ES2209911T3 - Dispositivo para el examen de materiales. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para el examen de materiales, en especial de árboles, otras maderas y hormigón, con un generador de impulsos (1) para la generación de un impulso susceptible de ser introducido en el material (2), al menos un sensor (3) que se puede asignar al material (2) para la detección del impulso (3) y una electrónica de evaluación (4) para la discriminación de dicho impulso de impulsos parásitos, en el que se asigna a cada sensor (3) una electrónica de evaluación (4), caracterizado porque la electrónica de evaluación (4) está dispuesta inmediatamente junto al sensor (3) o integrada en el sensor (3).

Description

Dispositivo para el examen de materiales.

La invención se refiere a un dispositivo para el examen de materiales, en especial de árboles, otras maderas y hormigón, con un generador de ondas de choque para la generación de un impulso que pueda introducirse en el material, al menos un sensor para la detección de este impulso que se pueda asignar al material y una electrónica de selección para discriminar este impulso de impulsos parásitos, según las reivindicaciones 1-13.

Dispositivos para el examen de materiales del tipo mencionando al principio, se conocen a partir de la experiencia práctica y existen en las más diversas formas de realización. Se trata, por ejemplo, de dispositivos con los que se mide el tiempo de tránsito del impulso de ondas de choque. A partir de este tiempo de tránsito, se llega a conclusiones acerca de la calidad del material que se ha de examinar. En la madera, por ejemplo en postes de telégrafo, el tiempo de tránsito de la onda de choque en sentido del crecimiento o de las fibras, es correlativo al módulo de elasticidad de flexión de la madera, lo que posibilita una evaluación de la capacidad de carga y la consiguiente clasificación en categorías de calidad. Con ello se influye en el precio de compra de nuevos postes. Dispositivos de este tipo se describen en los documentos US 5621172 y US 4926691.

La onda de choque o el impulso, se introduce, en la mayoría de los casos, en el material, con un martillo que sirve de generador de ondas de choque, bien directamente o a través de un tornillo o una espiga percutora. En un examen ultrasónico longitudinal de un poste, la introducción del impulso suele hacerse a partir de la cara frontal. Un sensor dispuesto al otro lado del material o del poste, detecta el impulso introducido en el material. Un impulso eléctrico que se corresponde con este impulso, es transmitido entonces por el sensor hasta la electrónica central de evaluación. Allí se analiza este impulso eléctrico, discriminándose los impulsos parásitos.

Más exactamente, un sensor de aceleración dentro del martillo generador del impulso, envía, en el momento de la entrada del golpe, el impulso eléctrico resultante a través de un cable a la unidad electrónica central o a la electrónica de evaluación, que analiza este impulso y pone en marcha un reloj según el resultado - discriminación exitosa de, por ejemplo, vibraciones parásitas. En cuanto el sensor al otro extremo del material o al otro extremo del tramo que se ha de medir, registre la llegada de la onda de choque, mandará también un impulso de corriente asignado a la unidad electrónica central, que parará el reloj, si este impulso cumple las exigencias relativas a intensidad y duración. Tanto el impulso del martillo como también el impulso del sensor, deben discriminarse electrónicamente, es decir, diferenciarse de otras vibraciones. Esto se produce, en cada caso, en la electrónica central. Para distinguir impulsos auténticos de impulsos falsos, por regla general pueden programarse "gain" (ganancia) y "offset" (desplazamiento) en la electrónica central por el usuario de evaluación. A partir del tiempo de tránsito del impulso y de la distancia entre la entrada del golpe y el detector, se puede determinar la velocidad del impulso o de las ondas de choque. Ésta permite informaciones sobre el estado interno y la calidad del material que se ha de examinar o de la muestra de control, no sólo en el caso de la madera, sino también en el de hormigón y otros materiales.

En el dispositivo conocido, las señales electrónicas de los sensores de aceleración de los generadores del impulso y de los detectores, se envían por cable a una electrónica central de reconocimiento y evaluación. Allí también está dispuesto un reloj electrónico preciso. La discriminación y evaluación de los impulsos introducidos en su momento y seguidamente detectados y convertidos en impulsos de corriente electrónicos, se produce, por tanto, en un lugar central mediante las correspondientes conexiones del conmutador electrónico. Aquí, la curva de impulsos es decisiva para la distinción entre impulsos auténticos e impulsos parásitos. Por tanto, la curva de impulsos no debe ser alterada o falseada en su camino a través del cable, desde el sensor hasta la electrónica de evaluación por, por ejemplo, interferencias electromagnéticas o características técnicas del cable. Para conseguir esto, los cables de transmisión deben estar blindados y presentar una calidad extremadamente alta, lo que lleva a precios elevados, longitud limitada a pocos metros y manejo restringido. Los cables de este tipo con el correspondiente blindado, reaccionan con mucha sensibilidad a las bajas temperaturas y otros efectos externos, de manera que sólo son limitadamente aplicables y muy propensos a interferencias. Por ejemplo, este tipo de cables no debe colocarse en forma de lazo, para evitar interferencias. Especialmente en caso de muestras de control muy grandes o largas del material que se ha de examinar, el dispositivo conocido no resulta aplicable, al no existir cables lo suficientemente largos, que posibiliten una transmisión libre de interferencias de los impulsos eléctricos desde el sensor o sensores a la electrónica de evaluación central.

