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Patent Searching and Data


Title:
TEMPERATURE DETERMINATION OF AN AWAY-FACING SURFACE OF AN OBJECT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/030025
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for determining the temperature of an away-facing surface (4) of an object (2), wherein at least one ultrasonic pulse (50) is transmitted through a surface (3) of the object facing a transmitter/receiver unit (S/E) into said object (2); the at least one ultrasonic pulse (50) is reflected at least partially in the direction of the transmitter/receiver unit (S/E) on the surface (4) of the object facing away from the transmitter/receiver unit (S/E); and the reflected part (70) of the at least one transmitted ultrasonic pulse (50) is received by the transmitter/receiver unit (S/E). At least one temperature value (M) for the object surface (3) facing the transmitter/receiver unit (S/E) is also determined; at least one value (L) is determined for the propagation time of the at least one ultrasonic pulse (50, 70) through the object (2), and at least one temperature value (T) for the object surface (4) facing away from the transmitter/receiver unit (S/E) is determined by means of the at least one temperature value (M) for the object surface (3) facing the transmitter/receiver unit (S/E) and the at least one propagation time value. The invention also relates to a corresponding measuring device for determining temperature. The invention further relates to a use of said method and to a use of the measuring device.

Inventors:
BRUMMEL HANS-GERD (DE)
LINNERT UWE (DE)
NEWERLA KLAUS (DE)
WILLSCH MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/054607
Publication Date:
March 23, 2006
Filing Date:
September 16, 2005
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
BRUMMEL HANS-GERD (DE)
LINNERT UWE (DE)
NEWERLA KLAUS (DE)
WILLSCH MICHAEL (DE)
International Classes:
G01K11/24; (IPC1-7): G01K11/24
Foreign References:
FR1562549A1969-04-04
US20030029242A12003-02-13
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 06 3 June 2003 (2003-06-03)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Temperatur einer abgewandten Fläche (4) eines Objektes (2), bei welchem a) mittels einer Sende/Empfangseinheit (S/E) mindestens ein Ultraschallpuls (50) durch eine der Sende/Empfangs¬ einheit (S/E) zugewandte Fläche (3) des Objektes (2) hindurch in das Objekt (2) ausgesendet wird, b) der mindestens eine Ultraschallpuls (50) an der der Sen de/Empfangseinheit (S/E) abgewandten Objektfläche (4) zumindest teilweise in Richtung Sende/Empfangseinheit (S/E) reflektiert wird, und c) der reflektierte Anteil (70, 71) des mindestens einen ausgesandten Ultraschallpulses (50) von der Sende/Emp fangseinheit (S/E) empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass d) mindestens ein Temperaturwert (M) für die der Sende /Empfangseinheit (S/E) zugewandte Objektfläche (3) er mittelt wird, e) mindestens ein Wert (L) für die Laufzeit des mindestens einen Ultraschallpulses (50, 70, 71) durch das Objekt (2) bestimmt wird, und f) mittels des mindestens einen Temperaturwertes (M) für die der Sende/Empfangseinheit (S/E) zugewandte Objekt¬ fläche (3) und des mindestens einen Laufzeitwertes (L) mindestens ein Temperaturwert (T) für die der Sende/ Empfangseinheit (S/E) abgewandten Objektfläche (4) be stimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens eines ersten der Sende/Empfangseinheit (S/E) zugeordneten Schallwandlers (1) der mindestens eine Ultraschallpuls (50) in das Objekt (2) ausgesendet wird und mittels mindestens eines zweiten der Sende/Empfangseinheit (S/E) zugeordneten Schallwandlers (11) der reflektierte An teil (71) des mindestens einen ausgesandten Ultraschallpulses (50) empfangen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels mindestens eines der Sende/Empfangseinheit (S/E) zugeordneten Schallwandlers (1, 11) sowohl der mindes¬ tens eine Ultraschallpuls (50) in das Objekt (2) ausgesendet wird als auch der reflektierte Anteil des mindestens einen ausgesandten Ultraschallpulses (70, 71) empfangen wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekenn¬ zeichnet dadurch, dass der mindestens eine Ultraschallpuls (50) auf die der Sende/Empfangseinheit (S/E) abgewandte Ob¬ jektfläche (4) fokussiert wird.
5. Messvorrichtung zur Bestimmung der Temperatur einer abge¬ wandten Fläche (4) eines Objektes (2), welche Vorrichtung folgende Teile aufweist, nämlich a) eine Sende/Empfangseinheit (S/E) al) mit Mitteln (1) zum Senden mindestens eines Ultra¬ schallpulses (50) durch eine der Sende/Empfangs¬ einheit (S/E) zugewandte Fläche (3) des Objektes (2) hindurch in das Objekt (2) und a2) mit Mitteln zum Empfangen (1, 11) zumindest eines an der der Sende/Empfangseinheit (S/E) abgewandten Ob¬ jektfläche (4) reflektierten Anteils (70, 71) des mindestens einen auszusendenden Ultraschallpulses (50) , gekennzeichnet, durch b) mindestens ein Mittel (21) zur Bestimmung mindestens ei¬ nes Temperaturwertes (M) für die der Sende/Empfangsein¬ heit (S/E) zugewandte Objektfläche (3) , und c) ein Auswertemittel (30), umfassend cl) Mittel (31) zur Bestimmung mindestens eines Wertes (L) für die Laufzeit des mindestens einen Ultra¬ schallpulses (50, 70, 71) durch das Objekt (2), und c2) Mittel (32) zur Zuordnung des mindestens einen Tem¬ peraturwertes (M) für die der Sende/Empfangseinheit (S/E) zugewandte Objektfläche (3) und des mindestens einen Laufzeitwertes (L) mindestens einem Tempera¬ turwert (T) für die der Sende/Empfangseinheit (S/E) abgewandten Objektfläche (4) .
6. Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Mittel (21) zur Bestimmung des min¬ destens einen Temperaturwertes (M) für die der mindestens ei¬ nen Sende/Empfangseinheit (S/E) zugewandte Objektfläche (3) mindestens ein Thermoelement ist.
7. Messvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch mindestens ein erstes Mittel (1), insbesondere einen ersten Schallwandler, zum Senden des mindestens einen Ultra¬ schallpulses (50) in das Objekt (2) und mindestens ein zwei¬ tes Mittel (11) , insbesondere einen zweiten Schallwandler, zum Empfangen des mindestens einen von der der Sende/Emp fangseinheit (S/E) abgewandten Objektfläche (4) reflektierten Ultraschallpulses (71) .
8. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekenn zeichnet durch mindestens ein Mittel (1, 11) , insbesondere einen Schallwandler (1, 11), sowohl zum Senden des mindestens einen Ultraschallpulses (50) in das Objekt (2) als auch zum Empfangen des mindestens einen von der der Sende/Empfangs¬ einheit (S/E) abgewandten Objektfläche (4) reflektierten UIt raschallpulses (70) .
9. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, gekenn¬ zeichnet dadurch, dass die Sende/Empfangseinheit (S/E) einen zwischen Schallwandler (1, 11) und Objekt (2) angeordneten akustischen Wellenleiter (10, 12) aufweist.
10. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekenn¬ zeichnet dadurch, dass der mindestens eine Ultraschallpuls (50) auf die der Sende/Empfangseinheit (S/E) abgewandte Ob¬ jektfläche (4) fokussierbar ist.
11. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Temperaturbestimmung in einer Strömungsmaschine (60), insbesondere einer Gas oder Dampfturbine, wobei das Objekt (2) eine Wandung, insbesondere eine Strömungskanalwandung, der Strömungsmaschine (60) ist.
12. Verwendung der Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10 an einer Strömungsmaschine (60), insbesondere einer Gas oder Dampfturbine, wobei das Objekt (2) eine Wandung, insbesondere eine Strömungskanalwandung, der Strömungsmaschi¬ ne (60) ist.
Description:
Beschreibung

TEMPERATURBESTIMMUNG EINER ABGEWANDTΞN FLACHE EINES OBJEKTES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Temperatur einer abgewandten Fläche eines Objektes sowie eine Verwendung des Verfahrens und eine Ver- wendung der Messvorrichtung. Ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Temperaturbestimmung mit¬ tels Ultraschall gehen aus der JP 2003042857 A hervor.

Strömungsmaschinen, wie beispielsweise Dampf- oder Gasturbi- nen, werden als Wärme-Kraft-Maschinen in der Technik einge¬ setzt, um eine in einem Gasstrom gespeicherte Energie in eine mechanische Energie zu überführen, insbesondere in eine Dreh¬ bewegung. Darüber hinaus kommen auch Strömungsmaschinen wie Verdichter in Betracht, mit denen mechanische Energie einem Gasstrom zugeführt werden kann. Um bei Gasturbinen einen mög¬ lichst großen Gesamtwirkungsgrad hinsichtlich der Energieaus¬ nutzung zu erreichen, werden die Gaseintrittstemperaturen von der Brennkammer in den Strömungskanal der Gasturbine mög¬ lichst hoch gewählt. Beispielsweise liegen die Gaseintritts- temperaturen bei über 10000C.

Dies erfordert, dass bei diesen hohen physikalischen Belas¬ tungen die Strömungsmaschine in Betrieb unter Beobachtung steht. Dabei liefert insbesondere die Temperaturmessung in- nerhalb der Strömungsmaschine wichtige Informationen über den Zustand der Strömungsmaschine. In der Regel werden hierfür in der Strömungsmaschine angebrachte Messsonden verwendet, deren Signal- und Versorgungsleitungen mittels Durchführungen durch die Wand der Strömungsmaschine nach außen führen. Eine hohe Anzahl von Temperaturmessstellen erfordert daher eine hohe Anzahl von Durchführungen und Abdichtungen. Diese stellen un¬ ter den hohen physikalischen Belastungen stets Fehlerquellen dar, die möglichst zu vermeiden sind, um einen zuverlässigen Betrieb der Strömungsmaschine zu gewährleisten.

In der JP 2003042857 A ist ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben, mit welchen die Temperatur einer der Vorrichtung abgewandten, mit einer Flüssigkeit in Kontakt stehenden Ober¬ fläche einer Wandung und damit die Temperatur der Flüssigkeit mittels Ultraschall gemessen werden können. Hierbei werden Ultraschallwellen durch die der Vorrichtung zugewandte Ober- fläche der Wandung in die Wandung eingestrahlt und an der ab¬ gewandten Oberfläche reflektiert. Das Verhältnis der Amplitu¬ den der Ultraschallwellen vor und nach der Reflektion an der abgewandten, mit der Flüssigkeit in Kontakt stehenden Ober¬ fläche hängt dabei vom akustischen Reflektionsfaktor der Oberfläche ab, welcher wiederum durch die akustische Impedanz der Flüssigkeit bestimmt wird. Da die akustische Impedanz der Flüssigkeit temperaturabhängig ist, lässt sich letztendlich aus der Ermittlung und Auswertung der reflektionsbedingten Amplitudenabnahme der Ultraschallstrahlung die Temperatur der Flüssigkeit ermitteln. Zur Ermittlung der Amplitudenabnahme werden die Amplitudenspitzenwerte gemessen, welche jedoch stets mit Störsignalen und einem Rauschen überlagert sind. Somit ist eine exakte Bestimmung der Amplitudenabnahme nach nur einer Reflektion kaum möglich. Aus diesem Grunde wird die Amplitudenabnahme von Ultraschallwellen untersucht, die von den beiden sich gegenüberstehenden Oberflächen mehrfach re¬ flektiert werden. Bei relativ dicken Wandungen ist dies je¬ doch nicht durchführbar, da die Amplituden der Ultraschall¬ wellen, die auch beim Durchlaufen der Wandung eine Dämpfung erfahren, nach mehrfacher Reflektion zu sehr abgeschwächt und somit nicht mehr messbar werden. Zudem bedarf es für das Ver¬ fahren und die Vorrichtung eine mit der Wandung in Kontakt stehenden Flüssigkeit, mit welcher der Reflektionsfaktor merklich beeinflussbar ist. Bei Gasen ist hingegen keine tem- peraturabhängige Änderung des Reflektionsfaktors mehr mess¬ bar, da aufgrund des sehr hohen Reflexionsfaktors von annä¬ hernd 1 dessen geringe Änderung besonders im Störumfeld nicht mehr eindeutig nachweisbar ist. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Messvorrichtung anzugeben, mit welchen eine mög¬ lichst einfache, zuverlässige, gegenüber dem Stand der Tech- nik exaktere und universeller einsetzbare Temperaturbestim¬ mung ermöglicht werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren entsprechend den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur einer abgewandten Fläche eines Objektes, bei welchem a) mittels einer Sende-/Empfangseinheit mindestens ein UIt- raschallpuls durch eine der Sende-/Empfangseinheit zuge¬ wandte Fläche des Objektes hindurch in das Objekt ausge¬ sendet wird, b) der mindestens eine Ultraschallpuls an der der Sende-/ Empfangseinheit abgewandten Objektfläche zumindest teil- weise in Richtung Sende-/Empfangseinheit reflektiert wird, und c) der reflektierte Anteil des mindestens einen ausgesand¬ ten Ultraschallpulses von der Sende-/Empfangseinheit empfangen wird.

