DE112018006697T5

DE112018006697T5 - Messvorrichtung und Messverfahren

Info

Publication number: DE112018006697T5
Application number: DE112018006697.5T
Authority: DE
Inventors: Mizuho Honma; Takeshi Nishi; Hirotoshi Kawabata; Masaki Kakuichi
Original assignee: Chugoku Marine Paints Ltd
Current assignee: Chugoku Marine Paints Ltd
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-09-10
Also published as: CN111417834A; JPWO2019131840A1; CN111417834B; JP6857259B2; KR20200099512A; WO2019131840A1

Abstract

Eine Messvorrichtung, die in der Lage ist, verschiedene Parameter mit hoher Genauigkeit auf der Grundlage der Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle des Messobjekts durch ein berührungsloses Verfahren zu messen, und ein betreffendes Verfahren werden bereitgestellt. Vorgesehen ist eine berührungslose Messvorrichtung in Bezug auf ein Messziel, einschließlich eines Detektors, der eine Reflexionsintensität einer elektromagnetischen Welle des Messziels, auf das die elektromagnetische Welle gestrahlt wurde, misst, eines Abstandsmessers, der einen Abstand vom Messziel misst, und eines Abweichungswinkelmessmechanismus, der einen Abweichungswinkel von einer vertikal gegenüberliegenden Orientierung zwischen dem Messziel und der Messvorrichtung misst. Das betreffende Verfahren wird ebenfalls zur Verfügung gestellt.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung und ein Messverfahren.
Stand der Technik
Gewöhnlich wird die Dicke eines Beschichtungsfilms, der auf eine große Stahlstruktur, wie z.B. ein Schiff, aufgetragen wird, mit einem Verfahren gemessen, das für einen nassen Beschichtungsfilm eine Nassmessvorrichtung und für einen trockenen Beschichtungsfilm ein Verfahren verwendet, das eine elektromagnetische Schichtdickenmessvorrichtung verwendet, wobei beide Verfahren Kontaktmessverfahren sind. Auf der anderen Seite gibt es ein Verfahren zur berührungslosen Messung, von dem bekannt ist, dass es mit Infrarotstrahlen arbeitet. Wie im Patentdokument 1 beschrieben, wird es zum Beispiel nur für die Inspektion eines Produkts in einer Produktionslinie verwendet, in der eine Schichtdickenmessvorrichtung so befestigt ist, dass ein Abstand und ein Winkel in Bezug auf das Messobjekt konstant gehalten werden kann.
Darüber hinaus beschreibt das Patentdokument 2 ein Verfahren und eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Schichtdicke eines Beschichtungsfilms unter Verwendung der Reflexionsintensität eines Infrarotstrahls.
Dokument zum Stand der Technik
Patentdokumente

[Patentdokument 1] Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 1988-242375
[Patentdokument 2] Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2016-17164

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
In einem Fall, in dem ein Messziel ein Beschichtungsfilm ist, der auf eine großflächige Stahlkonstruktion mit komplizierter Form, wie z.B. das Innere eines Schiffes, wie oben beschrieben, aufgetragen wird, erfordern die aktuellen Kontaktmessungen gefährliche Arbeiten an hochgelegenen Stellen und haben darüber hinaus finanzielle Nachteile aufgrund des Gerüsts für die Arbeit. Daher muss ein Verfahren zur berührungslosen Messung entwickelt werden. Darüber hinaus wird auch in anderen als den oben genannten Fällen ein Verfahren des berührungslosen Typs bevorzugt, das ein Messobjekt nicht beschädigt.
Andererseits wird bei einem Messverfahren für eine Schichtdicke mit Hilfe eines Infrarotstrahls, bei dem es sich um eine bestimmte Art von elektromagnetischer Welle handelt, die erfassbare Reflexionsintensität des Infrarotstrahls durch den Abstand von einem Messobjekt und den Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung in Bezug auf das Messobjekt beeinflusst. Dieser Einfluss wird bei einem herkömmlichen Infrarotmessverfahren für die Schichtdicke nicht berücksichtigt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Messvorrichtung, mit der verschiedene Parameter mit hoher Genauigkeit durch ein berührungsloses Verfahren gemessen werden können, das auf der Reflexionsintensität einer elektromagnetischen Welle von einem Messobjekt beruht, und die Bereitstellung eines betreffenden Verfahrens.
Mittel zur Lösung des Problems
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine berührungslose Messvorrichtung in Bezug auf ein Messziel, enthaltend:

einen Detektor, der die Reflexionsintensität einer elektromagnetischen Welle vom Messziel misst, auf das die elektromagnetische Welle gestrahlt wird,
ein Abstandsmesser, der einen Abstand vom Messziel misst, und
ein Abweichungswinkelmessmechanismus, der einen Abweichungswinkel von einer vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen dem Messziel und der Messvorrichtung misst.

Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der dem ersten Aspekt entsprechende Aspekt,
weiterhin enthaltend eine Oszillatoreinheit, die die elektromagnetische Welle auf das Messobjekt abstrahlt.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der dem zweiten Aspekt entsprechende Aspekt,
wobei die Oszillatoreinheit eine Laserdiode mit einer Temperatursteuerungsfunktion ist.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Aspekt nach dem zweiten oder dritten Aspekt,
wobei ein Teil der elektromagnetischen Welle, die von der Oszillatoreinheit abgestrahlt wird, entnommen wird und die Ausgangsschwankung der Oszillatoreinheit durch einen Detektor überwacht wird, der sich von dem vorgenannten Detektor unterscheidet.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Aspekt nach einem der ersten bis vierten Aspekte, wobei der Abweichungswinkelmessmechanismus den Abweichungswinkel auf der Grundlage des mit dem Abstandsmesser gemessenen Abstands berechnet.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Aspekt nach einem der ersten bis fünften Aspekte,
der tragbar ist.
Ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Aspekt nach einem der ersten bis sechsten Aspekte,
weiterhin enthaltend einen Polarisationsfilter.
Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Aspekt nach einem der ersten bis siebten Aspekte,
wobei die elektromagnetische Welle ein nicht sichtbares Licht ist und ein sichtbares Licht vom Abstandsmesser abgestrahlt wird.
Ein neunter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Aspekt nach einem der ersten bis achten Aspekte,
eine Vielzahl der Abstandsmesser enthaltend.
Ein zehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Aspekt nach dem neunten Aspekt,
weiterhin enthaltend eine Oszillatoreinheit, die die elektromagnetische Welle auf das Messobjekt abstrahlt,
wobei alle Abstandsmesser auf derselben Ebene in gleichem Abstand von der Oszillatoreinheit angeordnet sind und die Oszillatoreinheit an der Schwerpunktposition der Abstandsmesser angeordnet ist.
Ein elfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Aspekt nach einem der ersten bis zehnten Aspekte,
wobei der Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Welle mehr als 780 nm und 3.000 µm oder weniger beträgt.
Ein zwölfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Aspekt nach einem der ersten bis elften Aspekte,
weiterhin enthaltend einen arithmetischen Mechanismus, der die Dicke des Messziels aus folgendem berechnet:

der Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle vom Messziel,
dem Abstand vom Messziel, und
dem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen dem Messziel und der Vorrichtung.

Ein dreizehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Aspekt nach einem der ersten bis elften Aspekte,
weiterhin enthaltend einen arithmetischen Mechanismus, der eine Konzentration des Messziels aus folgendem berechnet:

Der vierzehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
ein Verfahren zur Messung der Dicke eines Messobjekts unter Verwendung der Messvorrichtung gemäß dem zwölften Aspekt.
Der fünfzehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Messung der Konzentration eines Messziels unter Verwendung der Messvorrichtung gemäß dem dreizehnten Aspekt.
Wirkung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Messvorrichtung zur Verfügung, die verschiedene Parameter mit hoher Genauigkeit durch ein berührungsloses Verfahren messen kann, das auf der Reflexionsintensität einer elektromagnetischen Welle von einem Messobjekt basiert, und betrifft auch verwandte Verfahren.
Figurenliste

1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Messvorrichtung dieser Ausführungsform.
2 ist eine schematische Seitenansicht einer Messvorrichtung dieser Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls in Bezug auf eine Substanz (später beschriebener Beschichtungsfilm X) desselben Typs wie das Messziel und der Dicke (Schichtdicke) in diesem Beispiel betrifft.
4 ist ein Diagramm, das in diesem Beispiel die Beziehung zwischen der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls in Bezug auf eine Substanz desselben Typs wie das Messobjekt und einem Abstand von der Substanz betrifft.
5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls in Bezug auf eine Substanz desselben Typs wie das Messobjekt und einem Abweichungswinkel von der vertikalen Ausrichtung zwischen der Messvorrichtung und der Substanz, in diesem Beispiel, betrifft.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Modifikationsbeispiele werden später beschrieben. In der vorliegenden Spezifikation bezieht sich „bis“ auf einen Bereich von einem vorbestimmten Wert oder mehr bis zu einem vorbestimmten Wert oder weniger.
Die in dieser Ausführungsform beispielhaft dargestellte Messvorrichtung 1 enthält mindestens die folgenden Merkmale:

- Oszillationsquelle 11, die eine elektromagnetische Welle auf ein Messobjekt abstrahlt;
- Detektor 12, der die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle vom Messobjekt misst;
- Abstandsmesser 13 (13a bis 13d), der einen Abstand vom Messziel misst, und
- Abweichungswinkelmessmechanismus 14, der einen Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen dem Messziel und der Messvorrichtung 1 misst.

Ferner ist in dieser Spezifikation die Bedeutung des „Abweichungswinkels von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung“ wie folgt:

die optische Achse der elektromagnetischen Wellen von der Messvorrichtung 1, die senkrecht auf das Messobjekt gerichtet ist, wird als „vertikal gegenüberstehende Orientierung“ bezeichnet, und „Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung“ meint den Winkel der optischen Achse von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung. Nachstehend hat ein Abweichungswinkel eine Bedeutung wie oben beschrieben, sofern nicht anders angegeben.

Darüber hinaus beziehen sich elektromagnetische Wellen in der vorliegenden Spezifikation auf Wellen, die durch periodische Änderungen in elektromagnetischen Feldern erzeugt werden, und Beispiele dafür enthalten Radiowellen, Infrarotstrahlen, sichtbares Licht, ultraviolette Strahlen und radioaktive Strahlen, in absteigender Reihenfolge der Wellenlänge. Die Art der elektromagnetischen Welle, die von der Oszillationsquelle der Messvorrichtung 1 in dieser Ausführungsform angenommen wird, ist nicht besonders begrenzt, solange verschiedene Parameter mit hoher Genauigkeit durch ein Verfahren vom berührungslosen Typ gemessen werden können. In dieser Ausführungsform wird eine elektromagnetische Welle in einem Wellenlängenbereich von 780 nm bis 3.000 µm (3 mm) als Beispiel genommen. In der vorliegenden Spezifikation wird eine elektromagnetische Welle innerhalb dieses Wellenlängenbereichs der Einfachheit halber als Infrarotstrahl bezeichnet.
Verschiedene Parameter, die mit der Messvorrichtung 1 in dieser Ausführungsform gemessen werden, können auf der Grundlage der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls vom Messziel erhalten werden. Die verschiedenen Parameter sind nicht besonders begrenzt, und Beispiele dafür enthalten „Dicke“ oder „Konzentration“ oder die Reflexionsintensität des Infrarotstrahls selbst.
Die „Dicke“, die hier verwendet wird, bezieht sich auf die Dicke eines Beschichtungsfilms, eines Rostschutzöls, eines Harzfilms oder ähnlichem, der ein Messziel ist, und kann entweder eine Dicke des Nassbeschichtungsfilms oder eine Dicke des Trockenfilms sein. Das Messziel ist nicht besonders begrenzt, solange die Reflexionsintensität des Infrarotstrahls je nach Dicke des Messziels variiert, wenn das Messziel mit dem Infrarotstrahl bestrahlt wird.
In dieser Ausführungsform wird der Einfachheit halber ein Fall, in dem eine „Dicke“ gemessen wird, als Beispiel genommen. In dieser Ausführungsform wird der Fall, in dem ein Beschichtungsfilm ein Messziel ist, als Beispiel genommen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Schichtdickenmessung beschränkt. Das nachstehend beschriebene bevorzugte Beispiel ist auch für die Messung der Konzentration wirksam. Die Messung der Konzentration wird später beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, enthält die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform in etwa das annähernd kubische Gehäuse 10 mit verschiedenen darin einbegriffenen Merkmalen und dem Griff 20 (d.h. einem Griff, der verwendet wird, wenn die Messvorrichtung 1 herausgenommen wird), der sich in einem Bogen von der Oberseite 10a des Gehäuses nach außen erstreckt, so dass die Vorrichtung tragbar ist. Der Griff 20 hat eine Infrarot-Oszillationstaste 21 zum Ausstrahlen eines Infrarotstrahls.
Die Oszillationsquelle 11, die den Infrarotstrahl ausstrahlt, befindet sich im Gehäuse 10 und hat eine Struktur, die den Infrarotstrahl von der Frontfläche 10b des Gehäuses auf das Messziel abstrahlen kann. In diesem Fall ist die Oszillationsquelle 11 so angeordnet, dass die optische Achse des Infrarotstrahls senkrecht zur Frontfläche 10b des Gehäuses steht (genauer gesagt, auf derselben Ebene angeordnet, auf der die vier später beschriebenen Abstandsmesser 13a, 13b, 13c und 13d (die vier Abstandsmesser sind zusammen mit 13 gekennzeichnet) angeordnet sind). Ferner kann in dieser Ausführungsform ein infrarote Strahlung emittierendes Teil in der Oszillationsquelle 11 auf der gleichen Ebene wie oben beschrieben angeordnet sein, oder das emittierende Teil kann näher am Messziel relativ zur Frontfläche 10b (d.h. außerhalb) des Gehäuses angeordnet sein. Alternativ kann das emittierende Teil im Gehäuse 10 angeordnet werden.
Als Oszillationsquelle 11 ist jede Oszillationsquelle akzeptabel, die einen Infrarotstrahl ausgeben kann, z.B. eine Leuchtdiode, eine Laserdiode, eine Halogenlampe oder ähnliches. Eine Laserdiode, die einen Infrarotstrahl mit starker Energie linear ausgeben kann, ist vorzuziehen. Die Wahl einer Laserdiode als Oszillationsquelle 11 kann im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Halogenlampe o.ä. verwendet wird, Platz sparen und darüber hinaus Strom sparen, was zu einem geringeren Gewicht und einer geringeren Größe der Batterie 15 der Messvorrichtung 1 führt.
Der von der Oszillationsquelle 11 abgestrahlte Infrarotstrahl ist im Hinblick auf eine ausgezeichnete Auflösung vorzugsweise ein Nahinfrarotstrahl. Wenn ein Infrarotstrahl durch den Detektor 12 detektiert wird, ist die Detektionsgenauigkeit hoch und die Auflösung im Vergleich zu einem Nah-Infrarotstrahl unter den Infrarotstrahlen ausgezeichnet. Der spezifische Wellenlängenwert beträgt vorzugsweise mehr als 780 nm und 30.000 nm oder weniger (oder mehr als 830 nm und 30.000 nm oder weniger), besonders bevorzugt mehr als 780 nm (oder mehr als 830 nm) und 2.600 nm oder weniger, besonders bevorzugt mehr als 830 nm und 1.200 nm oder weniger. Darüber hinaus ist der von der vorgenannten Oszillationsquelle 11 abgestrahlte Infrarotstrahl vorzugsweise ein ultraferner Infrarotstrahl oder eine Terahertz-Welle unter dem Gesichtspunkt einer geringen Wahrscheinlichkeit einer Beeinflussung durch die Einsatzumgebung. Konkret beträgt die Wellenlänge vorzugsweise mehr als 30 µm und 3.000 µm oder weniger, und noch bevorzugter von 40 bis 300 µm.
Wenn eine Infrarot-Laserdiode verwendet wird, ist es vorzugsweise eine Laserdiode mit einer Temperatursteuerungsfunktion. Durch kontinuierliches Oszillieren der Laserdiode o.ä. kann eine durch eine Temperaturschwankung bedingte Leistungsschwankung des Infrarotstrahls unterdrückt werden, so dass verschiedene Parameter mit höherer Genauigkeit gemessen werden können. Beispiele für einen Mechanismus zur Realisierung dieser Temperatursteuerungsfunktion enthalten ein Peltier-Element.
Was die Leistungsschwankung des Infrarotstrahls anbelangt, so gibt es zusätzlich zu dem oben beschriebenen Verfahren der Steuerung ein Verfahren zur Überwachung der Leistung des Infrarotstrahls. In einer Ausführungsform mit einer Konfiguration, die einen Detektor enthält, der sich vom Detektor, der die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle misst, unterscheidet, wird ein Teil des von der Laserdiode abgestrahlten Infrarotstrahls mit einem optischen Filter, z.B. einem ND-Filter, herausgenommen, so dass eine Ausgangsschwankung mit dem oben erwähnten separaten Detektor überwacht werden kann. Zum Beispiel werden 90% des abgestrahlten Infrarotstrahls auf das Messziel gestrahlt, und die restlichen 10% können zur Überwachung der Ausgangsschwankung verwendet werden. Die Konfiguration kann so konfiguriert werden, dass der Einfluss auf die Intensität auf der Grundlage der erhaltenen Aufzeichnung bezüglich der Ausgangsschwankung analysiert wird, oder so, dass der Ausgang der Oszillationsquelle entsprechend der Ausgangsschwankung variiert wird.
Die Intensität des vom Messziel reflektierten Infrarotstrahls wird mit dem Detektor 12 gemessen, der sich im Inneren des Gehäuses 10 und auf der Rückseite des Gehäuses 10c befindet. Die Schichtdicke des Messziels kann auf der Grundlage der Reflexionsintensität des vom Detektor 12 gemessenen Infrarotstrahls gemessen werden. Als Detektor 12 kann ein bekannter Detektor verwendet werden, solange er einen vom Messziel reflektierten Infrarotstrahl erfassen und die Reflexionsintensität des Infrarotstrahls als Spannungswert messen kann.
Die Kondensorlinse 16 kann an der Frontfläche 10b des Gehäuses angebracht werden. Dadurch ist es möglich, den reflektierten Infrarotstrahl (gestrichelter Linienpfeil in 2) effizient auf den Detektor 12 zu richten, was wiederum die Messung der Intensität mit hoher Empfindlichkeit ermöglicht.
Ferner hat die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform vorzugsweise die Polarisationsfilter 17a und 17b (zusammen mit 17 gekennzeichnet). Der Grund dafür ist folgender.
Das Reflexionslicht vom Messziel enthält Spiegelreflexionslicht durch spiegelnde Reflexion und Streulicht durch diffuse Reflexion im Messziel. Besteht zwischen Messvorrichtung 1 und dem Messziel ein Abweichungswinkel und keine vertikal gegenüberstehende Ausrichtung, variiert die Intensität des spiegelnden Reflexionslichts in Abhängigkeit vom Abweichungswinkel. Das bedeutet, dass die Empfindlichkeitsdifferenz in Abhängigkeit vom Winkel in Bezug auf das Messziel größer wird.
Wenn andererseits das spiegelnde Reflexionslicht durch den Polarisationsfilter 17 entfernt werden kann, detektiert Detektor 12 nur das gestreute Licht, um die Reflexionsintensität des Infrarotstrahls zu messen. Entsprechend kann der Einfluss des Abweichungswinkels der Messvorrichtung 1 auf das Messergebnis reduziert werden.
Darüber hinaus hängt die Intensität des spiegelnden Reflexionslichts neben der Schichtdicke des Messziels teilweise auch vom Oberflächenzustand des Messziels ab. Das heißt, der Abstand des spiegelnden Reflexionslichts mit Hilfe des Polarisationsfilters 17 ermöglicht eine hochpräzise Messung der Intensität des Reflexionslichts aufgrund der Schichtdicke.
Ein spiegelndes Reflexionslicht ist jedoch ein Licht von hoher Intensität und kann zur Messung der Schichtdicke für bestimmte Messziele geeignet sein. Da der Polarisationsfilter 17 die Intensität des Reflexionslichts insgesamt reduziert, kann die Messvorrichtung 1 mit einem Polarisationsfilter-Umschaltmechanismus (nicht abgebildet) ausgestattet sein, der die Funktion des Polarisationsfilters 17 durch die Absicht eines Bedieners ein- und ausschalten kann. Dieser Polarisationsfilter-Umschaltmechanismus kann zwischen dem Vorhandensein und dem Nichtvorhandensein des Polarisationsfilters 17 umschalten oder die Position des Polarisationsfilters 17 physikalisch verändern, und zwar als Reaktion auf eine Bedienung unter Verwendung einer Flüssigkristallanzeige 18, die ein Touchpanel des Gehäuses 10 oder ein Schalter (nicht abgebildet) ist.
2 veranschaulicht schematisch die Anordnung des Polarisationsfilters 17. Die Anordnung des Polarisationsfilters 17 ist jedoch nicht besonders begrenzt. Zum Beispiel ist der erste Polarisationsfilter 17a an einem Infrarotstrahlung emittierenden Teil der Oszillationsquelle 11 vorgesehen, um Wellen nur einer Richtung zu erhalten, und der zweite Polarisationsfilter 17b kann in einer zu der einen Richtung orthogonalen Richtung vorgesehen werden, um spiegelndes Reflexionslicht in Bezug auf den Detektor 12 zu entfernen.
Ferner kann die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform konfiguriert werden, um ein Spektroskop zu enthalten.
In einem konkreten Beispiel kann die Schichtdicke des Messziels auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen der einfallenden Welle und der reflektierten Welle der von der Oszillationsquelle 11 abgestrahlten elektromagnetischen Welle gemessen werden.
Die Phasendifferenz wird durch Multiplikation des Abstands, die die elektromagnetische Welle im Film hin und her wandert, mit dem Brechungsindex des Films bestimmt. Mit anderen Worten, die Phasendifferenz hängt von der Filmdicke ab. Da die Phasendifferenz die Schichtdicke (z.B. Kalibrierkurve) im Voraus betrifft, kann daher die Phasendifferenz zwischen der oben erwähnten einfallenden Welle und der oben erwähnten Reflexionswelle, die durch das Spektroskop getrennt werden, mit dem Detektor 12 gemessen werden, um die Schichtdicke zu bestimmen.
In einem anderen spezifischen Beispiel, wie bei einer spektroskopischen Nahinfrarotkamera oder einem spektroskopischen Nahinfrarot-Zusammensetzungsanalysator, kann die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle bei einer bestimmten Wellenlänge mit Detektor 12 gemessen werden. Die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle bei einer bestimmten Wellenlänge kann einer eindimensionalen Analyse oder einer zweidimensionalen Analyse (Bildgebung) unterzogen werden.
Vier Abstandsmesser 13 zur Messung des Abstands vom Messziel sind auf der Stirnfläche 10b des Gehäuses vorgesehen, was eines der Merkmale dieser Ausführungsform ist. Alle Abstandsmesser 13 befinden sich an den Scheitelpunkten eines Quadrats oder Rechtecks, das auf derselben Ebene angeordnet ist, und die Oszillationsquelle 11 ist im Schwerpunkt des Abstandsmesser 13 angeordnet. Als Abstandsmesser 13 kann jeder bekannte verwendet werden, solange er der Abstand vom Messziel messen kann. Wenn beispielsweise ein gepulster Laser bestrahlt wird, kann der Abstand auf der Grundlage des Zeitpunkts gemessen werden, zu dem ein Reflexionslicht wieder in den Abstandsmesser 13 eintritt. Diese Ausführungsform stellt einen Fall dar, in dem ein Mechanismus zur Erfassung des Reflexionslichts des gepulsten Lasers im Inneren des Abstandsmessers 13 vorgesehen ist, wobei sich der Mechanismus vom Detektor 12 zur Messung der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls unterscheidet.
Ferner ist es in dieser Ausführungsform vorzuziehen, dass sichtbares Licht (Wellenlänge 400 bis 780 nm (oder 830 nm); es ist zu beachten, dass elektromagnetische Wellen außerhalb dieses Bereichs als nicht sichtbares Licht bezeichnet werden) vom Abstandsmesser 13 abgestrahlt wird. Der Grund dafür ist folgender.
Bei der Messung mit der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform wird das Messziel mit einem Infrarotstrahl aus der Oszillationsquelle 11 bestrahlt. Da es sich bei dem Infrarotstrahl um ein nicht sichtbares Licht handelt, reicht die Oszillationsquelle 11 allein nicht aus, um dem Bediener eine Erkennung der Position des Messziels zu ermöglichen, an der der Infrarotstrahl abgestrahlt wird.
Andererseits, wenn ein sichtbares Licht (z.B. ein gepulster Laser eines sichtbaren Lichts) aus dem Abstandsmesser 13 abgestrahlt wird, sind in dieser Ausführungsform die Abstandsmesser 13 an den Scheitelpunkten eines Quadrats oder Rechtecks auf derselben Ebene angeordnet, und die Oszillationsquelle 11 ist im Schwerpunkt der Abstandsmesser 13 angeordnet. Wenn das sichtbare Licht aus vier Abstandsmessern 13 abgestrahlt wird, kann der Bediener visuellen Kontakt mit vier Lichtpunkten auf dem Messziel haben und so leicht erkennen, dass der Infrarotstrahl am Schnittpunkt der Diagonalen, die die vier Lichtpunkte verbinden, abgestrahlt wird.
In diesem Fall kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der ein flacher Tastendruck an einem Handgriff der Messvorrichtung 1 den Abstandsmesser 13 allein aktiviert, um das sichtbare Licht auszustrahlen, und nach erfolgter visueller Positionierung durch den Bediener ein tiefer Tastendruck einen Infrarotstrahl ausstrahlt. Mit anderen Worten, es kann ein Schaltmechanismus vorgesehen werden, der die Art des Lichts zwischen sichtbarem Licht und Infrarotstrahl umschaltet. Natürlich kann auch eine andere als die angegebene Konfiguration akzeptabel sein, z.B. eine Konfiguration, bei der ein erster Tastendruck ein sichtbares Licht und ein zweiter Tastendruck einen Infrarotstrahl ausstrahlt.
Eines der Merkmale dieser Ausführungsform liegt im Besitz eines Abweichungswinkelmessmechanismus 14, der den Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen Messziel und Messvorrichtung 1 misst. Ein Beispiel für einen Abweichungswinkelmessmechanismus 14 misst einen Abweichungswinkel basierend auf einem mit dem Abstandsmesser 13 gemessenen Abstand. Ein Beispiel für die Messung wird unten zusammen mit einem spezifischen Beispiel für die Messung des Abstands vom Messziel dargestellt.
Ein Infrarotstrahl (im obigen Beispiel ein Infrarotlaser) wird von der Oszillationsquelle 11 der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform abgestrahlt, und gleichzeitig werden gepulste Laser des sichtbaren Lichts aus vier Abstandsmetern 13 auf das Messziel gestrahlt. Das Reflexionslicht vom Messziel, das man nach der Bestrahlung mit dem Infrarotlaser erhält, wird vom Detektor 12 durch die Kondensorlinse 16 erfasst, und seine Intensität kann als Spannungswert erhalten werden.
Zur Messung des Abstands vom Messziel werden vier Abstandsmesser 13 an den Eckpunkten eines Quadrats oder Rechtecks auf der Frontfläche 10b der Messvorrichtung 1 installiert. Eine Infrarot-Laserdiode, bei der es sich um die Oszillationsquelle 11 handelt, ist auf dem Schnittpunkt (Schwerpunkt) von Diagonalen angeordnet, die vier Installationspositionen der Abstandsmesser 13 verbinden. Daher kann der Mittelwert der Abstände von vier Abstandsmessern 13 als der Abstand der Infrarot-Laserdiode zum Messziel angesehen werden und ist genau der Abstand zum Messziel in einem Fall, in dem das Messziel flach ist. Dieses Verfahren lässt sich auch dann realisieren, wenn die Anzahl der die Infrarot-Laserdiode umgebenden Abstandsmesser 13 drei beträgt.
Als nächstes wird die Messung des Abweichungswinkels beschrieben. Von der Vorderseite 10b der Messvorrichtung 1 aus gesehen, sind die Abstandsmesser 13 in den gleichen horizontalen Abständen von der Oszillationsquelle 11 angeordnet. Daraus ergibt sich eine Gleichung bezüglich des horizontalen Abweichungswinkels und der Ebene mit diesem Winkel. Da die Abstandsmesser 13 in gleichen vertikalen Abständen von der Oszillationsquelle 11 angeordnet sind, kann auch eine Gleichung in Bezug auf den vertikalen Abweichungswinkel und die Ebene mit diesem Winkel aufgestellt werden. In dieser Ausführungsform ist der Winkel, der von der Stirnfläche 10b des Messziels und jeder der beiden Ebenen gebildet wird, gleich dem Abweichungswinkel.
Die oben erwähnte Konfiguration ermöglicht die Messung des Abstands vom Messziel und des Abweichungswinkels von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung in Bezug auf das Messziel. Es ist vorzuziehen, dass die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform zusätzlich einen arithmetischen Mechanismus 19 enthält, der die Schichtdicke des Messziels aus folgendem berechnet: der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls des Messziels, dem Abstand vom Messziel und dem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen Messziel und Vorrichtung.
Wie z.B. die Kalibrierkurve von 3 u.ä. in Patentdokument 2 und 3 u.ä. in dem später beschriebenen Beispiel zeigt, korreliert die Filmdicke des Messziels mit der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls des Messziels.
Die Reflexionsintensität des von der Messvorrichtung 1 erfassten Infrarotstrahls nimmt mit zunehmendem Abstand vom Messziel ab. In diesem Fall besteht ein Zusammenhang zwischen der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls des Messziels und dem Abstand vom Messziel (siehe die Kalibrierkurve von 4 im später beschriebenen Beispiel).
Dasselbe gilt für den Abweichungswinkel. Mit zunehmendem Abweichungswinkel nimmt die Reflexionsintensität des Infrarotstrahls ab. In einem solchen Fall besteht eine Korrelation zwischen der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls des Messziels und dem Abweichungswinkel (siehe die Kalibrierkurve von 5 im später beschriebenen Beispiel).
Die durch die Kalibrierkurve dargestellte Beziehung, die in dem später beschriebenen Beispiel dargestellt ist, wird für Messziele beibehalten, wenn die Zusammensetzung und der Inhalt jeder Komponente gleichwertig sind. Wenn andererseits eine Messung für ein Messziel durchgeführt wird, bei dem die Zusammensetzung und der Gehalt jeder Komponente unterschiedlich sind, ist es vorzuziehen, vorher die Beziehung zwischen der Schichtdicke, der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls, dem Abstand von der Substanz und dem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen der Substanz und der Messvorrichtung 1, d.h. der Kalibrierkurve, in Bezug auf die Substanz desselben Typs wie das Messziel zu erhalten, anstatt die oben genannte Beziehung so zu verwenden, wie sie ist oder mit einer Modifikation, die ihr hinzugefügt wurde. Diese Kalibrierkurve muss nicht eine einzige sein und kann aus mehreren Kalibrierkurven bestehen, wie in 3 bis 5 dargestellt.
So kann mit der aus jeder der vorgenannten Korrelationen erhaltenen Kalibrierkurve aus der Intensität des von der Messvorrichtung 1 auf das Messziel abgestrahlten Infrarotstrahls die Schichtdicke, aus der der Einfluss des Abstands vom Messziel und des Abweichungswinkels entfernt ist, bestimmt und das Ergebnis auf der Flüssigkristallanzeige 18 oder dergleichen des Gehäuses 10 in Echtzeit angezeigt werden.
Darüber hinaus ist es für die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform vorzuziehen, zusätzlich einen Typ-Auswahlmechanismus (nicht abgebildet) zu enthalten, der in der Lage ist, die für jeden Typ von Messziel erstellte Kalibrierkurve entsprechend dem Typ des Messziels umzuschalten. Die Kalibrierkurve kann im Speicher (nicht gezeigt) im Gehäuse 10 gespeichert (nicht gezeigt) und aus dem Speicher abgerufen werden, wenn der arithmetische Mechanismus 19 arbeitet.
Der arithmetische Mechanismus 19 kann die Konfiguration sein, die dem Abweichungswinkelmessmechanismus 14 gemeinsam ist. Zum Beispiel kann ein arithmetischer Mechanismus 19 im Gehäuse 10 die Schichtdicke berechnen und den Abweichungswinkel messen. Weiterhin kann der arithmetische Mechanismus 19 ein externes Terminal wie ein Personal Computer oder ein Tablett sein, das an die Messvorrichtung 1 angeschlossen ist.
Die oben erwähnte Konfiguration weist zusätzlich zu den Wirkungen der vorliegenden Erfindung folgende Wirkungen auf.
Wie oben beschrieben, nimmt die Reflexionsintensität des Infrarotstrahls, der von der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform erfasst werden kann, mit zunehmendem Abstand vom Messziel ab und die Messgenauigkeit nimmt ebenfalls ab. Natürlich hängt der messbare Abstand von der Leistung der Oszillationsquelle 11 ab. Es wird jedoch bestätigt, dass die in der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform verwendete Oszillationsquelle 11 die Schichtdicke des Beschichtungsfilms mit ausreichender Genauigkeit messen kann, selbst wenn der Abstand zum Messziel 5 m beträgt. Übrigens, wenn die Funktion des Polarisationsfilters 17 durch den oben erwähnten Polarisationsfilter-Umschaltmechanismus abgeschaltet wird, kann ein spiegelndes Reflexionslicht detektiert werden, wodurch eine viel höhere Intensität des reflektierten Infrarotstrahls gewährleistet werden kann, was die Messung der Schichtdicke des Beschichtungsfilms mit ausreichender Genauigkeit auch in einem Abstand von 10 bis 15 m ermöglicht.
Darüber hinaus nimmt die oben erwähnte Reflexionsintensität des Infrarotstrahls mit zunehmendem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung in Bezug auf das Messziel ab. Daher bietet die Orientierung zwischen dem Messziel und der Frontfläche 10b der Vorrichtung, die näher an der vertikal gegenüberliegenden Orientierung liegt, eine bessere Messgenauigkeit. Auf der anderen Seite kann die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform die Schichtdicke mit hoher Genauigkeit messen, selbst wenn der Abweichungswinkel groß ist. Zum Beispiel kann in der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform die Messung mit sehr hoher Genauigkeit durchgeführt werden, selbst wenn der Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberliegenden Orientierung in Bezug auf das Messziel 85° oder weniger beträgt. Mit dem Abweichungswinkel von 75° oder weniger kann eine noch höhere Genauigkeit erreicht werden.
Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Es werden nun Anwendungs- oder Modifikationsbeispiele aufgezählt. Es ist zu beachten, dass die in dieser Ausführungsform aufgezählten bevorzugten Beispiele in geeigneter Weise mit den folgenden Beispielen kombiniert werden können.
Beispielsweise ist das Messziel nicht besonders begrenzt, sondern besteht vorzugsweise aus einem Beschichtungsfilm, der eine oder mehrere Arten von infrarotreflektierenden Materialien enthält, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Titanweiß, Kupferoxid, Zinkoxid, rotem Eisenoxid, gelbem Eisenoxid, Chromgrün-Schwarz-Hämatit, Mangan-Wismut-Schwarz, Chrom-Eisenoxid, Nickel-Antimon-Titan-Gelb-Rutil, Chrom-Antimon-Titan-Buff-Rutil und Rutil-Zinn-Zink besteht. Es ist vorzuziehen, dass der Beschichtungsfilm sowohl Reflexivität als auch Transparenz in Bezug auf Infrarotstrahlen aufweist.
Unter solchen Beschichtungsfilmen hat derjenige, der eine große Menge an infrarotreflektierendem Material enthält, eine verringerte Infrarotdurchlässigkeit, so dass der Bereich der Filmdicke, der mit dieser Messvorrichtung gemessen werden kann, dazu neigt, schmaler zu werden. Daher hat der Beschichtungsfilm des Messziels vorzugsweise eine Filmdicke von 2.000 µm oder weniger, und noch bevorzugter 1.000 µm oder weniger.
Darüber hinaus kann als weiteres Messziel die Dicke eines Rostschutzöls oder eines Harzfilms gemessen werden, der auf ein Substrat aufgetragen wird, das Infrarotstrahlen reflektiert, wie z.B. eine Stahlplatte.
Mit zunehmender Dicke des rostschützenden Öl- oder Harzfilms nimmt die Absorption von Infrarotstrahlung zu, so dass die Reflexionsintensität des vom Substrat reflektierten Infrarotstrahls abnimmt. Durch Ausnutzung der Korrelation kann daher die Dicke des rostschützenden Öl- oder Harzfilms, der den Infrarotstrahl absorbiert, vor Ort mit einem Verfahren vom berührungslosen Typ gemessen werden.
Ferner kann mit der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform die Konzentration des im Messziel enthaltenen infrarotreflektierenden Materials gemessen werden. Die hier verwendete „Konzentration“ gibt an, wie viel das infrarotreflektierende Material enthalten ist, und ist auch das Inhaltsverhältnis (Gewicht, Volumen). Die Messung der Konzentration erfolgt durch Korrektur der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls entsprechend dem Abstand vom Messziel und dem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung, wie bei der oben erwähnten Messung der Dicke des Messziels.
In einem konkreten Beispiel, wie bei der oben erwähnten Messung der Dicke, wird zuvor die Beziehung zwischen der Konzentration, der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls, dem Abstand vom Messziel und dem Abweichungswinkel von der vertikalen gegenüberliegenden Orientierung zwischen dem Messziel und der Messvorrichtung 1, d.h. der Kalibrierkurve, in Bezug auf dieselbe Farbe wie das Messziel ermittelt, so dass der arithmetische Mechanismus 19 die Konzentration berechnen kann, von der der Einfluss des Abstands vom Messziel und des Abweichungswinkels entfernt wird.
Ferner wird mit der Messvorrichtung 1 die Reflexionsintensität des Infrarotstrahls in Bezug auf einen Beschichtungsfilm mit einer bestimmten Schichtdicke (z.B. Schichtdicke von t µm) gemessen, der aus einer Farbe mit einer bekannten „Konzentration“ gebildet wird. Dann wird die Konzentration aus dem Messergebnis bestimmt, indem der Einfluss des Abstands vom Messziel und des Abweichungswinkels eliminiert wird.
Da auf diese Weise z.B. die Konzentration des infrarotreflektierenden Materials bestimmt wird, kann zerstörungsfrei und einfach geprüft werden, ob das Mischungsverhältnis korrekt ist oder nicht, wenn der Beschichtungsfilm des Messziels aus Zweikomponentenlack gebildet wird. Neben den oben beschriebenen Messungen der Dicke und der Konzentration kann die technische Idee der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Unter Verwendung der Beziehungen zwischen einem willkürlichen Parameter unter den verschiedenen hierin erwähnten Parametern, der Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle vom Messziel, des Abstands vom Messziel und dem Abweichungswinkel von der vertikalen gegenüberliegenden Orientierung zwischen Messziel und Vorrichtung kann der arithmetische Mechanismus 14 den willkürlichen Parameter berechnen.
Es gibt keine besondere Beschränkung für die Verwendung der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform. Da jedoch die Verwendung unter Sonnenlicht einschließlich der Nah-Infrarot-Strahlen durch das Wetter und die Ausrichtung des Messziels beeinflusst werden kann, ist die Verwendung in Innenräumen unter Beleuchtung, die kaum Nah-Infrarot-Strahlen enthält (z.B. Leuchtstofflampen), vorzuziehen. Darüber hinaus kann die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform auch an einem völlig dunklen Ort abgesetzt werden und z.B. nachts im Freien und in einer Umgebung mit fast keiner Beleuchtung, wie z.B. im Inneren eines Schiffes oder eines Gebäudeblocks, messen. Darüber hinaus kann die Dicke erhalten werden, indem man den Einfluss des Umgebungslichts von der Reflexionsintensität des durch die Messung in einer Umgebung erhaltenen Infrarotstrahls entfernt, es sei denn, die Infrarotintensität des Umgebungslichts ist in der Umgebung zu hoch.
Wenn die Wellenlänge der Oszillationsquelle andererseits eine Wellenlänge ist, die allgemein als ultrafernes Infrarot, Terahertz-Welle oder Sub-Terahertz-Welle bezeichnet wird (z.B. mehr als 30 µm und 3.000 µm oder weniger), ist es von Vorteil, weniger vom Sonnenlicht beeinflusst zu werden.
Im Folgenden werden Modifikationsbeispiele der Messvorrichtung aufgezählt.
In dieser Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, in dem ein arithmetischer Mechanismus 19 zur Berechnung der Dicke des Messziels vorgesehen ist, und zwar aus: der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls des Messziels, dem Abstand vom Messziel und dem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen Messziel und Vorrichtung. Auf der anderen Seite, wenn der Bediener der Abstand und den Abweichungswinkel von dem Abstand und dem Abweichungswinkel erfassen kann, die auf einer Flüssigkristallanzeige 18 oder dergleichen angezeigt werden, kann die tragbare Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform in Bezug auf das Messziel angemessen angeordnet werden. Dadurch können auch ohne Verwendung des arithmetischen Mechanismus 19 die verschiedenen Parameter, die die Grundlage der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls vom Messziel bilden, mit einem berührungslosen Verfahren in kurzer Zeit mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Die Bereitstellung des arithmetischen Mechanismus 19 verringert jedoch die Belastung für den Bediener und verbessert die Genauigkeit des Messergebnisses.
Es wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der Abweichungswinkelmessmechanismus 14 in der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform den Abweichungswinkel basierend auf dem mit dem Abstandsmesser 13 gemessenen Abstand misst. Außerdem kann der Abweichungswinkel von Messvorrichtung 1 gemessen werden, indem das Messziel senkrecht zur Frontfläche 10b angeordnet wird, wenn ein Schwerkraftsensor (nicht abgebildet) in Messvorrichtung 1 montiert ist.
Es wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform vier Abstandsmesser 13 hat, die alle an den Positionen der Scheitelpunkte eines Quadrats oder Rechtecks auf derselben Ebene angeordnet sind, und die Oszillationsquelle 11 im Schwerpunkt der Abstandsmesser 13 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist es vorzuziehen, eine Vielzahl von Abstandsmessern 13 zu haben, und es ist eher vorzuziehen, drei oder mehr Abstandsmesser 13 zu haben. Dagegen kann der Abstandsmesser 13 z.B. ein ringförmiger Abstandsmesser sein, der um die Oszillationsquelle 11 auf der Stirnfläche 10b des Gehäuses angeordnet ist, und der Abstand (Mittelwert) vom Messziel sowie vertikale und horizontale Abweichungswinkel in Bezug auf die Messvorrichtung 1 kann ermittelt werden. Alternativ können zwei längliche Abstandsmesser horizontal (vertikal) um die Oszillationsquelle 11 herum angeordnet werden.
Es wurde ein Beispiel der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform beschrieben, bei der alle Abstandsmesser 13 auf derselben Ebene in gleichem Abstand von der Oszillationsquelle 11 angeordnet sind und die Oszillationsquelle 11 im Schwerpunkt der Abstandsmesser 13 angeordnet ist. Die Vorrichtung ist jedoch nicht auf diesen Aspekt beschränkt. Selbst wenn beispielsweise die Abstände zwischen der Oszillationsquelle 11 und den einzelnen Abstandsmessern 13 unterschiedlich sind, kann der arithmetische Mechanismus 19 der Abstand vom Messziel und den Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberliegenden Ausrichtung auf der Grundlage der Positionsbeziehung zwischen jedem Abstandsmesser und der Oszillationsquelle 11 berechnen.
Es wurde ein Beispiel der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform beschrieben, bei der die Kalibrierkurve im Voraus erhalten wird, um die Dicke als Absolutwert zu erhalten. Wenn die Dicke jedoch als relativer Wert erhalten wird, ist die Kalibrierkurve unnötig. Wenn das Messziel beispielsweise eine große Fläche hat, wird der Infrarotstrahl zufällig auf mehrere Punkte des Messziels gestrahlt, und es wird geprüft, ob zwischen den Messpunkten ein Unterschied in der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls vorhanden ist oder nicht, um das Vorhandensein oder Fehlen einer Variation in der Dicke des Messziels feststellen zu können. Die hier verwendete Formulierung „zur Berechnung mindestens einer der beiden Größen Dicke und Konzentration des Messziels durch einen arithmetischen Mechanismus 19“ bezeichnet nicht nur eine arithmetische Berechnung, um als Absolutwert, z.B. eine Dicke, zu erhalten, sondern auch eine arithmetische Berechnung, um als Relativwert, z.B. eine Dicke (insbesondere eine Reflexionsintensität des Infrarotstrahls als Grundlage für die Dicke) zu erhalten.
Zusätzlich zu dem in dieser Ausführungsform beschriebenen Fall der Gewinnung der Dicke als Absolutwert kann bei der Gewinnung der Dicke als Relativwert, wie oben beschrieben, bei zufälliger Einstrahlung des Infrarotstrahls auf mehrere Punkte des Messziels das Messergebnis an jedem Messpunkt gespeichert werden, und der Mittelwert oder die Standardabweichung des Messergebnisses kann mit Hilfe des oben erwähnten arithmetischen Mechanismus 19 oder eines anderen arithmetischen Mechanismus berechnet werden.
Die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform ist ausführlich beschrieben worden. Die technische Idee der vorliegenden Erfindung spiegelt sich in der Messung mindestens einer der beiden Größen Dicke und Konzentration des Messziels mit dieser Messvorrichtung 1 wider.
Ferner spiegelt sich die technische Idee der vorliegenden Erfindung auch im Messsystem und im Messprogramm bezüglich der Dickenkorrektur in der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform wider.
Die obige Beschreibung gilt für eine Konfiguration der Messsysteme, wobei Messvorrichtung 1 als durch das Messsystem ersetzt gilt. Dieses Messsystem wird z.B. durch eine Steuerung (nicht abgebildet) im Gehäuse 10 gesteuert.
Darüber hinaus können Abweichungswinkelmessmechanismus 14 und arithmetischer Mechanismus 19 über einen Server ferngesteuert verbunden werden. Im Gegenteil, der arithmetische Mechanismus 19 (oder zusätzlich der Abweichungswinkelmessmechanismus 14) kann vorhanden sein, während andere Funktionen über einen Server fernverbunden sein können. Wenn die Kalibrierkurve des Messziels nicht im Speicher in Gehäuse 10 gespeichert ist, kann die Steuerung (nicht abgebildet) im Gehäuse 10 konfiguriert werden, die oben erwähnte Kalibrierkurve über einen Server in den Speicher herunterzuladen.
In einer Konfiguration als Messprogramm kann jedes beliebige Messprogramm verwendet werden, das die Messvorrichtung 1 als jede der oben genannten Konfigurationen funktionieren lässt. Das Messprogramm wird ausgeführt, indem die Steuereinheit im Gehäuse 10 die Messvorrichtung 1 als Computer arbeiten lässt.
Die tragbare Messvorrichtung 1 wurde in der vorliegenden Spezifikation als Ausführungsform dargestellt. Die technische Idee der vorliegenden Erfindung wird jedoch nicht daran gehindert, auf eine Ausführungsform angewendet zu werden, in der die Messvorrichtung 1 eine stationäre Ausführung ist.
Darüber hinaus kann ein Teil der Konfiguration der Messvorrichtung 1 ein stationärer Typ sein. Beispielsweise ist eine Oszillationsquelle außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet, während ein Lichtleiterelement (z.B. eine optische Faser) an der Position der Oszillationsquelle 11 in 1 und 2 angeordnet sein kann, wobei ein Ende des Lichtleiterelements mit der Oszillationsquelle verbunden ist und das andere Ende der optischen Faser in Gehäuse 10 abgeschlossen ist. Die technische Idee der vorliegenden Erfindung kann auf einen Fall angewendet werden, bei dem die Antriebsquelle der Oszillationsquelle 11 wie oben beschrieben außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet ist, und auch auf einen Fall, bei dem die Oszillationsquelle 11 selbst angeordnet ist, von der eine elektromagnetische Welle (z.B. Infrarotstrahlung) ausgesendet wird, wie in 1 und 2 dargestellt. In dieser Spezifikation wird das, was in einer Oszillationsquelle oder einem Lichtleiterelement eine elektromagnetische Welle aussendet, als „Oszillatoreinheit“ bezeichnet. Das heißt, zumindest ein Teil der Oszillatoreinheit kann an der Position der Oszillationsquelle 11 in 1 und 2 angeordnet sein.
Darüber hinaus kann die Oszillatoreinheit als eine von der Messvorrichtung 1 getrennte Vorrichtung angeordnet werden. Alternativ kann die Oszillatoreinheit auch gar nicht erst vorgesehen werden, und die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle vom Messziel, das mit Sonnenlicht bestrahlt wurde, kann mit Detektor 12 gemessen werden.
Die Stromquelle der Messvorrichtung 1 kann außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet werden. Wenn die Stromquelle außerhalb angeordnet ist, wird der Strom von außen zugeführt.
Beispiel
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung anhand eines Beispiels ausführlicher beschrieben. Das folgende Beispiel veranschaulicht einen Fall, in dem die Messvorrichtung 1 (1) dieser Ausführungsform zur Messung einer Schichtdicke eines Beschichtungsfilms verwendet wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das folgende Beispiel beschränkt.
In diesem Beispiel wurde, wie in Beispiel 5 der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 2016-17164 beschrieben, ein Unterbeschichtungsfilm aus der Unterbeschichtungsfarbe SP-GY und ein Deckbeschichtungsfilm aus der Deckbeschichtungsfarbe IR-U gebildet, die zu einem Messziel-Beschichtungsfilm kombiniert wurden. Danach wurde der Beschichtungsfilm des Decklacks IR-U (im Folgenden als Beschichtungsfilm X bezeichnet) als Messziel für seine Dicke ausgewählt.
Das folgende Verfahren wurde durchgeführt, um im Voraus eine Kalibrierungskurve für den Beschichtungsfilm X zu erhalten.
Zunächst wurden fünf Teststücke, bei denen die Trockenschichtdicke des Beschichtungsfilms X 108 µm, 243 µm, 469 µm, 701 µm und 935 µm betrug, nach folgendem Verfahren hergestellt.
<Verfahren zur Vorbereitung der Teststücke>
Auf dem Stahlblech (Breite 70 mm × Länge 150 mm × Dicke 1,6 mm, sandgestrahltes Stahlblech der Verarbeitungsqualität SA2,5 nach ISO8501-1: 2007, das Gleiche gilt unten) wurde die Grundierungsfarbe SP-GY so aufgesprüht, dass die Dicke etwa 10 µm betrug, und 1 Woche bei Raumtemperatur getrocknet. Die Dicke des Unterbeschichtungsfilms wurde mit einer elektromagnetischen Schichtdickenprüfvorrichtung (LZ-990, hergestellt vom Kett Electric Laboratory) gemessen.
Auf den Unterbeschichtungsfilm des erhaltenen Stahlblechs mit dem darauf aufgetragenen Unterbeschichtungsfilm wurde die Deckbeschichtungsfarbe IR-U so aufgesprüht, dass sie fünf Arten von Schichtdicken aufwies. Der erhaltene Nassbeschichtungsfilm wurde 24 Stunden lang bei 60°C getrocknet, um Teststücke mit einem Messziel-Beschichtungsfilm vorzubereiten, der aus einem Unterbeschichtungsfilm und einem Beschichtungsfilm X besteht. Die Filmdicke des Messziel-Beschichtungsfilms wurde mit der oben erwähnten elektromagnetischen Filmdickenmessvorrichtung gemessen, und der Wert, der durch Subtraktion der Filmdicke des Unterbeschichtungsfilms vom Messwert erhalten wurde, wurde als Filmdicke des Beschichtungsfilms X betrachtet.
Unter Verwendung der oben genannten Teststücke wird die Reflexionsintensität des von der Infrarot-Laserdiode emittierten Infrarotstrahls (Modell: QFLD-850-100S-PM, Wellenlänge: 855 nm, hergestellt von QPhotonics, LLC), die in der Messvorrichtung 1 vorgesehen ist, gemessen wurde, wobei der Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberliegenden Orientierung in Bezug auf den Messziel-Beschichtungsfilm auf der Vorderseite 10b der Messvorrichtung 1:θ=0°, und der Abstand zwischen dem Messziel-Beschichtungsfilm und der Vorderseite 10b der Messvorrichtung 1 1 m betrug (L = 1 m, wobei L der Durchschnittswert der Abstände zwischen jedem der vier Abstandsmesser 13 und dem Messziel ist, d.h, La, Lb, Lc und Ld). Der in der Messvorrichtung 1 vorgesehene Detektor 12 war eine Si-PIN-Fotodiode (Modell: S3204-08, Abmessung: 18 mm × 18 mm; hergestellt von Hamamatsu Photonics K.K.). 3 veranschaulicht das Messergebnis, d.h. ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls und der Dicke (Schichtdicke) betrifft, bezogen auf die Substanz desselben Typs wie das Messziel (der oben erwähnte Beschichtungsfilm X).
Wie in 3 dargestellt, nahm bei festem Abstand und Winkel die Reflexionsintensität des von der Messvorrichtung 1 detektierten Infrarotstrahls mit zunehmender Schichtdicke im Beschichtungsfilm X zu.
Als nächstes wurde die Reflexionsintensität des von der Infrarot-Laserdiode emittierten Infrarotstrahls gemessen, wobei der Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen der Frontfläche 10b und dem Messziel-Beschichtungsfilm: θ = 0°, und der Abstand zwischen dem Messziel-Beschichtungsfilm und der Frontfläche 10b der Messvorrichtung 1 in einem Bereich von 50 cm bis 5 m variiert wurde. 4 zeigt ein Diagramm, das das Messergebnis, d.h. die Beziehung zwischen der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls in Bezug auf eine Substanz desselben Typs wie das Messziel, und den Abstand von der Substanz betrifft.
Wie in 4 dargestellt, wurde bei festem Winkel und variiertem Abstand die Reflexionsintensität des von der Messvorrichtung 1 erfassten Infrarotstrahls mit zunehmendem Abstand kleiner.
Als nächstes wurde mit Hilfe der oben erwähnten Teststücke die Reflexionsintensität des von der Infrarot-Laserdiode emittierten Infrarotstrahls gemessen, wobei der Abstand zwischen dem Messvorrichtungs-Beschichtungsfilm und der Frontfläche 10b der Messvorrichtung 1 1 m betrug und der Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Ausrichtung zwischen der Frontfläche 10b und dem Messvorrichtungs-Beschichtungsfilm θ in einem Bereich von - 65 bis + 65° variiert wurde. 5 zeigt ein Diagramm, das das Messergebnis, d.h. die Beziehung zwischen der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls in Bezug auf eine Substanz desselben Typs wie das Messziel, und dem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen der Substanz und der Messvorrichtung 1 anzeigt.
Wie in 5 dargestellt, wurde die Reflexionsintensität des von der Vorrichtung detektierten Infrarotstrahls mit zunehmendem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung kleiner, wenn der Abstand fixiert und der Abweichungswinkel variiert wurde.
Nach dem oben erwähnten Verfahren wurden die Beziehungen zwischen der Schichtdicke, der Reflexionsintensität des Infrarotstrahls, dem Abstand von der Substanz und dem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen Messvorrichtung 1 und der Substanz (Kalibrierkurve) in Bezug auf eine Substanz desselben Typs wie das Messziel ermittelt.
Dann wurde die Schichtdickenmessung auf dem Messzielbeschichtungsfilm einschließlich Beschichtungsfilm X, dessen Schichtdicke unbekannt war, mit der Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform durchgeführt. Die Ergebnisse waren wie folgt.
Reflexionsintensität des von der Infrarot-Laserdiode emittierten Infrarotstrahls = 0,850 V;
Ablesung vom Abstandsmesser 13a, La = 980 mm;
Ablesung vom Abstandsmesser 13b, Lb = 1.040 mm;
Ablesung vom Abstandsmesser 13b, Lb = 1.040 mm;
Ablesung vom Abstandsmesser 13c, Lc = 1.020 mm;
Ablesung vom Abstandsmesser 13d, Ld = 960 mm;
Ablesung vom Abstandsmesser 13d, Ld = 960 mm;
Mittelwert von La, Lb, Lc und Ld (Abstand) = 1.000 mm (1 m);
Ablesung vom Abstandsmesser
Abweichungswinkel = 41,1 Grad.
Dann wurden die oben genannten Zahlenwerte durch den in dieser Ausführungsform beschriebenen arithmetischen Mechanismus 19 an die obige Beziehung (Kalibrierkurve) angepasst, um die Schichtdicke von 322 µm zu erhalten.
Um die Genauigkeit des oben genannten Messergebnisses zu bestätigen, wurde die Schichtdicke des Beschichtungsfilms X des oben genannten Messziels Beschichtungsfilm nach dem oben genannten Verfahren zur Vorbereitung der Prüfstücke gemessen. Als Ergebnis betrug die Schichtdicke 320 µm. Im Allgemeinen beträgt der Fehlerbereich der elektromagnetischen Schichtdickenprüfung 2%. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform in der Lage war, die Dicke mit einer Genauigkeit zu messen, die mit der der Kontaktvorrichtung vergleichbar ist.
Darüber hinaus führte der jetzige Erfinder auch Versuche durch, bei denen anstelle der erwähnten Infrarot-Laserdiode die folgenden verschiedenen Oszillationsquellen verwendet wurden.

- „H8385030D“ (hergestellt von Egismos Technology Corporation; kleine Laserdiode; Wellenlänge, 850nm)
- „KEDE1452H“ (hergestellt von KYOTO SEMICONDUCTOR Co., Ltd.; lichtemittierende Diode; Wellenlänge, 1200 bis 1600 nm; 2,8 mW)
- „FLD-980-100S“ (hergestellt von QPhotonics, LLC; Faserlaserdiode mit Temperatursteuerungsfunktion; Wellenlänge, 975 nm)
- Ref Bulb, von der Panasonic Corporation hergestellt, (für Fotografie; 500 W Äquivalent; Diffusortyp) wurde seitlich in Bezug auf das Gehäuse der Messvorrichtung 1 installiert (d.h. eine von der Messvorrichtung 1 getrennte Oszillationsquelle wurde seitlich in Bezug auf das Gehäuse installiert). Dann wurde die Reflexionsintensität der vom Beschichtungsfilm reflektierten elektromagnetischen Welle der Wellenlänge 900 bis 1700 nm mit einer Infrarotkamera „SC2500-NIR“ (hergestellt von FLIR Systems, Inc.) gemessen.

Als Ergebnis wurde festgestellt, dass bei Verwendung dieser verschiedenen Oszillationsquellen die Dicke mit einer Genauigkeit gemessen werden kann, die mit der des Kontakttyps vergleichbar ist, wie im oben genannten Beispiel.
Darüber hinaus führte der jetzige Erfinder einen Test durch, um zu zeigen, dass eine Terahertz-Welle mit einer Wellenlänge von 3.000 µm auf die technische Idee der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. Für diesen Test wurden die folgenden Vorrichtungen verwendet:

- Eine Terahertz-Lichtquelle (Wellenlänge, 3.000 µm (100 GHz); Leistung, 200mW) hergestellt von der TeraSense Group als Oszillationsquelle 11;
- Eine Terahertz-Bildgebungskamera (Tera-1024; 100 GHz) der TeraSense Group als Detektor 12.

Bei diesem Test sind Oszillationsquelle 11 und Detektor 12 separate Vorrichtungen.
Eine Kunststoffplatte (Dicke 3 mm) wurde so installiert, dass sie sich in vertikal gegenüberstehenden Orientierungen in einem Abstand von 20 cm zu Oszillationsquelle 11 und Detektor 12, die nebeneinander angeordnet waren, befand. Dann wurde die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle (Spannungswert) von der Kunststoffplatte gemessen, die vom Detektor 12 erfasst wurde. Das Ergebnis war eine Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle von 6,2 × 10^-2 V.
Die Abstände zwischen der Oszillationsquelle und der Kunststoffplatte sowie zwischen dem Detektor und der Kunststoffplatte wurden auf 19 cm geändert, und die Messung wurde durchgeführt. Als Ergebnis betrug die Intensität der elektromagnetischen Welle 7,1 × 10^-2 V (relativer Wert, 1,18; bezogen auf die Intensität der elektromagnetischen Welle (Spannungswert) in der vertikal gegenüberstehenden Orientierung im Abstand von 20 cm).
Der Abstand von 20 cm wurde nicht verändert, und der Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung in Bezug auf die Kunststoffplatte wurde auf 30° geändert, und die Messung wurde durchgeführt. Als Ergebnis betrug die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle 4,1 × 10^-2 V (relativer Wert 0,66; bezogen auf die Intensität der elektromagnetischen Welle (Spannungswert) in der vertikal konfrontierenden Orientierung im Abstand von 20 cm).
Durch diesen Test wurde bestätigt, dass die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle auch bei der elektromagnetischen Welle (Terahertz-Welle) im langwelligen Bereich durch den Abstand und den Winkel beeinflusst wird.
Als nächstes wurde „CMP NOVA 2000 Light Gray“ (hergestellt von Chugoku Marine Paints, Ltd.) auf die oben erwähnte Stahlplatte gesprüht, die unter <Verfahren zur Vorbereitung von Teststücken> beschrieben wurde, um zwei Arten von Schichtdicken zu erhalten. Die erhaltenen Nassbeschichtungsfilme wurden 24 Stunden lang bei 60°C getrocknet, um Teststücke 2 mit zwei Messziel-Beschichtungsfilmen mit Trockenfilmdicken von 262 µm und 431 µm vorzubereiten.
Das Teststück 2 mit Messzielbeschichtungsfilm wurde in einem Abstand von 20 cm vertikal gegenüber der Oszillationsquelle und dem Detektor installiert, wobei die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle (Spannungswert) von der gemessenen Probe durch den Detektor erfasst wurde.
Wenn die mit der elektromagnetischen Schichtdickenprüfvorrichtung gemessene Trockenschichtdicke des Teststücks 262 µm betrug, betrug die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle 1,0 × 10^-2 V.
Wenn die Trockenschichtdicke im Test 431 µm betrug, betrug die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle 4,2 × 10^-2 V (der relative Wert betrug 4,2 in Bezug auf den Fall, dass die Trockenschichtdicke 262 µm betrug).
Durch diesen Test wurde bestätigt, dass die Schichtdicke des Beschichtungsfilms des Messziels die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle beeinflusst, auch wenn die elektromagnetische Welle im langwelligen Bereich (Terahertz-Welle) liegt.
Es wurde festgestellt, dass die Beziehung zwischen der Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle vom Messziel, dem Abstand vom Messziel, dem Abweichungswinkel von der vertikalen gegenüberstehenden Ausrichtung zwischen Messziel und Vorrichtung und der Schichtdicke aus den Ergebnissen der beiden vorgenannten Tests gewonnen werden kann. In ähnlicher Weise kann der Zusammenhang mit der Konzentration ermittelt werden.
Zusätzlich zum Erhalt der obigen Beziehung kann der Abstand vom Messziel mit dem Abstandsmesser 13 in Messvorrichtung 1 gemessen werden, und der Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberliegenden Orientierung in Bezug auf das Messziel kann mit dem Abweichungswinkelmessmechanismus 14 gemessen werden, und die Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle kann mit dem Detektor 12 erhalten werden, der durch den Einbau der oben erwähnten Terahertz-Bildgebungskamera in Messvorrichtung 1 vorbereitet wird.
Wie oben beschrieben, wird festgestellt, dass selbst dann, wenn es sich bei der elektromagnetischen Welle um eine Terahertz-Welle mit einer Wellenlänge von 3.000 µm handelt, die Messvorrichtung 1 nach dieser Ausführungsform die Schichtdicke und Ähnliches messen kann.
Aus den obigen Ergebnissen geht hervor, dass die Messvorrichtung 1 dieser Ausführungsform die Schichtdicke mit hoher Genauigkeit mit einem berührungslosen Verfahren messen kann. Die vorliegende Erfindung kann sogar auf verschiedene andere Parameter als die Schichtdicke (z.B. Dicke und Konzentration) durch ein ähnliches Verfahren eine Wirkung zeigen.
Bezugszeichenliste

1: Messvorrichtung
10: Gehäuse
10a: Oberseite des Gehäuses
10b: Vorderfläche des Gehäuses
10c: Rückfläche des Gehäuses
11: Oszillationsquelle
12: Detektor
13 (13a, 13b, 13c, 13d): Abstandsmesser
14: Abweichungswinkelmess-Mechanismus
15: Batterie
16: Kondensorlinse
17 (17a, 17b): Polarisationsfilter
18: Flüssigkristallanzeige
19: Arithmetischer Mechanismus
20: Handgriff
21: Infrarot-Oszillationstaste

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 1988242375 [0003]
JP 201617164 [0003, 0096]

Claims

Eine berührungslose Messvorrichtung in Bezug auf ein Messziel, umfassend: einen Detektor, der die Reflexionsintensität einer elektromagnetischen Welle von dem Messobjekt misst, auf das die elektromagnetische Welle gestrahlt wird, ein Abstandsmesser, der einen Abstand vom Messziel misst, und ein Abweichungswinkelmessmechanismus, der einen Abweichungswinkel von einer vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen dem Messziel und der Messvorrichtung misst.
Die Messvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Oszillatoreinheit, die die elektromagnetische Welle auf das Messziel abstrahlt.
Die Messvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Oszillatoreinheit eine Laserdiode mit einer Temperatursteuerungsfunktion ist.
Die Messvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Teil der elektromagnetischen Welle, die von der Oszillatoreinheit abgestrahlt wird, herausgenommen wird, und die Ausgangsschwankung der Oszillatoreinheit durch einen Detektor überwacht wird, der sich von dem vorgenannten Detektor unterscheidet.
Die Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Abweichungswinkelmessmechanismus den Abweichungswinkel auf der Grundlage des mit dem Abstandsmesser gemessenen Abstand berechnet.
Die Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die tragbar ist.
Die Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend einen Polarisationsfilter.
Die Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die elektromagnetische Welle ein nicht sichtbares Licht ist und ein sichtbares Licht vom Abstandsmesser ausgestrahlt wird.
Die Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, eine Vielzahl der Abstandsmesser umfassend.
Die Messvorrichtung nach Anspruch 9, ferner umfassend eine Oszillatoreinheit, die die elektromagnetische Welle auf das Messziel ausstrahlt, wobei alle Abstandsmesser auf derselben Ebene in gleichem Abstand von der Oszillatoreinheit angeordnet sind und die Oszillatoreinheit an der Schwerpunktposition der Abstandsmesser angeordnet ist.
Die Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Welle mehr als 780 nm und 3.000 µm oder weniger beträgt.
Die Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend einen arithmetischen Mechanismus, der die Dicke des Messziels aus folgendem berechnet: der Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle vom Messziel, dem Abstand vom Messziel, und dem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen dem Messziel und der Vorrichtung.
Die Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter umfassend einen arithmetischen Mechanismus, der eine Konzentration des Messziels aus folgendem berechnet: der Reflexionsintensität der elektromagnetischen Welle vom Messziel, dem Abstand vom Messziel, und dem Abweichungswinkel von der vertikal gegenüberstehenden Orientierung zwischen dem Messziel und der Vorrichtung.
Ein Verfahren zur Messung der Dicke eines Messziels unter Verwendung der Messvorrichtung nach Anspruch 12.
Ein Verfahren zur Messung der Konzentration eines Messobjekts unter Verwendung der Messvorrichtung nach Anspruch 13.