En consecuencia, la aplicación del dispositivo conocido para el examen de materiales, se ve fuertemente limitada, especialmente en lo que se refiere a muestras de control grandes de los materiales que se han de examinar. Por tanto, no es posible una aplicación universal del dispositivo conocido.

Por tanto, la presente invención tiene el objetivo de presentar un dispositivo para el examen de materiales del tipo mencionado inicialmente, que permita una aplicación universal con medios constructivos sencillos, especialmente en el caso de muestras de control grandes del material que se ha de examinar.

El objetivo anterior se alcanza mediante un dispositivo para el examen de materiales con las características de la reivindicación 1. Según ésta, un dispositivo para el examen de materiales del tipo mencionado inicialmente está configurado de tal forma, que se asigne a cada sensor una electrónica de evaluación.

De manera conforme a la invención, se ha visto primeramente, que el objetivo arriba mencionado se alcanza de forma sorprendentemente fácil por medio de una colocación adecuada de la electrónica de evaluación. Para ello, también de manera conforme a la invención, se asigna a cada sensor una electrónica de evaluación separada. Por medio de esta adjudicación de una electrónica de evaluación, respectivamente, por cada sensor, se pueden evitar largos tramos de cable entre los sensores y la electrónica de evaluación, sobre todo en caso de uso de varios sensores. Por el contrario, estos largos tramos de cables son inevitables en caso de uso de una electrónica de evaluación central para todos los sensores usados, que a menudo están dispuestos con una gran distancia entre ellos.

En el dispositivo conforme a la invención es ahora posible realizar la discriminación de impulsos casi directamente junto al sensor, con unos tramos de comunicación mínimos. Como se asigna a cada sensor una electrónica de evaluación, las distancias entre los sensores ya no tienen importancia. Por ello, los sensores también pueden colocarse con una gran distancia entre ellos, siendo no obstante posible una discriminación segura de los impulsos.

En consecuencia, con el dispositivo para el examen de materiales conforme a la invención, se implementa un dispositivo que posibilite una aplicación universal con métodos constructivos sencillos, especialmente también en caso de muestras de control grandes del material que se ha de examinar.

En lo que se refiere al tipo del impulso, se ofrecen dos alternativas. Aquí el impulso podría ser un impulso mecánico y/o eléctrico. Por impulso mecánico se entiende, por ejemplo, una onda de choque que se genera, por ejemplo, mediante un martillo. No obstante, es también posible introducir impulsos eléctricos en el material que se ha de examinar, pudiéndose medir también aquí el tiempo de tránsito del impulso eléctrico y/o su debilitación. Puede tratarse aquí de un impulso de corriente continua o de corriente alterna. En el caso de un impulso de corriente alterna, se puede examinar también su respuesta de frecuencia durante el tránsito a través del material.

Con vistas a un tramo de comunicación especialmente corto y seguro entre el sensor y la electrónica de evaluación, la electrónica de evaluación podría estar dispuesta inmediatamente junto al sensor o integrada dentro del sensor. Sobre todo la colocación integrada de la electrónica de evaluación dentro del sensor, garantiza una configuración del dispositivo especialmente compacta y de evaluación segura.

Con vistas a un procesamiento especialmente sencillo de los datos de medición generados por el dispositivo, la electrónica de evaluación podría presentar un instrumento para la generación de una señal electrónica. La electrónica de evaluación podría estar aquí configurada de tal forma, que la señal electrónica se generara precisamente al detectar un impulso de medición auténtico, discriminado de impulsos parásitos. En el caso más sencillo, esta señal podría ser un impulso electrónico estandarizado, preferentemente digital, con lo que pensamos especialmente en un impulso LTT.

Una señal electrónica generada por la electrónica de evaluación, podría ser transmisible a una unidad central, que sea preferentemente, por ejemplo, un ordenador personal portátil. En una unidad central de este tipo, se podría procesar los datos de medición en forma de, por ejemplo, tiempos de tránsito de ondas de choque desde el lugar donde se introduce el impulso hasta el sensor correspondiente.

Especialmente con vistas a una transferencia segura de la señal desde los sensores o la electrónica de evaluación a la unidad central, los sensores y/o la electrónica de evaluación podrían estar conectados entre ellos de forma eléctrica. Para esta conexión eléctrica, se podrían usar cables estándar del tipo más sencillo, al no ser aquí necesaria una supresión de interferencias o adulteraciones de las señales. Aquí sólo se trata de la transmisión segura de una señal electrónica estándar, no siendo ya necesaria una costosa discriminación en la unidad central, ya que la discriminación decisiva entre impulsos auténticos e impulsos parásitos tiene ya lugar en la electrónica de evaluación. Como conexión eléctrica se podría prever una línea en bucle o una línea en forma de estrella. Aquí hay que remitirse al correspondiente caso de aplicación, siendo ventajosa, en el caso de las muestras de control grandes, una línea en bucle, a causa de una longitud más corta en su conjunto, de la totalidad de los cables.

Como alternativa a la transmisión a través de líneas eléctricas, esta transmisión podría producirse mediante ondas de radio, odas de ultrasonido o rayos infrarrojos. Para esto, podría adjudicarse a cada sensor una unidad transmisora/receptora para ondas de radio, ondas de ultrasonido o rayos infrarrojos. A través de una unidad transmisora/receptora de este tipo, se podría transmitir sobre todo la señal electrónica de la electrónica de evaluación. Con ello se evitarían cableados extensos.

En una configuración concreta, podría asignarse a cada sensor un detector de oscilaciones. El detector de oscilaciones sirve para la detección de impulsos mecánicos. De un modo especialmente sencillo, el detector de oscilaciones podría ser un elemento piezoeléctrico.

Para la transmisión segura de un impulso mecánico y/o eléctrico desde la muestra de control al sensor, se podría asignar a cada sensor al menos una espiga transmisora para el impulso. Esta espiga transmisora podía ser, de una manera constructiva especialmente sencilla, una espiga de metal, preferentemente una espiga de acero. Una espiga transmisora de este tipo podría ser introducida en la muestra de control al inicio de una medición, para a continuación acoplar el sensor a la espiga transmisora. Aquí se podría, de forma especialmente sencilla, colgar o suspender el sensor de la espiga transmisora. Si el material que se ha de examinar está constituido, por ejemplo, de hormigón, se podría prescindir de espiga transmisora.

En el dispositivo para el examen de materiales conforme a la invención, se mide, por ejemplo, el tiempo de tránsito de un impulso desde el lugar de entrada de este impulso hasta cada uno de los sensores. Aquí es necesaria una iniciación de los sensores. Para esto podría asignarse un reloj a cada sensor. Una iniciación podría desarrollarse, por ejemplo, de manera que el primer sensor que registre un impulso auténtico, ponga en marcha su reloj y transmita al mismo tiempo una señal de comunicación preferentemente electrónica a los demás sensores, para poner sus relojes a cero y ponerlos a su vez en marcha. Este principio de iniciación es especialmente ventajoso cuando la entrada o introducción del impulso se produce en la cercanía inmediata del primer sensor.

Tras producirse la detección de un impulso auténtico, la electrónica de evaluación envía, por ejemplo, una señal electrónica a una unidad central. Aquí es ventajoso, que a cada sensor le haya sido asignado un medio de identificación individual, de forma que sea posible la asignación de las señales que llegan a la unidad central, a los distintos sensores en emisión. Para esto, los sensores podrían identificarse con un código inequívoco.

De manera también ventajosa, se le podría adjudicar a cada sensor un registro para los resultados de las mediciones. Esto posibilita una selección directa de los resultados de las mediciones en cada uno de los sensores.

Además, se podría asignar a cada sensor un instrumento de indicación de los resultados de las mediciones. Gracias a esto, los resultados de las mediciones podrían leerse directamente en el sensor.

En una configuración especialmente ventajosa del dispositivo para el examen de materiales, se podría prever al menos tres sensores. Mediante esto, se podrían confeccionar, finalmente, gráficos tridimensionales de los resultados, en relación con el estado interno de la muestra de control. Cuantos más sensores se utilicen al hacer esto, más detallado será un gráfico de este tipo. Aquí es esencial, que los sensores puedan ser dispuestos en el material de forma geométricamente independiente unos de otros. No es necesaria una colocación rígida de los sensores, por ejemplo en forma de anillo. Para una evaluación eficaz de los datos tridimensionales de medición, únicamente es necesario haber determinado las posiciones geométricas de los sensores.

