸出電子信號可以與一個輸出位置電子信號相結(jié)合，產(chǎn)生所述管子在沿其長度的多個點的橫截面數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，所述位置測量裝置包括線性移動編碼器。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括移動裝置，用于提供所述管子相對于所述設(shè)備的相對軸向移動。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括傳輸裝置，用于將所述輸出電子信號發(fā)送到遠(yuǎn)離所述設(shè)備的處理器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述傳輸裝置包括一個無線傳輸裝置。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括至少兩個彼此基本完全相對的電磁輻射發(fā)射器和傳感器對。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述電磁輻射發(fā)射器安裝在一個提供一個基本固定的基準(zhǔn)架的主體上，所述傳感器安裝在一個探測靴上，所述管子的直徑變化導(dǎo)致所述探測靴在所述基準(zhǔn)架上的相應(yīng)移動。
17.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備適于移動通過所述管子的內(nèi)部，以檢測管子的內(nèi)徑變化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備適于圍繞所述管子的外部進(jìn)行移動，以檢測管子的外徑變化。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其特征在于，它還包括電子處理器，用于接收所述輸出電子信號，確定所述管子在沿其長度的一個點或多個點的橢圓度，并存儲表示所述橢圓度的數(shù)據(jù)。
20.一種檢查管子的方法，所述方法包括以下步驟(1)在一個電磁輻射發(fā)射器和一個傳感器之間提供一個電磁輻射路徑；(2)將一個管子定位在所述電磁輻射發(fā)射器和傳感器附近，使得管子在這一點的橢圓度確定所述路徑的長度；(3)沿所述路徑發(fā)射電磁輻射；(4)產(chǎn)生一個表示所述路徑長度的輸出電子信號，用于確定管子的直徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即在彼此基本完全相對的位置基本同時進(jìn)行步驟(1)至(4)，以提供兩個輸出電子信號，用于確定管子在這一點的直徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即使用所述輸出電子信號，以通過一個電子處理器確定一個距離值，該距離值表示所述電磁輻射發(fā)射器和所述管子之間的距離。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即通過所述電子處理器確定一個直徑值，表示所述管子在這一點的直徑，將所述直徑值存儲在存儲器中。
23.根據(jù)權(quán)利要求20、21或22所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即在圍繞所述管子圓周的多個點產(chǎn)生所述輸出信號，使得表示所述管子橫截面的數(shù)據(jù)可以電子地產(chǎn)生和存儲。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即在所述管子和所述電磁輻射發(fā)射器和傳感器之間提供相對轉(zhuǎn)動，以便在多個點產(chǎn)生所述輸出信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟，即在所述管子和所述電磁輻射發(fā)射器和傳感器之間提供相對軸向移動，并且電子地產(chǎn)生和存儲表示管子在沿管子長度的多個點的橫截面的數(shù)據(jù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求20至25之一所述的方法，其特征在于，它還包括以下步驟，即通過一個設(shè)備的一個第一部分提供一個基本固定的基準(zhǔn)架，通過設(shè)備的一個可以相對所述第一部分活動的第二部分接觸被檢查管子的一個表面，其布置使得在使用中，所述第二部分隨管子在接觸點的直徑而移動，以提供所述路徑長度的變化。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即推動所述第二部分與所述管子接觸。
28.根據(jù)權(quán)利要求20至27之一所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即使用一個電磁輻射反射器向所述傳感器反射所述電磁輻射。
29.根據(jù)權(quán)利要求20至28之一所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即發(fā)射一個或多個電磁輻射脈沖。
30.根據(jù)權(quán)利要求20至29之一所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即將所述輸出電子信號傳輸?shù)诫娮犹幚砥鳌?br> 31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述傳輸步驟通過無線傳輸進(jìn)行實施。
32.根據(jù)權(quán)利要求20至31之一所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即通過管子的內(nèi)部進(jìn)行移動，并在管子的內(nèi)徑上實施所述方法。
33.根據(jù)權(quán)利要求20至31之一所述的方法，其特征在于，它還包括一個步驟，即圍繞管子的外部進(jìn)行移動，并在管子的外徑上實施所述方法。
34.一種檢查管子的設(shè)備，該設(shè)備包括在所述設(shè)備上基本完全相對、間隔一個已知距離的第一和第二測量裝置，第一測量裝置用于測量管子的一個表面與第一測量裝置之間的一個第一距離，第二測量裝置用于測量管子的一個表面與第二測量裝置之間的一個第二距離，其布置使得在使用中，第一測量裝置可以輸出表示所述第一距離的一個第一電子信號，第二測量裝置可以輸出表示所述第二距離的一個第二電子信號，第一和第二輸出電子信號可以用于使用所述已知距離來確定所述管子在兩個測量裝置之間的直徑，其布置使得，即使所述第一和第二距離不同，對于其縱向軸線偏離所述設(shè)備的中央軸線的一個管子，也可以得到直徑的準(zhǔn)確測量。
35.一種檢查管子的方法，該方法包括以下步驟(1)提供基本完全相對的、間隔一個已知距離的第一和第二測量裝置；(2)測量管子的一個表面和第一測量裝置之間的一個第一距離，測量管子的一個表面和第二測量裝置之間的一個第二距離；(3)產(chǎn)生表示所述第一距離的一個第一電子信號、及表示所述第二距離的一個第二電子信號；(4)通過電子處理器，使用所述已知距離確定所述管子在兩個測量裝置之間的直徑；其中，即使所述第一和第二距離不同，對于其縱向軸線偏離所述設(shè)備的中央軸線的一個管子，也可以得到直徑的準(zhǔn)確測量。
全文摘要
一種檢查管子的設(shè)備，包括電磁輻射發(fā)射器和用于檢測所述電磁輻射發(fā)射器發(fā)射的電磁輻射的傳感器，所述設(shè)備限定電磁輻射在電磁輻射發(fā)射器和傳感器之間行進(jìn)的一個路徑，其布置使得在使用中，所述路徑的長度隨所述管子的橢圓度而變化，所述傳感器可以輸出一個表示所述路徑長度的電子信號。
文檔編號G01B11/10GK1606684SQ03801746
公開日2005年4月13日 申請日期2003年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月5日
發(fā)明者克萊夫·C·拉姆, 曼弗雷德·H·沃姆斯, 赫爾穆特·W·克納普沃斯特, 貝恩德·H·多伯施泰因 申請人:瓦克I/P公司