用于测量检查对象的太赫兹测量设备以及太赫兹测量方法技术

本发明专利技术涉及一种用于测量检查对象（7）的太赫兹测量设备（1），太赫兹测量设备具有：THz发送与接收单元（2），用于沿着光学轴线（A）在发射空间角（4）中发送太赫兹辐射（3）、接收经反射的太赫兹辐射（8）以及产生信号幅度（S）作为时间或频率（t，f）的函数；和控制与评估装置（12），用于接收和评估信号幅度（S）。在此，控制与评估装置（12）由信号幅度（S）确定检查对象（7）的缺陷点（10，110）。尤其可以遮住所发送的太赫兹辐射（3）的核心区域（4a）。替代的测量装置同样可以通过太赫兹辐射的垂直的输入耦合来发现缺陷点，其方式是，探测附加的测量峰值，所述测量峰值不能够分配给单纯的层厚度测量。

Terahertz measuring equipment and terahertz measuring method for measuring and inspecting objects

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量检查对象的太赫兹测量设备以及太赫兹测量方法
本专利技术涉及一种用于测量检查对象的太赫兹测量设备以及一种太赫兹测量方法。
技术介绍
太赫兹测量方法能够实现：在不与检查对象直接接触的情况下搜查由例如塑料、纸、陶器、诸如瓷器等制成的检查对象。在运行时间测量中，使太赫兹辐射入射到检查对象上并且测量在具有不同的折射率的层之间的界面上分别部分反射的辐射，从而可以考虑经反射的辐射的运行时间差，用于确定层厚度。为此，一般由发送与接收单元将太赫兹辐射在发射椎体（发射空间角）中沿着光学轴线对准到检查对象上，其中，光学轴线垂直于界面地定向，从而使经反射的太赫兹辐射沿着光学轴线被辐射回太赫兹发送与接收单元。为了完整地检测检查对象，可以使多个太赫兹发送与接收单元围绕检查对象定位或者使太赫兹发送与接收单元相对于检查对象移动（verfahren）。然而示出，除了被考虑用于层厚度的确定的界面的按规定的测量峰值之外，还探测干扰，所述干扰可能影响层厚度测量的测量结果。此外，例如已知用于在检查对象中探测孔洞或空气夹杂物的超声测量，由此可以识别有缺陷的检查对象。
技术实现思路
本专利技术基于以下任务：创建一种用于测量检查对象的太赫兹测量设备和太赫兹测量方法，其能够以相对低的耗费实现良好的测量。所述任务通过根据权利要求1所述的太赫兹测量设备和根据权利要求15所述的太赫兹测量方法来解决。从属权利要求描述优选的扩展方案。根据本专利技术，因此识别，通过太赫兹辐射也可以有针对性地探测检查对象的缺陷点。为此，优选地探测以下太赫兹辐射的反射：所述太赫兹辐射不通过所发送的太赫兹辐射在按规定的界面或层边界上的反射而产生。根据本专利技术，在此识别，缺陷点，例如在检查对象的材料中的孔洞或空气夹杂物或气体夹杂物、材料积聚或在检查对象的上侧和下侧上的气泡导致局部的界面，尤其也导致拱曲的或闭合的面，其分别具有垂直于入射的太赫兹辐射的区域，从而通过测量在不同的入射角情况下经反射的太赫兹辐射能够实现探测。因此，例如孔洞一般形成球形地闭合的面，诸如球面、旋转椭圆的或透镜状的区域，通过反射进行的测量在所述区域上是可能的，常常甚至在孔洞的前侧和背侧上是可能的。为此，根据一种构造，通过光阑使所发送的太赫兹辐射的围绕光学轴线的核心区域被遮住，从而仅仅在围绕光阑的发射椎体面（Abstrahl-Kegelmantel）中将太赫兹辐射射到检查对象上。因此，使太赫兹辐射在不垂直的角的情况下入射到界面上，从而仅仅在检查对象中的缺陷点或缺陷处可能出现从检查对象出发并且对准发送与接收单元的反射。这样的构造因此能够借助低的附加耗费实现简单可构造性的优点，例如通过附加的光阑，由此，在被考虑用于层厚度测量的界面上并不出现反射的高测量峰值，并且因此能够实现较弱的测量峰值的探测。鉴于缺陷点来进行的测量也可以与检查对象的层厚度的测量相组合，其方式是，例如光阑能够在用于遮住核心区域的主动的光阑位置与被动的收起位置之间调整，在所述被动的收起位置情况下，要么将光阑完全从太赫兹辐射的发射椎体移除要么将光阑例如折起到平面位置中。因此，不仅已经可以探测层厚度，而且可以探测缺陷点。根据另一种构造，在不垂直的入射角的情况下使太赫兹辐射入射到界面上，从而主反射不是沿着光学轴线被反射回，而是由太赫兹发送与接收单元反射开。在这种情形中，因此也可以将所探测的经反射的太赫兹辐射分配给检查对象中的缺陷点。在此，设备方面的耗费也是低的，因为仅仅需要调整光学轴线。替代于整个太赫兹发送与接收单元的调整，在此也能够实现对下游的光学器件、例如可摆动的镜的调整。因此，可以例如在用于测量层厚度的测量位置与用于测量缺陷点的测量位置之间调整镜，从而在此也能够实现所述两个测量的组合。通过由此使检查对象的主反射辐射通过光阑或通过设定（Einstellung）光学轴线的不垂直的入射角来被除外或遮住，所接收的信号幅度接下来可以有针对性地鉴于更小的测量峰值来被检验，其中所述更小的测量峰值因此可以明确地被分配给缺陷点。有利地，在多个角度或围绕检查对象的位置的情况下进行测量，从而可以探测不同地定向的缺陷点或孔洞。根据一种另外的构造，可以分别使根据本专利技术的太赫兹发送与接收单元与用于测量检查对象的层厚度的标准太赫兹发送与接收单元相对置地定位。在此，在根据本专利技术的太赫兹发送与接收单元的光学轴线中的光阑可以确保，在相对置的标准太赫兹发送与接收单元中不进行直接的照射，其中所述光阑将太赫兹辐射的围绕光学轴线的核心区域遮住；标准太赫兹发送与接收单元因此可以在其围绕光学轴线的核心区域内通过运行时间测量来检验所述检查对象的层厚度。有利地，标准太赫兹发送与接收单元仅仅在通过光阑遮暗的区域中进行辐射和探测，从而所述标准太赫兹发送与接收单元也不将太赫兹发送与接收单元的散射辐射探测为信号。在该实施方式中，此外，也在光阑的核心区域中、尤其在光阑的背侧上设置镜，所述镜因此反射（zurückwerfen）标准太赫兹发送与接收单元的（第二）光学轴线。因此，由标准太赫兹发送与接收单元发送的辐射首先可以完全地通过检查对象，并且接下来由镜全反射，从而使经全反射的太赫兹辐射接下来又可以在界面上被反射并且在再一次在镜上全反射之后又被反射到标准太赫兹发送与接收单元。因此，检查对象的逆向扫描（Umkehrabtastung）是可能的，在逆向扫描情况下，从两侧照射界面，并且将围绕镜的全反射峰值周围的测量峰值进行相互比较，以便例如能够测量更精细的层厚度或更薄的层。因此，光阑与镜的协同组合是可能的，从而相对置的发送与接收单元不仅仅不相互干扰，而且可以双重地利用设备方面的耗费。此外，可以有利地进行缺陷点的位置的准确确定，并且因此也可以进行缺陷点的大小或形状的准确确定，其方式是，由多个太赫兹发送与接收单元或从不同的角度辐射太赫兹辐射到检查对象上并且接收太赫兹辐射，并且如此确定的位置点集合被相交。因此，通过从多个侧或角度的照射进行的对检查对象的全面的和完整的测量可以与准确的位置确定相组合。一种另外的实施方式能够实现层厚度测量与缺陷点确定的组合，其方式是，在信号图表中，相对于界面的按规定的测量峰值附加地，出现缺陷点的测量峰值。在此，可以从与先前的和后续的测量的比较中或者从与按规定的层厚度的比较中识别按规定的测量峰值，或者附加的测量峰值的出现可能已经导致错误报告。这种实施方式因此尤其也可以与另外的实施方式组合。在这样的实施方式中，可以通过合适的遮住区域来在信号幅度中遮住按规定的测量峰值，以便能够实现鉴于缺陷点的可靠的和简单的评估，而并不在物理上在测量设备中遮住THz射束。根据本专利技术的测量设备尤其可以用于执行根据本专利技术的测量方法，根据本专利技术的测量方法尤其可以在使用或应用根据本专利技术的测量设备的情况下被实施。因此，根据本专利技术，借助低的设备方面的耗费，不仅鉴于层厚度或按规定的构造，而且附加地鉴于缺陷点、尤其是也鉴于位置和/或大小和/或成型能够实现检查对象的完全测量。附图说明下面根据附上的附图借助一些实施方式详细阐述本专利技术。其中：图1示出根据一种实施方式的在测量具有缺陷点的管时的太赫兹测量设备；图2示出图1中的测量设备的测量图表；图3示出根据一种另外的实施方式的在测量具有缺陷点的扁平试件时的具有不垂直的入射角的太赫兹测量设备；图4示出根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量检查对象（7，107）的太赫兹测量设备（1，101，201，301，401），其中，所述太赫兹测量设备（1，101，201）具有：THz发送与接收单元（2），用于沿着光学轴线（A）在发射空间角（4）中发送太赫兹辐射（3）、接收经反射的太赫兹辐射（8）以及产生信号幅度（S）作为时间或频率（t，f）的函数；和控制与评估装置（12），用于接收和评估所述信号幅度（S）；其特征在于，所述控制与评估装置（12）由所述信号幅度（S）确定所述检查对象（7，107）的缺陷点（10，110）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.14 DE 102016105599.91.一种用于测量检查对象（7，107）的太赫兹测量设备（1，101，201，301，401），其中，所述太赫兹测量设备（1，101，201）具有：THz发送与接收单元（2），用于沿着光学轴线（A）在发射空间角（4）中发送太赫兹辐射（3）、接收经反射的太赫兹辐射（8）以及产生信号幅度（S）作为时间或频率（t，f）的函数；和控制与评估装置（12），用于接收和评估所述信号幅度（S）；其特征在于，所述控制与评估装置（12）由所述信号幅度（S）确定所述检查对象（7，107）的缺陷点（10，110）。2.根据权利要求1所述的太赫兹测量设备（1，101，201，301，401），其特征在于，所述THz发送与接收单元（2）被设计或设立用于，接收经反射的太赫兹辐射（8），所述经反射的太赫兹辐射并不在所述检查对象（7，107）的按规定的界面（7a，7b，107a，107b）上垂直反射。3.根据权利要求1或2所述的太赫兹测量设备（1，201，301，401），其特征在于，所述太赫兹测量设备具有在所述光学轴线（A）中被定位或能够定位的光阑（6），用于将围绕所述光学轴线（A）的所述发射空间角（4）的核心区域（4a）遮住。4.根据权利要求3所述的太赫兹测量设备（1，201，301，401），其特征在于，所述光阑（6）能够在用于屏蔽所述核心区域（4a）的主动的位置与用于允许透过所述核心区域（4a）的被动的位置之间调整，例如通过围绕光阑轴线的旋转。5.根据以上权利要求中任一项所述的太赫兹测量设备（1，101，201，301，401），其特征在于，所述控制与评估装置（12）将在所接收的所述经反射的太赫兹辐射（8）中的测量峰值（P1，P2，P3）评价作为在所述检查对象（7，107）的缺陷点（10，110）上的反射并且在识别到足够高的测量峰值的情况下输出错误信号。6.根据权利要求5所述的太赫兹测量设备（201，301），其特征在于，所述控制与评估装置（12）在所接收的信号幅度（S）中由在按规定的界面（7a，7b，107a，107b）上的反射（P-a，P-b）的测量峰值（P-a，P-b）来确定遮住区域（B-a，B-b），以及为了确定在所述检查对象（7，107）的所述缺陷点（10，110）上的反射的所述测量峰值（P1，P2，P3）而遮住或不考虑所述遮住区域（B-a，B-b）。7.根据以上权利要求中任一项所述的太赫兹测量设备（201，301），其特征在于，设置标准太赫兹发送与接收单元（102），用于在围绕所述标准太赫兹发送与接收单元的第二光学轴线（A，A2）的第二核心区域（104）内发送太赫兹辐射（103），并且用于在确定在按规定的界面（7a，7b，107a，107b）上的反射（P-a，P-b）作为所接收的信号幅度（S）的测量峰值（P-a，P-b）的情况下通过运行时间测量来确定所述检查对象（7，107）的层厚度（d），其中，将缺陷点（10，110）作为至少一个附加的测量峰值（P1，P2）来探测。8.根据权利要求7所述的太赫兹测量设备（201，301），其特征在于，关于所述检查对象（7）或检查对象位置（1007）相对置地设置太赫兹发送与接收单元（2）和标准太赫兹发送与接收单元（102），以及所述第二核心区域（104）位于所述太赫兹发送与接收单元（2）的通过所述太赫兹发送与接收单元（2）的光阑（6）所遮暗的第一核心区域（4a）中。9.根据权利要求8所述的太赫兹测量设备（201，301），其特征在于，所述太赫兹发送与接收单元（2）的第一光学轴线（A1）与所述标准太赫兹发送与接收单元（102）的所述第二光学轴线（A2）完全地或者基本上重合。10.根据权利要求8或9所述的太赫兹测量设备（201，301），其特征在于，在所述光阑（6）的本影中，例如在所述光阑（6）的背侧上在所述标准太赫兹发送与接收单元（102）的所述第二光学轴线（A2）中设置镜（16），其中，所述标准太赫兹发送与接收单元（102）探测：太赫兹辐射（104），-直接在界面（7d，7c，7b，7a）上反射的太赫兹辐射（8），以及-在所述镜（16）上的全反射、接下来在界面（7a，7b，7c，7d）上的反射和在所述镜（16）上的再次的全反射之后所反射的太赫兹辐射。11.根据权利要求8至10中任一项所述的太赫兹测量设备（301），其特征在于，多对、例如三对太赫兹发送与接收单元（2）和标准太赫兹发送与接收单元（102）在圆周方向上分布地围绕所述检查对象（107）或检查对象位置（1007）来布置。12.根据权利要求1至5中任一项所述的太赫兹测量设备（101），其特征在于，所述发送与接收单元（2）以自身的光学轴线（A）不垂直于所述检查对象（107）的所述界面（107a，107b）地定向。13.根据以上权利要求中任一项所述的太赫兹测量设备（1，101，201，301，401），其特征在于，多个太赫兹发送与接收单元（2）围绕所述检查对象（107）或检...

【专利技术属性】
技术研发人员：M蒂尔，
申请(专利权)人：因诺伊克斯压铸技术创新设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE