[发明专利]用超声波识别材料和设备的方法及装置

说明书

本发明涉及材料和设备的识别方法及装置，具体地说，涉及用超声波识别材料和设备的方法和装置。

在本说明书中，我们以石油钻探设备为对象进行说明，但本发明的方法和装置可以用于其它工业部门的别的材料和设备，只要其识别的要求与采矿业，尤其是石油工业相似。

石油钻探设备的识别，由于其设备工作条件的恶劣以及构成该设备的数量巨大的零配件，使之成为本发明最困难的应用之一。尽管如此，为保证其设备运行的可靠性，仍然需要识别系统，否则在经济上会造成十分严重的后果。在采矿业、石油钻台，不论是勘探还是开采，所用设备都包括由大量依次相连的钻杆和钻头构成的钻机，它由地面上的设备在一定距离内驱动，通常有几千米长。转动的力矩在构成钻机的钻杆上产生巨大的扭矩，向前的推力由钻机自身重量和悬挂系统产生，它可能是一部分或全部施加到钻头上，由钻杆组件的长度可知所说重量是十分巨大的。

钻杆上还包括钻探机构，当钻探向深处进行时，可以逐渐地增加其长度。

钻机是在十分恶劣的条件下，如极大的机械和环境应力，逐渐增高的温度和压力，以及振动等条件下操作的。在钻探过程中，钻杆组件要废弃和重新钻入许多次，为了能连续钻探，就要在钻杆断裂之前 重新装配。

如果钻机的某一部分钻杆毁坏了，就会产生严重的后果，在断掉的钻杆以下的部分完全报废，还要放弃已钻探了一部分的钻孔。

构成钻机的各个部分是彼此不同的，除前面已提到的钻头以外，钻杆除具有的标准长度，其类型，重量、材料、直径、以及补接管、异径接头，配重件等都是不同的。所有的配件，均根据要钻的孔的技术要求，按非常精确的顺序，依次连接构成钻机。

这些组件在不同的井和不同地点上要使用多次，其间要进行周期性的检查，可能的再分类和维修。

可以把已经在较“艰难”的地方钻探使用过的设备用在条件较好的地可再使用，而同时，那些尚未强烈受力的设备则可被用在“艰难”的钻探工作中。

这些配件的每个都必须准确地识别，不仅要测量上述的参数，而且要了解其使用和维修方面的完整的既往历史。

每个配件的工作寿命以内的所有经历及其结构特征都被记录在计算机处理过的文件里。

当需要使用它时，在安装在钻机上之前先从库中提出，这个材料必须加以识别以确定它是否符合其将要担负的新的工作的要求。识别满足各种要求：识别的结果既要确保所有配件在钻机上的顺序满足要求，还要将各组件的详细数据贮存起来，这对于钻探工程的管理来说最终是需要的。

在检查和作任何维修时都进行同样的识别和记录的工作。

很显然，常规的识别装置，例如留割痕带有数标的识别板或外用条形识别装置，虽然是放在不易损毁的位置，但在钻探过程中，设备 要经受冲击、振动、腐蚀、积垢，因此，在使用一定时期后，就不再可能识别它们。在这种情况下，常规的识别方法是不实用的。而钻杆使用钢铁材料又意味着无法使用磁性特性来识别它们。

本发明的目的是提供一种用超声波识别那些由于恶劣的工作条件无法用常规方法或装置识别的材料和设备的方法及装置。

上述目的可由本发明的利用超声波识别材料和设备的装置和方法实现。本发明的利用超声波识别材料的设备的装置包括-装设在所述材料上的标志件和一个所述标志的记录装置，其特征在于：该标志件包括一个板，在板的一个表面上预定的位置用切割或其它方式刻出标志，以形成一个与这些位置上有、无刻痕或无、有刻痕相对应的0或1的符号序列，所述板被固定到待识别材料上，使其有刻痕的表面隐藏在下面而相对的表面，其中标志的记录装置由一个或多个超声波传感器构成，放置在板之上与标志相对的位置，该传感器由一个电信号激励以产生一个超声波信号，该信号从板的隐藏表面反射并返回传感器，产生一个不同的反馈电信号，作为所述每个位置有无标志的函数，从而得到一组识别板的隐藏表面上所作标志的二进制数或电信号。

根据本发明，设备和材料的识别是这样完成的，在设备和材料上附加一个小板，在它的隐藏表面上作标记，然后用超声波传感器来“阅读”它。

使用本发明装置和方法能够解决用传统的识别装置和方法无法识别的材料和设备的识别问题。

下面将结合图1，2和3来描述该识别装置和方法，这些附图描述了一个典型的实施例，但只是一种图解，而不起任何限制的作用。

图1A-1C示出了本发明所用的识别板。

图2A-2C示出了阅读本发明所用识别板的传感器装置。

图3A-3B说明识别板上有无刻痕存在时信号反射的图形。

图4公开了本发明的又一实施例。