用于利用电磁辐射来对测量物体予以测量的方法和THz-测量仪技术

本发明专利技术涉及一种用于对测量物体(3)予以THz

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于利用电磁辐射来对测量物体予以测量的方法和THz-测量仪


[0001]本专利技术涉及一种用于利用电磁辐射来对测量物体予以测量的方法以及一种相应的测量仪。

技术介绍

[0002]用于测量距离和层厚的THz-测量仪发出例如在0.01至10THz的频率范围内的THz-辐射，并且可以探测在测量物体处反射的THz-辐射。由此可以探测边界面相距THz-测量仪的距离，例如直接作为传播时间测量，或者在频率调制时也作为频率偏移。因此，光谱范围绝对还延伸到毫米波范围内。
[0003]由此例如可以对塑料管在其挤出之后直接予以测量，以便无接触地探测层厚的不规则性。在此，THz-辐射在边界面处部分地反射，因为测量物体的材料比如塑料具有相比于周围空气更高的折射率。
[0004]THz-测量仪的分辨率取决于其物理测量原理和调制。光学测量装置例如借助短期激光器和由此受激励的发送-和接收天线能够实现对层厚的宽带测量和高分辨率。但它们相应地在仪器方面繁琐且昂贵。全电子的THz-测量仪通常具有发送-和接收偶极子，这些偶极子发出和接收THz-辐射；它们通常在频率调制中或者作为脉冲式辐射运行。在此，用于探测小距离的较高的分辨率往往需要所用的频率范围的高的带宽。但是，这种高的带宽又会干扰其它过程，在这些过程中在预设的频率范围内进行数据通信或检查。因此，带有无定向的、自由放射的辐射的开放式检查在没有外部屏蔽的情况下通常受限于所预设的频率范围，例如ISM-范围(工业、科学、医疗)，除非例如通过外部壳体证实了屏蔽或外部封装。