Das Verfahren ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass d) mindestens ein Temperaturwert für die der Sende-/Emp- fangseinheit zugewandte Objektfläche ermittelt wird, e) mindestens ein Wert für die Laufzeit des mindestens ei¬ nen Ultraschallpulses durch das Objekt bestimmt wird, und f) mittels des mindestens einen Temperaturwertes für die der Sende-/Empfangseinheit zugewandte Objektfläche und des mindestens einen Laufzeitwertes mindestens ein Tem¬ peraturwert für die der Sende-/Empfangseinheit abgewand¬ ten Objektfläche bestimmt wird. Es wird dabei ausgenutzt, dass sich zum einen die Ausdehnung eines Objektes, insbesondere einem metallischen Objekt, und zum anderen die Schallgeschwindigkeit in einem Objekt, insbe¬ sondere in einem metallischen Objekt, temperaturabhängig än- dern können. So kann beispielsweise der Abstand zweier gege¬ nüberliegender Oberflächen eines Objektes, beispielsweise ei¬ ner Wandung, mit der Temperatur zunehmen oder abnehmen, wäh¬ rend sich die Schallgeschwindigkeit in der Regel bei zuneh¬ mender Temperatur verringert bzw. bei sinkender Temperatur erhöht. Die Laufzeit eines Ultraschallpulses durch das Ob¬ jekt, wobei der Ultraschallpuls in das Objekt eingestrahlt und von der der Eintrittsoberfläche gegenüberliegenden Ob¬ jektoberfläche zur Eintrittsoberfläche reflektiert wird, lie¬ fert somit Informationen über die Ausdehnung des Objektes so- wie über die Schallgeschwindigkeit im Objekt, so dass auf die Temperatur des Objektes geschlossen werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß der Erfin¬ dung ergeben sich aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprü- chen.

Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn mittels mindestens ei¬ nes ersten der Sende-/Empfangseinheit zugeordneten Schall¬ wandlers der mindestens eine Ultraschallpuls in das Objekt ausgesendet wird und mittels mindestens eines zweiten der Sende-/Empfangseinheit zugeordneten Schallwandlers der re¬ flektierte Anteil des mindestens einen ausgesandten Ultra¬ schallpulses empfangen wird. Damit kann beispielsweise der mindestens eine Ultraschallpuls in einem von der Oberflächen- normalen der Eintrittsoberfläche abweichenden Winkel in das Objekt ausgesendet werden, um insbesondere die Laufstrecke des mindestens eine Ultraschallpulses bei sehr nahe beieinan¬ der liegenden Oberflächen der Wandung zu vergrößern. Zudem ist beispielsweise auch eine Messung an Objekten möglich, de- ren für die Messung relevanten Objektflächen nicht parallel zueinander stehen. Vorteilhaft ist auch, wenn mittels mindestens eines der Sen- de-/Empfangseinheit zugeordneten Schallwandlers sowohl der mindestens eine Ultraschallpuls in das Objekt ausgesendet wird als auch der reflektierte Anteil des mindestens einen ausgesandten Ultraschallpulses empfangen wird. So lässt sich beispielsweise eine besonders kompakte Sende-/Empfangseinheit ausgestalten.

Vorteilhafterweise wird der mindestens eine Ultraschallpuls auf die der Sende-/Empfangseinheit abgewandte Objektfläche fokussiert. Damit ist eine exaktere Laufzeitmessung aufgrund einer Leistungsbündelung und des damit erreichbaren höheren Störabstandes möglich.

