一种确定测量对象层厚或者距离的太赫兹测量方法和太赫兹测量设备技术

本发明专利技术涉及一种测量层厚和/或者距离的方法和太赫兹测量设备，其中，从太赫兹收发装置4中沿着光轴C向待测量对象2,102发射至少一束太赫兹光束7a，并且检测经过所述待测量对象2,102的至少一层壁3并被反射回来的太赫兹反射光7，其中对所述检测到的反射的太赫兹反射光7b的测量信号A进行分析，并通过在壁3的边界层2a和2b处反射回来的反射光7的传播时间差来确定壁厚。本发明专利技术中，还规定了利用不同的光轴C进行多次测量，其中发射的所述太赫兹光束7a的所述光轴C在测量中或者两次测量中间会进行调整，并利用其中的一次测量结果确定所述壁厚d。优选地，所述光轴会连续并且/或者周期性地在调整角度范围α内进行调整，并且在上述过程中，记录多次测量结果，并使用其中振幅最大的测量结果作为确定所述壁厚的测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种确定测量对象层厚或者距离的太赫兹测量方法和太赫兹测量设备
本专利技术涉及测量待测量对象的层厚或者距离的一种方法和太赫兹测量设备。
技术介绍
通过这种方法和设备，沿着光轴往由塑料等比空气或者真空的折射指数要高很多的太赫兹辐射可穿透材料制成的测量对象上发射太赫兹辐射。这种材料尤其可以是塑料材料，也可以是比如木材、陶瓷或者纤维增强材料比如炭纤维增强塑料或者玻璃纤维增强塑料。一部分的入射太赫兹辐射在进入所述材料层的时候就被反射出去了，穿透所述材料层的太赫兹辐射的一部分在随后的一个边界层处被反射回去了，比如在进入空气时在所述材料层的背风侧或者后侧被反射回去。由此可以检测到所述边界层处反射的辐射振幅的测量峰值并评估两次峰值之间的时间差作为所述材料层的两次变化之间的运行时间。由此可以计算出测量点处的材料层厚。此外，还可以确定测量对象和收发装置之间的距离，这样也可以确定所述待测量对象的外部尺寸比如外径。这种类型的太赫兹厚度测量尤其可以在塑料物体生产后实施以检查其质量，比如通过在生产后立刻将生产线终端的所述测量对象经传输装置直接传输到或者传输经过所述测量装置中以检查产品质量。然而由此很明显尤其是在对生产线终端的测量对象进行连续测量的时候，并不总能让所述太赫兹测量设备相对所述待测量对象严格调整呈直线。在所述测量对象没有严格对中的情况下，比如所述测量设备中的所述塑料管没有位于其中心，入射太赫兹光束及其光轴不再垂直射到所述待测量物体的表面上，那么边界层反射的光也不会沿着所述光轴反射回到所述收发装置上，而由于侧向反射的原因，所述信号强度或者振幅强度也会显著减少。因此为了实现定位要做许多工作，比如通过机械引导所述待测量物体；此外，在塑料物品生产后立刻测量有时候由于塑料材料还很软也是不可能的。
技术实现思路
本专利技术是基于实现对待测量对象的稳定太赫兹测量以及精确确定层厚和/或者距离的目标的。该任务是通过根据权利要求1中所述的测量方法以及根据独立权利要求中的太赫兹测量设备解决的。在从属权利要求中叙述了优选的进一步的扩充。由此，本专利技术所述的太赫兹测量设备是特别用于实现本专利技术中所述方法的，而本专利技术中的方法是特别使用或者利用本专利技术所述太赫兹测量设备实施的。因此，一种测量设备，其中有至少一个太赫兹收发装置，其中收发装置的光轴是可调整的，并且在对测量对象的测量中是不断调整的。由此，根据一种实施方式，通过额外的一个检测所述待测量对象的表面的传感器来感应测量对象-传感器可以是不须接触的也可以是接触型的-其中一个控制器设备会接受所述传感器的传感器信号，并将之用于调整所述收发装置中的光轴。还可以选择的是，根据一种优选的实施方式，发射的太赫兹辐射的光轴可以不断地或者周期性地在一个调整范围内调整，并在所述调整范围中不同的调整位置实施测量。调整尤其可以通过旋转或者转动的方式进行，这样所述光轴就会按照一个调节角度调整，并在调节角度范围内的不同角度位置进行测量。此外，也可以进行平移调整。测量后，对比测量范围内实施的若干次测量的振幅，并将接收到的太赫兹辐射振幅最高的测量结果用作最佳测量结果或者入射角度最接近垂直入射的测量。该测量结果可以直接用作所述测量方法的测量结果或者用于调整所述光轴。因此，使用这种连续在调整范围比如调整角度内调整光轴的方法，可以获得如下优点：仅需很小的工作量就能实现太赫兹辐射严格垂直或者基本垂直入射、信号好且测量结果精确的测量。按照这种方法，不需要对测量对象本身进行任何调整或者跟踪，调整或跟踪一些塑料产品，尤其是涉及到生产刚结束材料还处于柔软状态时本身需要很多技术工作。因此，根据本专利技术，尤其是连续的塑料产品或者不断生产的塑料产品，比如塑料管或者塑料板可以直接通过所述测量设备在连续生产结束后测量。此外，利用光轴在调整范围内的周期性调整不需要比如每次将测头调整到预定的难以适应的具体位置就能实现连续调整；后续确定了哪次测量结果振幅最高足以确定该次测量结果可以直接使用。另外，通过这种方法，在不同的调整位置或者测量位置进行测量后不需要立即停止所述调整电机；相反，调整电机无须停止即可在周期性的调整中实施测量，因为太赫兹辐射的传播时间特别短，并且在一次测量中光轴是不需要机械转变的。光轴的调整可以通过不同的实施方式实现：因此，一来，测量机器头部及其光轴可以整体比如通过角度调整电机或者比如平移调整电机调整。还可以选择的是，所述太赫兹光线的收发器保持固定，所述太赫兹光线可以通过比如包括至少一个可调整镜子如金属镜、棱镜或者其他反射表面镜子阵列的光学装置调整，这样要调整对象的体积不会太大。因此，举个例子，光束通道中的可调整镜子可以按照调整角度的一半连续调整。通过这种方法，为了显示出所述太赫兹光束的光轴，还可以额外将可视范围的一束激光添加到所述太赫兹光束中。调整可以是单轴的也可以是双轴的。当调整仅发生在一个轴上时，调整可以按照尤其是垂直于传输方向比如沿着平行于传输方向的一个调整轴调整。此外，除了调整轴线，还可以变化比如测头和待测量对象之间的距离。如果是沿着两条轴线调整，取决于待检测的被测量对象，比如相对所述两条轴线之间的调整角度或者方向可以不同；因此，垂直于待检测测量对象运输方向的调整角度可以大些，因为垂直于运输方向的位置不正确或者定位错误比如待检测的塑料管的位置错误比待测量对象表面沿着运输方向的位置错误造成的角度错误更大些。如果测量设备包括几个比如沿着圆周方向排列或者分布的太赫兹收发装置的话，各类测量结果或者所述测量中确定的值可以相互对比并用于其他的太赫兹收发设备中。因此，可以利用太赫兹信号的传播时间来确定待测量对象表面和所述收发装置或者其测头之间的距离，并且据此推断出比如塑料管的对称轴相距所述测量设备的轴心之间的位置或者偏差。根据本专利技术，尤其可以确定待测量对象的层厚和/或者距离，另外像外部尺寸也可以确定。所述待测量对象的层可以是测量对象的外壁，也可以是空白空间比如管子的内部间隙如空气填充层。所述太赫兹辐射可以利用频率为01太赫兹到50太赫兹之间，尤其是在05太赫兹到20太赫兹之间的太赫兹辐射。这样的话，所述太赫兹辐射可以尤其是通过收发双极子完全电子收发传播及接收。测量和评估可以在时域或者也可以在傅里叶转换成频域后在频域中实施。附图说明本专利技术的一些实施方式随后通过附图的方式示出了。其中：图1为在没有或者尚未调整角度位置时不准确对中情况下测量以管子为例的待测量对象的测量设备的剖面图；图2是在所述测量设备适当对中情况下应用太赫兹壁厚测量方法测量塑料制待测量对象的层厚或者壁厚的测量原理；图3是图2中的测量设备不经过精确对中情况下进行测量的测量原理图；图4是按照本专利技术的一种实施方式测量层厚的方法的测量情景；图5是不经精确角度调整的测量设备的实施方式；图6是对应图5的一种实施方式，其中通过对所述测量设备的角度调整进行后续补整；图7,8为镜面阵列平移调整的实施方式；图9和图10为太赫兹测量设备的测头的平移调整的实施方式；图11,12为所述测量设备的支撑圈的平移调整的实施方式。具体实施方式太赫兹测量设备1是用于测量待测量对象2的，本实施例中待测量对象为塑料管2，所述塑料管2形状为圆柱体或者管状，所述塑料管壁的壁厚为d。所述测量设备1可以位于尤其是和生产线终端比如挤压机在同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过太赫兹光束7测量待测量对象2或者102壁厚d或者距离的方法，其中从太赫兹收发装置4沿着光轴C往待测量对象2或者102上发射至少一束太赫兹光束7a，并且检测穿过或者到达所述待测量对象2,102的至少一层壁3并被反射回来的太赫兹反射光7，其中对检测到的反射的太赫兹光线7b的测量信号进行分析，并通过所述层3的至少一个边界表面2a和2b处反射的反射光7的传播时间差t2‑t1来确定壁厚d和/或者距离，该方法特点在于使用不同的光轴C进行多次测量，在测量时或者两次测量之间调整发射的太赫兹光束7a的光轴C并使用所述多次测量中的一次来确定所述壁厚d和/或者距离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.18 DE 102015122205.11.一种通过太赫兹光束7测量待测量对象2或者102壁厚d或者距离的方法，其中从太赫兹收发装置4沿着光轴C往待测量对象2或者102上发射至少一束太赫兹光束7a，并且检测穿过或者到达所述待测量对象2,102的至少一层壁3并被反射回来的太赫兹反射光7，其中对检测到的反射的太赫兹光线7b的测量信号进行分析，并通过所述层3的至少一个边界表面2a和2b处反射的反射光7的传播时间差t2-t1来确定壁厚d和/或者距离，该方法特点在于使用不同的光轴C进行多次测量，在测量时或者两次测量之间调整发射的太赫兹光束7a的光轴C并使用所述多次测量中的一次来确定所述壁厚d和/或者距离。2.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于通过传感器检测所述待测量对象的表面2a或者102a，并且依据所述传感器的测量结果对发射的太赫兹光束7a的光轴C进行找正和重新调整到所述传感器确定的最近位置。3.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于所述发射的太赫兹光束7a的所述光轴连续且周期性在一个调整范围(α，s)内尤其是调整角度范围α调整的，并且在调整时记录下多次测量结果，所述多次测量结果会被相互对比，其中振幅A最大或者检测信号最高的测量结果会被用作确定所述层厚d的测量结果。4.根据权利要求3所述的一种方法，其特征在于所述发射的太赫兹光束7a的所述光轴C周期性地沿着并不相互平行的两个方向且优选的是呈直角的两个方向以调整范围(α，s)，尤其是调整角度范围α调整。5.根据权利要求2或者3其一所述的一种方法，其特征在于所述光轴C周期性地在一个方向上以调整角度α进行调整并且进一步地，发射所述太赫兹光束7a到待测量对象2上的测头的距离也是周期性调整的。6.根据权利要求2-5其中任意一个所述的方法，其特征在于所述发射的太赫兹光束7a的所述光轴C是通过以所述调整角度α转动所述太赫兹收发装置4的测头的方式调整的。7.根据权利要求2-5中任意一个所述的方法，其特点在于所述太赫兹收发装置4包括包含一个用于改变所述发射及反射的太赫兹光7,7a和7b的方向的可调整镜子11的镜子阵列10,11的太赫兹收发装置，所述可调整镜子调整作用是改变所述光轴C。8.根据上述权利要求中任意一个所述的方法，其特点在于所述发射的太赫兹光束7a射到所述待测量对象的表面2a或者102a上的位置是由测量结果尤其是所述确定的传播时间确定并确认的。9.根据上述任意一项权利要求所述的方法，其特征在于所述发射的太赫兹光束7a的所述光轴C在测量过程中或者在两次测量之间会以垂直于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里厄斯·蒂尔，拉尔夫·克洛泽，
申请(专利权)人：德国伊诺艾克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE