[发明专利]超声波测量的方法和设备

说明书

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/物体中的不均匀性，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。

附图说明

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。