Zur weiteren Lösung der Aufgabe wird eine Messvorrichtung entsprechend den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 5 angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung handelt es sich um eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Temperatur einer ab¬ gewandten Fläche eines Objektes, welche Vorrichtung folgende Teile aufweist, nämlich a) eine Sende-/Empfangseinheit al) mit Mitteln zum Senden mindestens eines Ultraschall- pulses durch eine der Sende-/Empfangseinheit zuge¬ wandte Fläche des Objektes hindurch in das Objekt und a2) mit Mitteln zum Empfangen zumindest eines an einer der Sende-/Empfangseinheit abgewandten Objektfläche reflektierten Anteils des mindestens einen auszusen¬ denden Ultraschallpulses.

Die Messvorrichtung ist dabei gekennzeichnet, durch b) mindestens ein Mittel zur Bestimmung mindestens eines Temperaturwertes für die der Sende-/Empfangseinheit zu¬ gewandte Objektfläche, und c) ein Auswertemittel, umfassend cl) Mittel zur Bestimmung mindestens eines Wertes für die Laufzeit des mindestens einen Ultraschallpulses durch das Objekt, und c2) Mittel zur Zuordnung des mindestens einen Tempera¬ turwertes für die der Sende-/Empfangseinheit zuge¬ wandte Objektfläche und des mindestens einen Lauf¬ zeitwertes mindestens einem Temperaturwert für die der Sende-/Empfangseinheit abgewandten Objektfläche.

Bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ergeben sich die vorstehend für das erfindungsgemäße Verfahren erläuterten Vorteile.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Messvorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 5 abhängigen An¬ sprüchen.

Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn das mindestens eine Mittel zur Bestimmung des mindestens einen Temperaturwertes für die der mindestens einen Sende-/Empfangseinheit zugewand¬ te Objektfläche mindestens ein Thermoelement ist. Mit einem Thermoelement steht ein zuverlässiges, preisgünstiges und leicht zu beziehendes Mittel zur Temperaturbestimmung der Einstrahloberfläche zur Verfügung.

Dabei ist es von Vorteil, dass die Messvorrichtung mindestens ein erstes Mittel, insbesondere einen ersten Schallwandler, zum Senden des mindestens einen Ultraschallpulses in das Ob- jekt und mindestens ein zweites Mittel, insbesondere einen zweiten Schallwandler, zum Empfangen des mindestens einen von der der Sende-/Empfangseinheit abgewandten Objektfläche re¬ flektierten Ultraschallpulses aufweist. Damit kann die Sende-/Empfangseinheit in einem so genannten „pitch-catch"- Modus betrieben werden.

Auch ist es von Vorteil, dass die Messvorrichtung mindestens ein Mittel, insbesondere einen Schallwandler, sowohl zum Sen- den des mindestens einen Ultraschallpulses in das Objekt als auch zum Empfangen des mindestens einen von der der Sende-/ Empfangseinheit abgewandten Objektfläche reflektierten Ultra¬ schallpulses aufweist. Damit kann die Sende-/Empfangseinheit in einem so genannten „puls-echo"-Modus betrieben werden.

Vorteilhaft erweist sich, dass die Sende-/Empfangseinheit ei¬ nen zwischen Schallwandler und Objekt angeordneten akusti¬ schen Wellenleiter aufweist. Damit können die jeweiligen UIt- raschallwandler in einiger Entfernung positioniert werden, um Zerstörung durch beispielsweise hohe Temperaturen des Objek¬ tes zu vermeiden.

Es ist von Vorteil, dass der mindestens eine Ultraschallpuls auf die der Sende-/Empfangseinheit abgewandte Objektfläche fokussierbar ist. Dies ermöglicht beispielsweise eine exakte¬ re Bestimmung der Laufzeit des mindestens einen Ultraschal¬ pulses durch das Objekt.

Mit der Erfindung wird ferner eine Verwendung des Verfahrens zur Temperaturbestimmung einer Objektfläche in einer Strö¬ mungsmaschine, insbesondere einer Gas- oder Dampfturbine, wo¬ bei das Objekt eine Wandung, insbesondere eine Strömungska¬ nalwandung, der Strömungsmaschine ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine berührungslose Temperaturmessung des durch die Strömungsmaschine strömenden Fluids, insbeson¬ dere gasförmigen Fluids, da die mit dem Fluid in Kontakt ste¬ hende Oberfläche der Wandung in guter Näherung die Temperatur des Fluids annimmt.