Con vistas a una introducción del impulso especialmente elegante y práctica, el sensor o varios sensores, podían estar configurados como generadores de impulsos. Para esto podría asignarse al menos a un sensor un instrumento para la introducción de impulsos. Un instrumento de este tipo, podía estar formado, por ejemplo, por un elemento piezoeléctrico, que sirviera al mismo tiempo como detector de oscilaciones. Como alternativa o de forma complementaria a esto, el instrumento para introducir el impulso podría ser una espiga, preferentemente una espiga metálica. Una espiga de este tipo podría estar conectada al sensor por medio de una pieza de acoplamiento de goma. La espiga podría activarse para la introducción del impulso, mediante un generador de impulso configurado como martillo.

Con vistas a una medición segura de los impulsos introducidos mediante el generador de impulsos, es esencial, que se distinga o discrimine entre los impulsos introducidos y los impulsos parásitos. Impulsos parásitos pueden generase, por ejemplo durante el examen de un árbol, por vehículos que pasan por una carretera vecina. Incluso personas que pasen junto a la muestra de control, pueden generar impulsos parásitos a través del suelo o introducirlos en la muestra. Por ello será especialmente ventajoso, que en cada uso, los sensores o las electrónicas de evaluación, puedan reconocer esta clase de impulsos parásitos individualmente, ya antes de la medición propiamente dicha. Para ello, la electrónica de evaluación podría presentar medios para su autocalibración. Aquí el umbral de detección de la electrónica de evaluación podría programarse por la electrónica de evaluación misma en un nivel, que estuviera por encima de la totalidad de los impulsos parásitos o de las vibraciones parásitas registradas hasta entonces. Este procedimiento de autocalibración podría producirse de forma continuada, no teniendo lugar una autocalibración únicamente durante el tiempo de la medición en sí. Gracias a esto se podrían suprimir, desde el principio, un significativo número de impulsos parásitos.

Con vistas a una determinación sencilla de las posiciones de los sensores en relación unos con otros, se podría asignar al sensor o a los sensores, escalas graduadas telescópicas. Como alternativa a esto, se podría asignar al sensor o a los sensores una cuerda con un goniómetro. La cuerda conectaría entre sí sensores vecinos. Gracias a esto se puede registrar la distancia y el ángulo con el sensor vecino. Si el tamaño de los sensores es conocido, es posible aproximarse a la geometría de la sección de la muestra en el área examinada, por ejemplo la sección transversal de un árbol, a partir de los intervalos entre los sensores y los ángulos de unión entre las cuerdas.

Como alternativa o complemento a esto, se podría prever un medidor de intervalos por rayos infrarrojos o rayos láser. Mediante esto se podría registrar, en conexión con la unidad central, la posición de los sensores y de los lugares de entrada de los impulsos y plasmarlos en forma de imagen tridimensional. En este caso se podría calcular, plasmar y emitir directamente una imagen tridimensional de las condiciones internas a partir de los datos del impulso averiguados.

Para una mejor comprensión de la teoría conforme a la invención, se explican a continuación aspectos esenciales de esta teoría conforme a la invención.

Para la confección de gráficos de estado tridimensionales, se colocan en el marco del dispositivo conforme a la invención, al menos tres sensores, preferentemente de igual construcción, alrededor de la sección transversal o muestra de control, según la geometría deseada. Por ejemplo, en el caso de árboles en pie, suelen bastar cuatro a seis sensores por sección transversal o tramo del tronco. La introducción de impulsos puede realizarse mediante un martillo de uso corriente. Desde el correspondiente lugar de la introducción de impulsos, que se realiza en diferentes sitios, se genera un valor de medición correspondiente para cada sensor, de los que, tras el correspondiente procesamiento de los valores de medición, resulta una imagen tridimensional de sección transversal, casi tomográfica. La introducción del impulso puede tener lugar en tantos lugares de la muestra de control como se desee.

En una realización concreta, cada sensor recibe una regulación o electrónica de evaluación propia e independiente, que, en su caso, presenta un temporizador o un reloj. Los impulsos mecánicos o eléctricos que llegan procedentes de la muestra de control del material que se ha de examinar, se procesan o discriminan electrónicamente directamente en el sensor, tras su conversión en impulsos de corriente -por ejemplo mediante cristales piezoeléctricos. Por tanto, las influencias parásitas externas se suprimen directamente en el sensor. Con esto quedan eliminadas las interferencias que hasta ahora resultaban problemáticas en el sistema de transmisión -cable. Cuando un impulso que llega procedente de la muestra de control, es reconocido como correcto, se genera un impulso estándar electrónico, preferentemente digital -por ejemplo un impulso LTT. Éste se puede transmitir a otros sensores o a una unidad central, mediante sencillos y económicos cables estándar de longitud prácticamente ilimitada o también por radio, rayos infrarrojos o ultrasonido. Los sensores se identifican aquí con un código inequívoco.

De forma opcional, los sensores no sólo podrán verificar impulsos que llegan, sino generar e introducir también impulsos ellos mismos, por ejemplo mediante el efecto piezoeléctrico invertido, ya que para esto se necesita en principio la misma técnica.

Los sensores pueden estar, por ejemplo, unidos entre sí en forma de una línea en bucle. No obstante, los datos también pueden transmitirse en forma de estrella o por radio a una unidad central con, en su caso, indicación, registro y emisión o directamente a un ordenador, preferentemente todoterreno. El número de sensores es aquí prácticamente discrecional, identificándose éstos a sí mismos de manera ventajosa, durante la comunicación. Los sensores deben estar meramente identificados de forma inequívoca y su posición, determinada, registrándose en cada entrada del impulso la posición de la entrada de este impulso.

En el caso de árboles, puede resultar necesario colocar los sensores a varios metros de altura. Esto puede realizarse mediante varas telescópicas, ya que se puede o bien clavar los sensores directamente, o bien instalarlos sobre espigas clavadas.

Un típico proceso de medición o un típico procedimiento de medición podría desarrollarse como sigue. Primero se determina la posición correcta de los sensores en la muestra de control. A continuación, por ejemplo para el examen de árboles y madera, se calan, atornillan o enbridan los sensores, preferentemente sobre espigas clavadas o atornilladas en la madera, para que quede garantizado un acoplamiento suficientemente estable con la madera. Además, dado el caso, se registra la geometría tridimensional de la muestra de control, lo que puede realizarse de forma asistida por láser o PC. Con el registro de la geometría, se determina la posición de los sensores. Al principio de una medición, todos los sensores se encuentran en una denominada "posición de espera".

La introducción del impulso o entrada del impulso, puede realizarse en un lugar de la muestra de control o en varios lugares a discreción, según el objetivo planteado. Entre el lugar de entrada del impulso y cada sensor, resulta así un tramo de medición, con, al menos, un valor de medición individual (por ejemplo tiempo de tránsito, conductibilidad, amortiguación). Por tanto, respecto a cada entrada del impulso, resulta una lista de valores de medición para cada sensor. Estos serán asignados al correspondiente tramo entre el lugar de entrada del impulso y el sensor.

En una forma de realización sencilla, pende por encima de cada sensor una espiga percutora sujeta, por ejemplo con goma, a través de la que puede realizarse la entrada de las ondas de choque, para lo que se usará preferentemente un martillo de uso corriente.

En la segunda operación tras la colocación de los sensores, se produce al menos un golpe en cada una de las espigas percutoras instaladas. La ventaja de este modo de proceder consiste, en que las coordinadas de la entrada del impulso ya están correspondientemente dadas, en cada caso, por las coordinadas de los sensores, que ya han sido registradas.

Pero la entrada del impulso, por ejemplo mediante un martillo y/o una espiga percutora, también puede producirse en cualquier otro sitio a discreción. Para la evaluación directa en relación con daños internos de la madera, ya basta este procedimiento, al poderse registrar y ordenar los resultados por parte del especialista que realiza el examen. No obstante, si se quiere conseguir y plasmar una imagen tomográfica lo más completa posible, también deben registrarse con la correspondiente exactitud las distintas posiciones de la entrada del impulso.

Los sensores se inician o bien mediante la entrada del impulso -a través de una conexión por cable entre el martillo y los sensores -o mediante el primer sensor que haya identificado un impulso que llegue. Los sensores iniciados pondrán en marcha sus relojes internos y determinarán, por ejemplo, el intervalo de tiempo hasta que les llegue el siguiente impulso. La transmisión de impulsos estándar electrónicos por cable o radio, se produce casi a velocidad de la luz y es con ello más rápida en órdenes de magnitud que la transmisión de ondas de choque. Por ello el dislocamiento temporal a causa de la transmisión electrónica de la iniciación, no tendrá efectos significativos sobre la exactitud de las mediciones.

Cada sensor enviará el tiempo entre la iniciación y la detección de un impulso a los otros sensores y/o a la unidad central, donde se recogerán los valores.

Los resultados de los diferentes tiempos de tránsito, se imprimirán preferentemente directamente en papel o se señalarán en una pantalla de visualización todo terreno, por ejemplo a prueba de agua.

La evaluación puede ser asistida por ordenador, conectándose a éste la pantalla de visualización o utilizándose directamente un ordenador personal todo terreno. El punto de entrada de las ondas de choque y las posiciones de los sensores, se registran bien manual o gráficamente o bien resultan automáticamente, al señalar el sensor, junto al que se ha golpeado, el tiempo de tránsito cero.

A partir de los tiempos de tránsito de los distintos tramos de conexión entre la entrada del impulso y el sensor, resultan automáticamente imágenes de sección transversal prácticamente tomográficas, del estado dentro de la muestra de control. El número de tramos de conexión y con ello de resultados, resulta en dependencia del número n de los sensores de la siguiente manera:

Si la entrada del impulso no se produce directamente junto a uno de los sensores, se generarán n resultados de tiempo de tránsito por impulso, mientras que se generarán n -1 resultados, si la entrada del impulso se produce directamente junto a un sensor.

Si se realiza la entrada de un impulso en cada sensor, se generarán n (n-1) resultados. Con sólo seis sensores y con ello seis puntos de entrada de un impulso en un árbol, se generarán por tanto treinta tramos de medición, con su correspondiente información acerca los tiempos de tránsito, de lo que resultará una imagen del corte transversal prácticamente tomográfica. Al necesitarse sólo unos pocos segundos para cada entrada de un impulso, se puede conseguir así en muy poco tiempo una información comprehensiva sobre el estado interno.

Si se instalan por ejemplo dos anillos de sensores a diferentes alturas, por ejemplo en un árbol en pie (por ejemplo a la altura de los pies y de la cabeza) se generarán automáticamente copiosos datos acerca del estado de la totalidad del volumen entre estos dos anillos. A partir de dos anillos con seis sensores cada uno, resultan, en el caso de doce entradas de un impulso (una junto a cada sensor) en total 132 tramos de conexión con su correspondiente información acerca de los tiempos de tránsito, de lo que se puede confeccionar un cuadro relativamente exacto acerca del estado de la madera.

El dispositivo conforme a la invención no está ligado a una colocación determinada de los sensores -por ejemplo alrededor de un corte transversal. Por el contrario, se pueden colocar los sensores libremente. Como tampoco está limitado el número de sensores, se puede determinar así también la exactitud del registro tridimensional de la muestra de control, ya que esta exactitud queda determinada por el número y la posición de los sensores, así como por el número de entradas de los impulsos. Un registro de la posición de los sensores y de la entrada de los impulsos, asistido por un procesamiento de datos electrónico, así como una evaluación correspondientemente automatizada, posibilitarán un fácil procesamiento del número de valores resultantes, que aumenta rápidamente junto con el número de sensores, teniéndose que registrar o indicar únicamente la geometría de la prueba o la colocación de los sensores.

La geometría o topología superficial de la muestra de control y la situación de los sensores, son la base de ulteriores evaluaciones. La exactitud de su registro, determina la exactitud y el valor informativo de los resultados. Este registro puede realizarse en forma de esquema o bien mediante instrumentos de medición de distancias de uso corriente. También son adecuados los instrumentos de medición de distancias y de determinación de posiciones por láser.

Con el dispositivo conforme a la invención, puede medirse la repartición de la intensidad temporal y espacial de los impulsos. Aquí no sólo podrán anotarse impulsos individuales y registrarse su llegada, sino también series de impulsos con una intensidad y frecuencia iguales u oscilantes.

La electrónica de evaluación comprende medios para la discriminación del impulso de impulsos parásitos, pudiéndose integrar aquí el software correspondiente.

De forma especialmente ventajosa, el dispositivo estará configurado a prueba de agua para su uso al aire libre. Con esto se garantizará un funcionamiento del dispositivo largo y libre de fallos.

Los sensores no sólo podrán montarse en una espiga, sino también en una combinación de espigas en forma de estrella, que presente puntas de espiga que señalen en diferentes direcciones. Si entonces se registran por separado, los impulsos que llegan a cada punta, se pueden conseguir resultados acerca de la dirección espacial de los impulsos, lo que resulta muy interesante, por ejemplo en el caso de árboles, al existir aquí diferentes comportamientos de propagación radiales y tangenciales.

La espiga percutora, que puede accionarse o bien por un martillo, o bien por un sensor, puede estar orientada en diferentes direcciones. Con esto se puede tener en cuenta un comportamiento expansivo diferente dentro del material.

En el dispositivo conforme a la invención, varios sensores permiten una determinación prácticamente tomográfica del estado interno, con tan sólo unas pocas mediciones. Aquí ya sólo se necesita un tipo de sensores programados por igual, con lo que se reducen los costes de fabricación. Los sensores evalúan los impulsos provenientes del material que se ha de examinar, directamente por sí mismos y con ello "in situ", lo que disminuye las fuentes de interferencias y los costes. La entrada del impulso puede realizarse por ejemplo mediante un martillo de uso corriente, lo que resulta muy flexible y económico. La conexión entre sensores ya sólo requiere cables de conexión sencillos, de uso corriente y económicos o puede realizarse por radio o por otros métodos de telecomunicación, porque ya sólo se transmiten impulsos electrónicos estándar, que son insensibles respecto a las interferencias externas.

A raíz de las características técnicas del sistema, se pueden colocar en la muestra de control, tantos sensores como se desee, sin limitaciones. A causa del blindaje de los sensores, los cables estándar y los impulsos transmitidos, el dispositivo es altamente insensible a las radiaciones perturbadoras electromagnéticas, al manejo erróneo, a la carga mecánica y a otras perturbaciones.

Se generan de forma automatizada y por vía muy sencilla, imágenes prácticamente tomográficas de las secciones transversales.

Resultados relevantes en cuanto al volumen, se generan ya con el uso con tres sensores. Con varios sensores, es posible casi cualquier registro tridimensional del estado, por vía muy sencilla. Una medición puede realizarse muy rápidamente, si se clavan primeramente las espigas, se montan después los sensores y tiene lugar tras esto un golpe u otra generación de impulso. Finalmente se anotan o graban los resultados de la medición. Para las dos vueltas al árbol necesarias para esto, sólo se requieren unos pocos minutos.

Hay pues diversas posibilidades de configurar y variar, de manera ventajosa, la teoría de la presente invención. Para esto remitimos, por un lado, a las reivindicaciones enunciadas más abajo, por otro, a la descripción, que se da a continuación a partir del dibujo, de un ejemplo de realización del dispositivo conforme a la invención. Unido a la descripción, a partir de los dibujos, del ejemplo de realización preferente del dispositivo conforme a la invención, también se describen, en general, configuraciones y variantes preferentes de la teoría.

Fig.1 en un dibujo esquemático, el ejemplo de realización del dispositivo conforme a la invención para el examen de materiales, en un estado dispuesto en un árbol y

Fig.2 en una vista en planta desde arriba esquemática, un sensor del ejemplo de realización de la figura 1.

La fig. 1 muestra en un dibujo esquemático el ejemplo de realización del dispositivo conforme a la invención para el examen de materiales. El dispositivo presenta un generador de impulsos 1 configurado como martillo, para la generación de un impulso susceptible de ser introducido en el material 2. Como material que se ha de examinar, sirve un árbol. Además, el dispositivo presenta seis sensores 3 asignados al material 2, para la detección del impulso, con seis electrónicas de evaluación 4 para la discriminación del impulso de impulsos parásitos. Con vistas a una aplicación universal del dispositivo también en muestras de control grandes, se asigna a cada sensor una electrónica de evaluación 4 separada.

La electrónica de evaluación 4 lleva a cabo la discriminación entre impulsos auténticos introducidos e impulsos parásitos. No son aquí necesarios largos tramos de comunicación entre el sensor 3 o un detector de oscilaciones y la electrónica de evaluación 4. En el ejemplo de realización aquí mostrado, la electrónica de evaluación 4 está integrada en el sensor 3. Los sensores 3 están acoplados al material 2 por medio de una espiga transmisora 5. Los sensores 3 se encuentran aquí colgados o suspendidos en la espiga transmisora 5. En el ejemplo, además se asigna a uno de los sensores 3 una instalación en forma de espiga 6 para la introducción del impulso. La introducción del impulso tiene lugar, mediante un golpe con el martillo en la espiga 6.

Los sensores 3 están unidos entre sí a través de los cables de conexión 7. Además se prevé una conexión entre los sensores 3 y una unidad central 8. A la unidad central 8 se le transmiten señales electrónicas, que son generadas por las electrónicas de evaluación 4 de los diferentes sensores 3, cuando se detecta un impulso auténtico. Se transmite aquí un código individualizado para cada sensor 3, de forma que el lugar de llegada del impulso detectado pueda ser determinado por la unidad central 8.

La fig. 2 muestra en una vista en planta desde arriba esquemática, un sensor 3 del ejemplo de realización de la fig.1. El sensor 3 presenta una electrónica de evaluación integrada 4. La espiga 5, que sirve para el acoplamiento al material, está acoplada al sensor 3 a través de una pieza de acoplamiento 9. En conexión directa con la pieza de acoplamiento 9, se prevé un detector de oscilaciones 10, formado por un elemento piezoelectrónico. La electrónica de evaluación 4 y el detector de oscilaciones 10, están acoplados a través de una conexión eléctrica.

Tanto la espiga transmisora 5, como también la pieza de acoplamiento 9, pueden estar fabricadas en un material conductivo, preferentemente metal. Esto no sólo garantiza una transmisión de las oscilaciones desde el material 2 al detector de oscilaciones 10, sino también una transmisión de impulsos eléctricos al detector de oscilaciones 10 y, a través de la conexión eléctrica 11, a la electrónica de evaluación 4. Con ello se puede detectar con el sensor 3 no sólo impulsos mecánicos, sino también eléctricos.

La transmisión de una señal electrónica generada por un instrumento especial, correspondiente a la electrónica de evaluación 4, u otras señales del sensor 3, puede tener lugar como alternativa a la transmisión por cable mediante los cables 7, a través de una unidad transmisora/receptora 12, para ondas de radio, ondas de ultrasonido o rayos infrarrojos. Mediante esta unidad transmisora/receptora 12 también es posible la iniciación de los sensores 3 al inicio de una medición. En este caso puede prescindirse del cable de conexión 7. La unidad transmisora/receptora 12 puede servir para la transmisión de cualquier clase de señales, resultados de medición o similares.

La electrónica de evaluación 4 sirve como unidad independiente, con una unidad de procesamiento central.

En lo que se refiere a otras configuraciones ventajosas del dispositivo para el examen de materiales conforme a la invención, remitimos, con el fin de evitar repeticiones, a la parte general de la descripción, así como a las reivindicaciones adjuntas.

Finalmente queremos resaltar expresamente, que el ejemplo de realización anteriormente descrito, sirve meramente para la ilustración de la teoría reivindicada, pero que ésta no se limita a este ejemplo de realización.

Claims (13)

1. Dispositivo para el examen de materiales, en especial de árboles, otras maderas y hormigón, con un generador de impulsos (1) para la generación de un impulso susceptible de ser introducido en el material (2), al menos un sensor (3) que se puede asignar al material (2) para la detección del impulso (3) y una electrónica de evaluación (4) para la discriminación de dicho impulso de impulsos parásitos, en el que se asigna a cada sensor (3) una electrónica de evaluación (4), caracterizado porque la electrónica de evaluación (4) está dispuesta inmediatamente junto al sensor (3) o integrada en el sensor (3).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el impulso es un impulso eléctrico y/o mecánico.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la electrónica de evaluación (4) presenta un instrumento para la generación de una señal electrónica, siendo esta señal preferentemente un impulso estándar electrónico, preferentemente digital.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque la señal se puede transmitir a una unidad central (8), preferentemente un ordenador personal.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los sensores (3) están conectados entre ellos de forma eléctrica, realizándose esta conexión preferentemente por medio de una línea en bucle o una línea en forma de estrella.

6. Dispositivo según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque la transmisión se puede realizar mediante una conexión por cable, ondas de radio, ondas de ultrasonido o rayos infrarrojos.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se asigna a cada sensor una unidad transmisora/receptora (12) para ondas de radio, ondas de ultrasonido o rayos infrarrojos y/o porque se asigna a cada sensor (3) un detector de oscilaciones (10), preferentemente un elemento piezoeléctrico.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se asigna a cada sensor (3) al menos una espiga transmisora (5), preferentemente una espiga de metal, preferentemente una espiga de acero, para el impulso y/o porque se asigna a cada sensor (3) un reloj o un medio de identificación.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se asigna a cada sensor (3) un registro para los resultados de las evaluaciones y/o porque se asigna a cada sensor (3) un instrumento indicador de los resultados de las evaluaciones.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se prevén al menos tres sensores (3) y/o porque los sensores (3) puedan ser asignados al material (2) de forma geométricamente independiente entre ellos.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el sensor (3) o varios sensores (3) está o están configurados como generadores de impulsos (1) y/o porque se asigna al menos a un sensor (3) un instrumento para la introducción de impulsos, preferentemente una espiga (6), preferentemente una espiga de metal.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el generador de impulsos (1) es un martillo y/o porque la electrónica de evaluación (4) presenta medios para su autocalibración.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque se asigna(n) al sensor (3) o a los sensores (3) escalas telescópicas y/o una cuerda con un goniómetro y/o porque está previsto un medidor de distancias de rayos infrarrojos o rayos láser.