技术实现思路
<br/>[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于对测量物体予以THz-测量的方法和一种THz-测量仪，它们能以较小的耗费实现对测量物体的可靠测量，尤其对例如管状或柱形的测量物体的层厚测量。
[0006]该目的通过根据独立权利要求的THz-测量方法和THz-测量仪得以实现。从属权利要求描述了优选的改进方案。
[0007]根据本专利技术的THz-测量仪尤其被设置用来实施根据本专利技术的THz-测量方法；根据本专利技术的方法尤其可以采用根据本专利技术的THz-测量仪来执行。
[0008]在此设置预测量和主测量的阶段。预测量用于检测测量物体并且测定测量物体相距THz-测量仪或其THz-收发器的距离。在预测量中尤其判定测量物体或其外边界面的所测定的距离是否未超出边界距离。
[0009]预测量的阶段因而尤其具有如下步骤：
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判定是否检测到测量物体；
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如果检测到测量物体，测定THz-测量仪或THz-收发器相距边界面的当前距离；
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把所测定的当前距离与边界距离相比较；
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在未超出边界距离时，随后引入主测量或者指示对主测量的引入。
[0010]如果检测到测量物体并且还判定未超出边界距离，则随后直接引入主测量或者指示使用者：他可以引入主测量。
[0011]然后在主测量中利用具有主测量-带宽的主测量-THz-发射射束进行测量。然后在主测量中非常精确地测定例如层厚，例如塑料管的壁厚。此外或者备选于壁厚-测量，但也可以对几何关系进行其它测量，或者也可以进行光谱检查或分析。
[0012]根据一种优选的构造方案，在预测量中首先发出具有较小的第一带宽的第一THz-发射射束。然后在主测量中利用具有主测量-带宽(其因而是第二带宽)的主测量-THz-发射射束(其因而是第二THz-发射射束)进行测量，其中，第二带宽或主测量-带宽大于第一带宽。
[0013]在预测量阶段中，THz-测量仪有可能还要进一步远离于测量物体，从而发出的THz-辐射会干扰地经过测量物体，并且在周围环境中有可能会具有不利影响。因而根据本专利技术优选地设置成，在该预测量阶段中限制带宽，因为对于检测测量物体来说只需要至少粗略地测定距离；基本上估计出未超出边界距离就足够了。
[0014]如果判定未超出边界距离，则由THz-测量仪发出的THz-辐射不会干扰地经过测量物体，且不会直接在周围环境中引起负面影响；而是，THz-辐射以高的可靠性被射入到测量物体中并且在该测量物体中被反射或散射或者还被吸收。因此，在主测量的阶段中可以选择更大的第二带宽，其能实现较高的分辨率，尤其还能实现更准确地测定层厚。
[0015]在预测量的阶段中，对于全电子的测量仪，例如可以选择1GHz的带宽；在主测量的阶段中可以选择例如20、30或40GHz的较高的带宽，但也可以选择明显更高的例如1000GHz或以上的带宽。
[0016]不仅对于测量仪而且在所述方法中，THz-辐射的频率尤其可以处于0.01至10THz的频率范围内。
[0017]THz-辐射的波长范围因而可以称为太赫兹-辐射、微波-辐射亦或雷达-辐射。
[0018]因此根据本专利技术，例如在无外部屏蔽的情况下也可实现以高的带宽进行测量。在此，一方面可以拓展带宽；如此可以在预测量的阶段中选择窄带的ISM-范围的频率范围，并且随后在主测量中选择在第一次测量的频率周围的较宽的频率范围。但此外在主测量中也可以选择其它的频率范围，例如其它宽带的频率范围。补充地或者备选地，也可以提高在主测量阶段中的功率或强度。
[0019]根据本专利技术，尤其可以采用便携式测量仪，使用者因而可以在预测量阶段中自由操纵和定位该测量仪。一旦使用者已将测量仪正确地定位，例如垂直于测量物体的边界面且处于边界距离以下，则这由控制设备识别和指示出来，或者直接执行主测量。
[0020]因此，根据该优选的实施形式，用于对测量物体予以THz-测量的该方法具有至少如下步骤：
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预测量(I)的阶段，在该阶段中，THz-测量仪的THz-收发器的在第一频率范围内并且带有第一带宽的第一THz-发射射束沿着光学轴线射出到测量物体上，并且探测由测量物体的边界面反射的THz-辐射(步骤St3)，
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判定是否检测到测量物体(步骤St4)，
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如果检测到测量物体，则测定THz-测量仪或THz-收发器相距边界面的当前距离(步骤St5)，
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把所测定的当前距离与边界距离相比较(步骤St6)，并且
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在未超出边界距离时(步骤St8)，随后引入主测量(II)或者指示对主测量(II)的引入，
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主测量(II)的阶段，在该阶段中，带有大于第一带宽的第二带宽的第二THz-发射射束沿着光学轴线被射入到测量物体上，并且探测被反射的THz-辐射(步骤St9)，其中，利用所发出的第二THz-发射射束和探测到的被反射的THz-辐射对测量物体的几何特性或材料特性进行测量(步骤St10)，
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输出测量结果(步骤St11)。
[0021]根据优选的实施形式，测量仪具有如下特征：用于对测量物体予以测量的THz-测量仪，其中，THz-测量仪具有：THz-收发器，用于沿着光学轴线发出THz-辐射并且接收被反射的THz-辐射；控制设备，用于接收THz-收发器的测量信号和测定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于对测量物体(3)予以THz-测量的方法，具有至少如下步骤：
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预测量(I)的阶段(St3)；
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判定是否检测到所述测量物体(3)(St4)；
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如果检测到所述测量物体(3)，则测定THz-测量仪(2)或THz-收发器(8)相距边界面(3a)的当前距离(d)(St5)；
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把所测定的所述当前距离(d)与边界距离(d_tres)相比较(St6)；
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在未超出所述边界距离(d_tres)时(St8)，随后引入主测量(II)或者指示所述主测量(II)的引入；
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主测量(II)的阶段，在该阶段中，带有主测量-带宽(b2)的主测量-THz-发射射束(212)沿着光学轴线(A)射入到所述测量物体(3)上，并且探测被反射的THz-辐射(14)(St9)，其中，利用发出的所述主测量-THz-发射射束(212)和探测到的所述被反射的THz-辐射(14)对所述测量物体(3)的几何特性或材料特性进行测量(St10)；
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输出测量结果(St11)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述THz-测量仪(2)是便携式的，且在把持区域(4)被保持和引导，其中，所述测量仪以其前端区域(5)被定位在所述测量物体(3)之前或其处(St1、St7)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，便携式的所述THz-测量仪(2)被使用者以构造在前端区域(5)处的贴靠部、优选成型挡板(25)放置到所述测量物体(3)的边界面(3a)处，以便不超出所述边界距离(d_tres)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过对操纵设备(18)例如按钮或开关的操纵，引入所述预测量(I)的阶段和/或所述主测量(II)的阶段(St2)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，把所述阶段或者所述阶段(I、II)的一部分指示在显示设备(16)上，和/或通过光学的显示设备尤其作为光学信号予以输出。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述主测量(II)的阶段中，在利用所述主测量-THz-发射射束(212)对所述测量物体(3)予以测量时，对几何特性进行测量，尤其测定在所述测量物体(3)的边界面(3a、3b)之间的层厚(d3)。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述主测量(II)的阶段中，在利用主测量-THz-发射射束(212)对所述测量物体(3)予以测量时，对所述测量物体(3)进行材料分析，尤其进行光谱分析，例如对所述测量物体(3)进行空间分辨的光谱分析。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在判定出未超出所述边界距离(d_tres)时，自动地引入所述主测量(II)的阶段(St9)。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述预测量(I)的阶段中使得所述THz-测量仪(2)的THz-收发器(8)的在第一频率范围(fb1)内并且带有第一带宽(b1)的第一THz-发射射束(112)沿着所述光学轴线(A)射出到所述测量物体(3)上，并且探测被所述测量物体(3)的边界面(3a)反射的THz-辐射(14)(St3)，并且，在所述主测量(II)的阶段中射入所述主测量-发射射束(212)作为第二发射射束(212)，
其中，所述主测量-发射射束(212)的主测量-带宽(b2)大于第一带宽(b1)。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述预测量(I)的阶段中持续地发出所述THz-发射射束(112)，用于持续地检测测量物体，并将当前的测量距离(d)与所述边界距离(d_tres)相比较。11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在所述主测量(...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
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：