Mit der Erfindung wird überdies eine Verwendung der Messvor¬ richtung zur Temperaturbestimmung einer Objektfläche an einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gas- oder Dampfturbine, wobei das Objekt eine Wandung, insbesondere eine Strömungska- nalwandung, der Strömungsmaschine ist. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ergeben sich die vorstehend für die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläuter¬ ten Vorteile. Bevorzugte, jedoch keinesfalls einschränkende Ausführungsbei¬ spiele der Vorrichtung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Zur Veranschaulichung ist die Zeichnung nicht maßstäblich ausgeführt und gewisse Merkmale sind sche¬ matisiert dargestellt. Im Einzelnen zeigen

Figur 1 eine Messanordnung mit einem Ultraschallwandler, Figur 2 eine Messanordnung mit zwei Ultraschallwandlern und Figur 3 eine Gasturbine des Stands der Technik in einer teilweise aufgeschnittenen, perspektivischen An¬ sicht .

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren 1 bis 3 mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Messanordnung mit einer Sende-/Empfangseinheit S/E dargestellt, die als Mittel 1 zum Senden und Empfangen von Ultraschallstrahlen 50, 70 einen Ultraschallwandler, insbesondere in Form eines Piezo- oder magnetostriktives Wandlersystems, umfasst. Hierzu wird auf die Literaturstelle: "Physik und Technik des Ultraschalls", H. Kuttruff, S. Hirzel, Verlag Stuttgart, 1988, Seiten 132 bis 137 verwiesen. Angesteuert von einem Steuermittel 13 mit- tels elektrischer Signale wird von der Sende-/Empfangseinheit S/E mindestens ein Ultraschallpuls 50 in ein Objekt 2, das beispielsweise auch beschichtet sein kann, in Richtung der der Sende-/Empfangseinheit S/E abgewandten Objektfläche 4 ge¬ sandt. An der Oberfläche 4 oder zumindest in einem oberflä- chennahen Bereich der Oberfläche 4 wird der mindestens eine Ultraschallpuls 50 zumindest teilweise reflektiert, so dass der reflektierte Anteil 70 des ausgesandten mindestens einen Ultraschallpulses 50 von der Sende-/Empfangseinheit S/E de- tektiert wird. Bei der Detektion wird das empfangene akusti- sehe Signal 70 vom Ultraschallwandler 1 in ein elektrisches Signal gewandelt . Hierbei kann der der Sende-/Empfangseinheit S/E zugeordnete Ultraschallwandler 1 direkt auf der der Sen- de-/Empfangseinheit S/E zugewandten Objektfläche 3 ange- bracht, oder auch, wie in Figur 1 angegeben, über einen akus¬ tischen Wellenleiter 10 mit der Objektfläche 3 in Kontakt sein. Eine Fokussierung des mindestens einen Ultraschallpul¬ ses 50 auf die der Sende-/Empfangseinheit S/E abgewandte Ob- jektfläche 4 unterstützt hierbei die Effizienz bei der Re- flektion und darauf folgender Detektion vorteilhaft.

Je nach Abstand beider Objektoberflächen 3, 4 voneinander, der in einem Bereich von 1 mm bis 500 mm liegen kann, ist die Frequenz des mindestens einen Ultraschallpulses 50, 70 in ei¬ nem Frequenzbereich von 1 MHz bis 50 MHz angesiedelt.

Mit Hilfe eines Mittels 21 zur Temperaturbestimmung, insbe¬ sondere eines Thermoelements, wird mindestens ein Wert M für die Temperatur der der Sende-/Empfangseinheit S/E zugewandten Objektfläche 3 ermittelt. Hierzu ist das Mittel 21 zur Tempe¬ raturbestimmung an der Objektfläche 3 in unmittelbarer Nähe der Sende-/Empfangseinheit S/E angebracht. Das Mittel 21 zur Temperaturbestimmung wird dabei von einem dem Mittel 21 zur Temperaturbestimmung zugeordneten Steuermittel 22 gesteuert und abgefragt. Das Steuermittel 22 ist mit einer Auswerteein¬ heit 30 verbunden, an welche der mindestens eine ermittelte Temperaturwert M der Objektoberfläche 3 vom Steuermittel 22 übermittelt wird. Es ist auch denkbar mehrere Mittel 21 zur Temperaturbestimmung um die Sende/-Empfangseinheit S/E anzu¬ ordnen, um lokale Temperaturabweichungen auf der Objektober¬ fläche 3 zu kompensieren.

Das der Sende/-Empfangseinheit S/E zugeordnete Steuermittel 13 ist ebenfalls mit dem Auswertemittel 30 verbunden. In ei¬ nem ersten Auswertungsschritt wird mindestens ein Wert L für die Laufzeit des mindestens einen Ultraschallpulses 50, 70 durch das Objekt 2 bestimmt. Hierzu umfasst das Auswertemit¬ tel 30 entsprechende Mittel 31 zur Bestimmung des mindestens einen Laufzeitwertes L. Die Laufzeit kann beispielsweise er¬ mittelt werden, indem der Zeitdifferenz zwischen den korres¬ pondierenden Eingangsflanken oder den korrespondierenden ers¬ ten Nulldurchgängen des mindestens einen ausgesandten Ultra- schallpulses 50 und des reflektierten und detektierten Ultra¬ schallpulsanteils 70 ein entsprechender Wert L zugeordnet wird. Die Laufzeit kann aber auch mittels des bekannten Kreuzkorrelationsverfahrens ermittelt werden, bei welchem der ausgesandte Ultraschallpuls 50 mit dem empfangenen Ultra¬ schalpulsanteil 70 mittels der Kreuzkorrelationsfunktion in Korrelation gebracht wird. Hieraus lässt sich direkt ein Wert L für die Laufzeit des Ultraschallpulses 50, 70 durch das Ob¬ jekt 2 bestimmen. Beide Verfahren zur Laufzeitbestimmung er- fordern keine lineare Amplitudenverstärkung des empfangenen Ultraschallpulsanteils 70, und die entsprechenden Signalver¬ stärker, die beispielsweise der der Sende/-Empfangseinheit S/E zugeordnete Steuermittel 13 zugeordnet sind, können in Bezug auf Störfestigkeit auf optimale Verstärkung angepasst werden.

Die Laufzeit des mindestens einen Ultraschallpulses 50, 70 ist ein Maß für die von der Temperatur abhängige Schallge¬ schwindigkeit im Objekt 2 als auch ein Maß für den Abstand der beiden Objektoberflächen 3, 4 voneinander. Die Laufzeit ist somit in Zusammenhang mit der thermischen Ausdehnung des Objektes 2 eine integrale Wiedergabe der Temperaturverteilung und des Wärmeflusses im Objekt 2.

In einem nächsten Auswertungsschritt werden mittels des min¬ destens einen Laufzeitwertes L und des mindestens einen Tem¬ peraturwertes M der der Sende/-Empfangseinheit S/E zugewand¬ ten Objektoberfläche 3 mindestens ein Temperaturwert T für die der Sende-/Empfangseinheit S/E abgewandten Objektfläche 4 bestimmt. Dies erfolgt mittels eines der Auswerteeinheit 30 zugeordneten Mittels 32 zur Zuordnung, indem der mindestens eine Laufzeitwert L und des mindestens einen Temperaturwert M der Objektoberfläche 3 mit Werten einer Tabelle verglichen und einer Temperatur für die der Sende-/Empfangseinheit S/E abgewandten Objektfläche 4 zugeordnet werden. Die Wertetabel¬ le enthält dabei insbesondere unterschiedliche Kombinationen von den beiden Objektoberflächen 3 und 4 zugeordneten Tempe¬ raturwerten M, T und Laufzeitwerten L, die zuvor in Objekten gleichen Materials und mit vergleichbaren Abmessungen, insbe¬ sondere mit vergleichbarem Abstand beider für die Messung re¬ levanter Objektflächen, gemessen wurden.

Mittels des mindestens einen Temperaturwertes M der der Sen- de/-Empfangseinheit S/E zugewandten Objektoberfläche 3 und bei Kenntnis der Wärmeleitfähigkeit des zu untersuchenden Ob¬ jektes 2 kann auch bei verschiedenen bekannten Abständen bei¬ der für die Messung relevanter Objektflächen 3 und 4 auf die Temperatur der der Sende-/Empfangseinheit S/E abgewandten Ob¬ jektfläche 4 extrapoliert werden.

Die gemäß der Erfindung ermittelte Temperatur T für die der Sende-/Empfangseinheit S/E abgewandten Objektfläche 4 wird über nicht näher dargestellte Anzeige- bzw. Meldeeinheiten an eine überwachende Stelle gemeldet bzw. an eine Zentrale wei¬ tergeleitet .

Die Auswerteeinheit 30 kann auch mit einer Vergleichsfunktion ausgestattet sein, mit der das Unter- oder Überschreiten ei¬ nes vorgebbaren Temperaturschwellwertes feststellbar ist. So kann beispielsweise bei Unter- oder Überschreiten des Schwellwertes eine Meldung automatisch ausgegeben werden, um eine geeignete Schutzmaßnahme, wie beispielsweise das Ab- schalten einer Strömungsmaschine oder das Zuschalten von zu¬ sätzlichen Kühlmaßnahmen in einem Kraftwerk, einzuleiten.

In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Messanordnung mit einer Sende-/Empfangseinheit S/E dargestellt, die zwei Ultraschall- wandler als Mittel (1, 11) zum Senden und/oder Empfangen um- fasst. In der Figur 2 ist bezeichnet mit

11 ein weiterer Ultraschallwandler, 71 ein Ultraschallpuls bzw. ein Ultraschallpulsanteil und 12 ein weiterer akustischer Wellenleiter. Je nach Beschaffenheit und Geometrie des Objektes 2 kann ein vom ersten Ultraschallwandler 1 ausgesandter Ultraschallpuls 50 teilweise zu diesem zurück reflektiert werden oder aber auch an der reflektierenden Objektfläche 4 derart umgelenkt werden, dass der reflektierte Ultraschallpulsanteil 71 ef¬ fektiver von einem zweiten Ultraschallwandler 11 detektiert wird.

Weist die der Sende-/Empfangseinheit S/E zugewandte Objekt- fläche 3 eine erhöhte Temperatur auf, die beispielsweise bei Gasturbinen 60 (siehe Figur 3) im Bereich einiger 1000C lie¬ gen kann, so besteht bei allen vorangehend beschriebenen Aus¬ führungsbeispiele gemäß den beiden Figuren 1 und 2 die Mög¬ lichkeit, dass der jeweilige Ultraschallwandler 1, 11 in ei- niger Entfernung positioniert werden muss, um dessen Zerstö¬ rung zu vermeiden. In diesem Fall kann der vom Ultraschall¬ wandler 1, 11 erzeugte Ultraschallpuls 50 mit Hilfe eines a- kustischen Wellenleiters 10, 12 (Active Wave Guides) in das Objekt 2 eingekoppelt und aus dem Objekt 2 ausgekoppelt wer- den.

Beide vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 1 und 2 sind für Temperaturmessungen geeignet, bei denen die der Sende-/Empfangseinheit S/E abgewandte Ob- jektflache 4 eine Temperatur von über 10000C aufweist. Insbe¬ sondere eignen sich die Ausführungsbeispiele zur Temperatur¬ messung eines Fluidstroms in einer Strömungsmaschine 60, ins¬ besondere einer Gas- oder Dampfturbine. In Figur 3 ist eine solche Strömungsmaschine 60 als Gasturbine des Standes der Technik dargestellt, die für eine hohe Gaseintrittstemperatur von ca. 12000C konzipiert ist. Die Gasturbine 60 weist einen Strömungskanal 61 auf, durch welchen heißes Gas strömt. Der Strömungskanal 61 ist von einer Wandung 2 umgeben, an deren Außenfläche 3 die Sende-/Empfangseinheit S/E der erfindungs- gemäßen Messvorrichtung beispielsweise angeordnet ist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren können somit durch die Strö¬ mungskanalwandung 2 hindurch die Temperatur der inneren Ober¬ fläche 4 der Strömungskanalwandung 2 und damit die Temperatur des mit der inneren Oberfläche 4 der Strömungskanalwandung 4 in Kontakt stehenden Gases bestimmt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vor- richtung können im Allgemeinen für alle Messvorrichtungen verwendet werden, bei denen eine Temperaturmessung durch ein Objekt 2 hindurch, insbesondere durch eine Wandung hindurch, vorteilhaft ist, damit auf eine Durchführung durch das Objekt 2, insbesondere durch die Wandung, verzichtet werden kann. Beispielsweise sind hier Druckrohre in Kraftwerkanlagen oder Druckkessel oder Gussformen zu nennen.