CN106662541A - 手持式测量仪及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于无损确定涉及工件(42)材料性能的材料测量值的移动式测量仪（10），具有壳体(12)，在该壳体内至少设有第一传感器装置(32)和第二传感器装置(60)、控制装置(28)、分析装置(30)以及给该测量仪供应能量的装置(22)。第一传感器装置（32）具有核磁共振传感器(32')，第二传感器装置具有基于介电方法和/或电阻方法的传感器(60')，其中通过分析由第一传感器装置（32）提供的测量信号来获得关于工件(42)材料性能尤其是存在于工件(42)内的湿度的信息，该信息设置用于第二传感器装置(60)的优化控制和/或由第二传感器装置(60)提供的测量信号优化分析。

Description

手持式测量仪及其操作方法
技术领域
本发明涉及用于无损确定涉及工件材料性能的材料测量值的移动式且尤其是手持式测量仪。
背景技术
由DE102008055196A1公开了一种发送和/或接收电磁高频信号的装置、尤其是用于雷达装置的具有至少一个平面辐射元件的超宽带传感器单元。该装置尤其可被用于墙壁湿度的探测和分级。
发明内容
根据本发明的移动式测量仪且尤其是手持式测量仪源于一种用于无损确定涉及工件材料性能的材料测量值且尤其是工件内的材料测量值的测量仪，它具有壳体，在该壳体内至少设有第一传感器装置、第二传感器装置、用于控制第一和/或第二传感器装置的控制装置、用于分析由第一和/或第二传感器装置提供的至少一个测量信号的分析装置以及测量仪供电装置。
根据本发明，第一传感器装置具有至少一个核磁共振传感器(NMR传感器)，而第二传感器装置具有至少一个基于介电方法和/或电阻方法的传感器，在此，通过分析由第一传感器装置提供的测量信号来获得关于工件材料性能的、尤其是存在于工件内的湿度的信息，该信息设置用于该第二传感器装置的优化控制和/或由该第二传感器装置提供的测量信号的优化分析。
工件尤其应该是指材料连贯部分。例如且非排他地，它在此可以是墙壁、地面、屋顶、顶楼、有机组织(尤其是身体部分)和/或陆地部分。所述材料例如尤其可以由木材、玻璃、塑料、混凝土、石材、砖瓦、石膏、金属、有机材料等构成。另外，原则上也可以尝试液体。
涉及工件材料性能的材料测量值以下尤其应该是通过使用测量仪来确定的材料表征信息。该信息最好是关于物理和/或化学参数或性能的定量说明，其尤其可借助特征值和/或数值描述。替代地或附加地，该材料测量值也可包含逻辑说明和/或对比说明。涉及工件材料性能的材料测量值例如尤其可以是指下述值，其涉及工件材料的密度、多孔性、浓度且尤其是工件材料内的其它材料的浓度、一种或多种材料的混合比、材料组成等。涉及工件材料性能的材料测量值也尤其优选可以表征存在于工件内的湿度。
手持式测量仪尤其应该是指该测量仪无需运输设备辅助地仅用两手且尤其用一手来运送，尤其也在测量过程中沿工件被移动。为此，手持式测量仪的质量尤其小于5公斤、有利地小于3公斤且尤其有利地小于1公斤。该测量仪最好可以具有手柄或手柄部，可以借此将测量仪移动到待检物体上方，尤其是移动到工件上方。
提出了该传感器装置、控制装置、分析装置以及测量仪供电装置的部件至少部分安装在测量仪壳体内。尤其是所述部件的整个体积超过50%、最好超过75%且尤其优选达到100%地安装在测量仪壳体内。通过这种方式，可以实现结构紧凑的且易单手操控的测量仪。另外，可以通过这种方式有利地保护这些部件以避免损伤和环境影响例如湿度和灰尘。
移动式测量仪具有用于控制第一和/或第二传感器装置的控制装置。控制装置尤其应该是指具有至少一个控制电路的装置，其具有用于与测量仪的其它部件通讯的机构、例如用于控制和调节第一和/或第二传感器装置的机构和/或用于数据处理的机构和/或让技术人员感到有意义的其它机构。尤其是该控制装置设置用于根据至少一个使用者输入和/或分析单元的分析结果调节测量仪的至少一个运行功能参数。“设置”尤其应该具体是指“编程”、“设计”和/或“配备”。物体设置用于某个功能尤其应该是指该物体在至少一个使用状态和/或运行状态下满足和/或执行一定功能或者被设计成满足功能。本发明控制装置的控制电路可以有利地是指与存储器单元以及与存储在存储器单元内的在控制过程中运行的驱动程序相关联的处理器单元。尤其是，该控制装置的这些电子元件可以安置在电路板(印刷电路板)上，最好以微控制器形式。另外，该控制装置尤其有利地可以设置用于控制该整个测量仪并允许其运行。为此，该控制装置设置用于与测量仪的其它部件尤其是第一和第二传感器装置、分析装置、输入装置和/或输出装置以及数据通讯接口通讯。
用于分析至少一个由第一和/或第二传感器装置提供的测量信号的分析装置应该是指至少一个装置，其具有用于接收测量信号的信息输入端、用于处理且尤其是分析所接收的测量信号的信息处理单元以及用于转送被处理的和/或被分析的测量信号的信息输出端。该分析单元有利地具有下述部件，其至少包含处理器、存储器和具有分析计算例行程序的运行程序。尤其是该分析装置的电子元件可以安置在电路板(印刷电路板)上，最好是在具有尤其优选呈微控制器形式的控制装置的共同电路板上。另外，该控制装置和分析装置尤其也优选能以单独部件形式构成。该分析装置设置用于分析由第一和/或第二传感器装置获得的测量信号并由此推导出至少一个涉及工件材料性能、尤其涉及存在于工件内的湿度的信息。
另外，该分析装置和/或控制装置可以具有存储的修正表和/或校准表，其允许解读和/或换算和/或内插和/或外插该分析结果以及尤其关于工件材料校准该测量仪。
测量仪供电装置设置用于为了投入使用以及在操作使用中给测量仪供应电能。该装置优选是与电流网无关的蓄电器，尤其是蓄电池、干电池、燃料电池、电容器、让技术人员感到有意义的其它蓄电器或者其组合/扩增。尤其是具有电池化学的蓄电池优选适用于给测量仪供电，其提供高的功率密度和/或能量密度，现在包含例如锂电池化学和锂离子电池化学的蓄电池、尤其是磷酸铁锂蓄电池、锂锰氧化物蓄电池、锂镍钴锰氧化物蓄电池、过度锂化的锂镍钴锰氧化物蓄电池、锂硫蓄电池、锂聚合物蓄电池和锂氧化物蓄电池。供电装置优选具有可分离的形状配合连接接口和/或传力配合连接接口。与此相关，可分离应该尤其是指可无损分离。因此，该供电装置最好可取下且可更换地安置在测量仪上。可取下的供电装置可以尤其优选地在测量仪之内和/或之外又被供应来自电流网的电能和充电。
根据本发明，测量仪的第一传感器装置具有至少一个核磁共振传感器，其至少设置用于获得关于工件材料性能、尤其关于存在于工件内的湿度的第一信息且尤其是用于确定工件的湿度测量值、尤其用于确定工件内的湿度测量值。核磁共振传感器的工作方式基于核物理作用，此时，尤其是工件内的材料试样的原子核在磁场中吸收和发出电磁交变场。此时，核磁共振基于材料试样内的原子核的核自旋围绕恒定的且尤其是静态的第一磁场的磁场线的进动(拉莫进动)。尤其是，材料试样内的原子核核自旋通过第一磁场被对准方向。如果呈第二电磁场且尤其是交变场如脉冲磁场形式的能量被入射至原子核，其随核自旋的拉莫进动而共振(能量子)，则原子核可通过吸收能量改变其相对于第一磁场的自旋的取向。入射的第二磁场因此用于激励核自旋，其在接收能量情况下改变其核自旋状态。等同地，能量子发射因所激励的核自旋返回另一较低能量水平而造成发出电磁交变场，它可以借助用于探测磁场变化的装置尤其是天线和/或线圈来观察。
核磁共振传感器有利地允许该工件内的材料试样的原子核借助电磁交变场被激励以及因为核磁共振作用产生输出信号。当适当选择核磁共振传感器的工作参数时，可以借助应答信号的振幅和/或弛豫时间直接推导出被检体积内的元素种类量且尤其是氢原子量，由此可以分析关于工件材料性能、尤其关于存在于工件内的湿度的信息。可以有利地通过这种方式尤其确定工件材料的绝对湿度测量值。
原子核激励尤其应该是指入射的电磁场且尤其是交变场的能量造成原子核的核自旋的变化。另外，以下假定尤其是可变的磁场与电场耦联(见马克斯维尔公式)，因而电场与磁场之间无差别。对于激起核磁共振作用重要的尤其是通过入射电磁辐射所传输的能量。所述能量可有利地借助脉冲电磁场来传输。
“工件材料性”能应该如上所述尤其是指至少部分表征材料的性能，其通过采用测量仪来确定。它在此最好是工件材料和/或工件所含的其它材料的物理性能和/或化学性能。为了说明本发明的优点，以下基本上举例地提出检查工件内的湿度。显然，相关原理也套用至其它的材料性能例如尤其是密度、多孔性、浓度尤其是工件材料内的其它材料的浓度、一种或多种材料的混合比、材料组成等。在此意义上，以下所用术语“湿度”也可以由任何其它的描述工件材料性能的术语且尤其是上述术语如密度、多孔性、浓度、混合比、组成等替代。
借助核磁共振传感器确定尤其在工件内的工件湿度测量值工件尤其应该是指从获得的核磁共振测量数据中推导出说明，其尤其涉及相对的和/或绝对的含水量和/或伸入工件的湿度梯度和/或构成湿度的水的结合状态和/或构成湿度的水的时间动态过程。移动式测量仪尤其有利地允许确定尤其在工件内的工件湿度测量值，而没有损坏工件。尤其是，测量方法是非损坏的尤其非接触的测量方法，即湿度测量值在本发明测量仪的一个实施方式中也可以在测量仪根本未接触待测试样且或许也没有接触待检工件的情况下获得。该测量仪且尤其是其所包含的核磁共振传感器紧邻工件表面就位允许深入工件达到几厘米材料深度地确定湿度测量值。核磁共振传感器可尤其有利地通过这种方式在达到材料深度的可接近测量区内绝对确定湿度分布、尤其是工件材料内的湿度梯度。可实现的测量深度尤其由核磁共振传感器的物理参数限制。
为了确定涉及工件材料性能的材料测量值且尤其是湿度测量值，可以规定测量仪的校准且尤其是传感器装置的校准。关于湿度确定的例子，例如可以执行对单纯水样品(如充有水的玻璃)的校准测量，其在接通测量仪之后来进行，以确定最大湿度(对应于100%)和进而执行测量仪校准。所有随后测量尤其是对待检工件的测量借助与校准测量相关地被分析。另外，当借助传感器装置被检测的体积是已知时，可以分析绝对湿度以及体积参数尤其是浓度、体积百分比信息等。
另外，可有利地确定例如涉及工件材料的组成、层厚和/或盐含量的其它信息。
另外，根据本发明，该测量仪具有第二传感器装置，其包含至少一个基于介电方法和/或电阻方法的传感器。第二传感器装置有利地允许借助发射和/或接收和/或测量深入工件的电磁场、尤其是发射和/或接收和/或测量深入工件的高频信号来无损确定涉及工件材料性能尤其是工件湿度的第二信息。
该第二传感器装置允许除了由第一传感器装置确定的信息外还确定其它的并非必要的冗余信息。根据本发明，可在采用两个传感器装置情况下获得互补的即涉及工件不同材料性能的信息和/或涉及工件相同材料性能的信息。
本发明提议，通过分析至少一个由第一传感器装置提供的测量信号来获得关于工件材料性能、尤其是存在于工件内的湿度的信息，该信息设置用于优化控制该第二传感器装置和/或优化分析由第二传感器装置提供的测量信号。因此，尤其有利地可以将在采用核磁共振传感器情况下获得的测量结果即尤其是绝对湿度测量值和/或在核磁共振传感器测量范围(测量深度)内的湿度梯度用于第二传感器装置的优化控制和/或由第二传感器装置提供的测量信号的优化分析。
“第二传感器装置的优化控制”尤其应该是指涉及工件材料性能的第一信息被用于影响、有利地改善和/或优化且尤其有利地校准用于控制第二传感器装置的控制装置的至少一个特征参数和/或控制参数，其目的是利用第二传感器装置执行适配于工件状况的且因而改善和/或更精确的测量。有利地而非排他地，这些控制参数和特征参数涉及用于运行第二传感器装置的物理参数和/或技术参数例如电压、电流强度、脉冲持续时间、功率、射出方向等。
“由第二传感器装置提供的测量信号的优化分析”尤其应该是指涉及工件材料性能的第一信息被用于影响、有利地改善和/或优化、尤其有利地校准分析装置的至少一个分析例行程序和/或分析过程，其目的是实现由第二传感器装置提供的测量信号的适配于工件状况且因而改善和/或更精确的分析。优化分析尤其有利地允许与用第一传感器装置确定的涉及工件材料性能尤其是工件湿度的信息且尤其是例如绝对湿度测量值和/或深入工件的湿度梯度相关地设定用第二传感器装置确定的涉及材料性能尤其是湿度的信息且尤其是例如相对湿度测量值。通过这种方式，可以尤其有利地执行第二传感器装置的测量信号的校准和/或该测量信号的分析的校准。
在本发明测量仪的一个有利实施方式中，第二传感器装置具有来自以下组的至少一个传感器，即电容传感器、微波传感器、超声波传感器、电阻传感器、导电性传感器和/或雷达传感器且尤其是超宽带雷达传感器和/或宽带脉冲雷达传感器。
关于湿度的例子，可以基于电阻测量方法例如借助在两个被压入工件的尖之间的传导性测量实现近表面确定尤其是相对的湿度测量值。替代地和/或附加地，可以基于电容测量方法通过压靠工件的电极例如获得工件材料近表面的介电常数。
借助至少一个天线被射入工件中且其材料内部反射和/或散射被接收的雷达波和/或微波的使用有利地允许在尤其相比于核磁共振测量法或导电性测量法明显更大的测量深度处确定涉及工件材料性能的材料测量值。
因此，雷达波和/或微波的使用也有利地允许在尤其相比于核磁共振测量方法或传导性测量方法在明显更大的测量深度确定工件介电常数。该测量方法也允许尤其在工件内的工件湿度测量值的未经校准的尤其是相对测量。尤其可针对达到10厘米、有利地达到15厘米且尤其有利地超过15厘米的材料深度实现相对湿度测量。
尤其有利地可以采用雷达传感器用于分辨深度的测量。
尤其只有当干介电常数εT即干透的工件材料的介电常数是已知的且因而被测的湿度测量值与干介电常数εT相关联且可以计算出水的相应质量含量时，才可实现在此测量方法中的绝对湿度测量。
尤其有利地可将在采用核磁共振传感器情况下获得的测量结果即尤其在核磁共振传感器测量范围(测量深度)内的绝对湿度测量值和/或湿度梯度用于优化控制第二传感器装置和/或优化分析由第二传感器装置提供的测量信号。
用核磁共振传感器确定的湿度测量值且尤其是绝对湿度测量值和/或伸入工件的湿度梯度可以有助于确定工件材料的干介电常数εT，因而可以被用作用于第二传感器装置例如雷达传感器的计算基础。尤其可以规定，单独由核磁共振传感器的测量信号确定干介电常数εT，或者在借助第二传感器的测量信号情况下。通过这种方式，可以尤其有利地获得绝对湿度测量值至深入工件的明显较大的材料深度，并且测量仪的测量范围被显著扩大。可以通过这种方式尤其针对达到10厘米、有利地达到15厘米且尤其有利地超过15厘米的材料深度实现绝对湿度测量。
在移动式测量仪的一个有利实施方式中，移动式测量仪的核磁共振传感器具有用于产生第一磁场尤其是具有规定的场梯度的第一磁场的第一装置、用于产生第二磁场的第二装置且尤其是高频线圈和/或天线，第二磁场与第一磁场重叠，其中该控制装置具有用于控制第二装置的至少一个控制单元，该控制单元尤其设置用于改变第二磁场且尤其是产生脉冲串。
由第一装置产生的第一磁场用于存在于工件材料内的原子核的核自旋的在下述意义上的取向，核自旋因其磁核自旋力矩而对准磁场的磁场线，以便尤其预报磁场的磁场线。核自旋激励因呈由第二装置所产生的电磁场且尤其是电磁交变场如脉冲磁场形式的能量射入实现。
用于产生尤其具有规定场梯度的第一磁场的第一装置尤其可以指像永磁体、电磁体、线圈装置这样的装置。由第一装置产生的磁场一般用B0标示。
用于产生第二磁场的第二装置原则上可以是指相同的机构，但第二装置有利地借助高频线圈和/或天线来实现。该高频线圈尤其有利地以兆赫级频率工作。该频率尤其低于900兆赫，最好低于200兆赫，尤其优选低于50兆赫。
用于控制第二装置的即用于控制最好是高频线圈的控制单元允许产生第二磁场的脉冲串，从而可以在时间上且与位置相关地改变由第二装置产生的第二磁场。借助脉冲串，可以尤其有利地通过电磁交变场激励存在于待检工件内的材料原子核的核自旋，以便吸收和发出能量子且尤其是共振。
在本发明测量仪的一个有利实施方式中，该核磁共振传感器具有用于探测磁场变化的装置且尤其是用于探测磁场变化的接收线圈，其允许借助由核自旋松弛造成的磁场变化推断出材料专属的特征参数。
可以有利地利用用于探测磁场变化的装置来发现存在于工件内且被激励的原子核核自旋的因第一和/或第二磁场的影响而产生的核磁共振作用。发出电磁场的原子核核自旋的反转可以尤其有利地借助接收线圈以由磁场变化感生的电压和/或感生电流的形式来探测。该电压和/或电流可以被转送至分析装置以分析核自旋信号。
在本发明测量仪的一个替代实施方式中，接收线圈也可以通过用于产生第二磁场的第二装置的高频线圈来实现。在此情况下，原子核的核磁共振可以如此变得引人注目，核自旋反转和随后发出电磁场在线圈内感生出电压(等同于电流)，该电压与所加的交变电压重叠，从而可以发现对高频线圈运行所需要的功率的影响。
在本发明测量仪的一个有利实施方式中，由核磁共振传感器的第一装置产生的第一磁场基本平行于测量仪的第一壳体侧面取向，由第二装置产生的磁场基本垂直于第一磁场取向。
第一壳体侧面是该壳体的基本平面的外壁，该外壁将测量仪相对于其环境分界开。尤其是该第一壳体侧面在测量仪使用时朝向待检工件且尤其背对操作者。
第一磁场的取向可以通过一个永磁体的至少两个永磁体极(北、南)来产生，尤其当两极按照北-南取向平行于第一壳体侧面且位于其附近时。这种布置尤其可以在结构上简单地通过使用马蹄形磁铁来实现。
存在于材料试样内的原子核的核自旋方向对准所用的第一磁场尤其具有超过0.1特斯拉、最好超过1.5特斯拉且尤其优选超过5特斯拉的磁场强度。尤其是，强永磁体适用于产生该磁场，例如由铁氧体或最好作为铁钴镍合金或尤其优选作为钕铁硼合金或钐钴合金制造。
或者，第一磁场的磁场取向可以通过至少两个永磁体实现，它们垂直于测量仪第一壳体侧面的表面地反并联、尤其在壳体内且在第一壳体侧面附近取向。从第一永磁体的北极延伸至第二永磁体的南极的磁场线可以在这两个永磁体相互间隔对准时被视为基本平行于测量仪的第一壳体表面。尤其是，“基本平行于”应该是指存在第一区域，在第一区域中，描绘第一磁场的磁场线能被视为几乎平行。尤其在此第一区域内，磁场线相对于理论平行的偏差小于20度，优选小于10度，尤其优选小于5度。
基本垂直于第一磁场延伸的第二磁场可以在一个特别有利的实施方式中用线圈和/或天线、尤其是用高频线圈来产生。该线圈为此尤其在一个平面内平行地且紧邻第一壳体侧面表面地最好设置在壳体内或者也外设在壳体上或壳体壁内。由流过电流的线圈产生的磁场的磁场线在线圈附近垂直于线圈平面延伸。在此，“基本垂直于第一磁场”应该是指存在这样的第二区域，在第二区域中，描绘第二磁场的磁场线可被视为几乎垂直于第一磁场的磁场线。尤其是，第一和第二磁场的磁场线从垂直线的角度偏差小于20度、有利地小于10度且尤其有利地小于5度。所述第一和第二区域尤其有利地重合。
第一磁场的磁场取向也可以通过两个平行于第一壳体侧面且共线设置的永磁体来获得，即按照北-南/北-南顺序，其中在两个永磁体之间有一个高频线圈，其绕组平面相对于永磁体延伸方向共线且平行于第一壳体侧面。所述布置此时也就位在第一壳体侧面附近。
通过适当地将用于产生磁场的装置定位在第一壳体侧面附近，有利地做到了两个磁场重叠的区域至少部分位于测量仪壳体外，从而允许磁场侵入待检工件中。
在一个替代实施方式中，由核磁共振传感器的第一装置产生的第一磁场基本垂直于测量仪的第一壳体侧面取向，而由第二装置产生的第二磁场基本垂直于第一磁场取向。
在移动式测量仪的一个有利实施方式中，核磁共振传感器的用于产生第二磁场的第二装置且尤其是高频线圈可更换地实现。
“可更换”尤其应该是指该高频线圈具有可分离的形状配合连接接口和/或传力配合连接接口，线圈借此可以无损地与测量仪分离，尤其可由最终使用者更换。因此，该线圈优选可取下和可更换地安装在测量仪上。为了实现可换性，测量仪尤其可以在第一壳体侧面具有至核磁共振传感器的第二装置的入口。
通过这种方式可以实现具有不同特性尤其是绕组数、几何形状以及线径的线圈的无损更换和随后使用。可以通过适当选择该线圈来改变由第二装置产生的磁场，并且适应所需要的工作条件且尤其是待检工件的材料。另外可以做到第一和第二磁场重叠的区域的位置移动和/或其几何形状改变。
在移动式测量仪的一个有利实施方式中，核磁共振传感器的磁场限定核磁共振传感器的第一敏感区且尤其是层状区，其基本上与第一壳体侧面平行间隔地在测量仪壳体外延伸。
第一敏感区尤其位于第一和第二磁场的重合区中。根据入射电磁场的频率(拉莫频率)和第一磁场的静磁场强度，第一敏感区在理想情况下由下述面限定，在该面上该第一磁场的磁场强度是恒定的且尤其具有规定值。实际上，该面因为并不准确的即非离散的频率而实际上并非层状的。因为这些磁场线还并非精确平行延伸，故第一敏感区因而可以沿磁场线是弯曲的和/或非均匀的，尤其是就其层延伸尺寸而言是不均匀的。
通过这种方式尤其有利地可以做到借助将移动式测量仪就位在工件表面使磁场深入工件且使核磁共振传感器的第一敏感区位于工件内，其中测量仪的第一壳体侧面紧邻待检工件的表面就位。
在测量仪的一个替代的和/或附加的实施方式中，传感器装置可如此运行，该敏感区在壳体内位于两个磁场的重合区内，尤其位于核磁共振传感器内部，优选居中位于两个界定第一磁场的永磁体磁极之间。通过这种方式，可以结构简单地实现下述测量仪，待测材料试样可被装入其中。例如，材料试样可以通过这种方式借助试样管经测量仪第一壳体侧面中的开口被装入测量仪，即它们居中位于限定第一磁场的永磁体两极之间且因而在核磁共振传感器的敏感区内。尤其有利地可以规定，可以在敏感区的不同布置之间、尤其在敏感区就位在测量仪壳体之内和之外之间转换。这样的转换可以有利地以机械方式(例如通过用于在测量仪内产生第一或第二磁场的第一和/或第二装置的屏蔽和/或换位)或电子方式(例如通过改变高频线圈内的频率)来实现。
当由第一敏感区所限定的体积即测量中待检的工件材料体积是已知时，可以分析绝对值以及尤其是涉及材料性能的材料测量值且尤其是湿度测量值例如浓度、体积百分比信息等的体积参数。由第一敏感区限定的体积可以有利地由结构决定和/或通过设备测量而已知。
还提出，该核磁共振传感器的第一敏感区可以沿测量仪第一壳体侧面的垂直线在壳体外移动，尤其是以机械方式和/或电子方式移动，有利地移动1厘米，尤其有利地移动2厘米，尤其移动3厘米。
在此，第一敏感区的位移可以有利地通过借助线圈(所谓匀场线圈)或(可移动的)磁屏蔽机构改变磁场如通过改变其形状和/或均匀性、尤其有利地也通过改变高频线圈频率以及通过测量仪壳体内机械移动该核磁共振传感器来获得。因而，第一敏感区可以在测量仪恒定定位情况下如此在工件内移动，即可以通过简单且很经济的方式实现分辨深度的测量例如深度轮廓和/或深入工件的湿度测量值的梯度的测量。
在本发明测量仪的一个有利实施方式中，第二传感器装置具有第二敏感区，其基本上关于测量仪第一壳体侧面的垂直线对称地沿该垂直线延伸。
第二敏感区尤其应该是指延伸方向、空间角度或空间体积，在此该第二传感器装置具有最大敏感度。在雷达传感器情况下，该延伸方向例如是电磁射线的主射出方向(空间角度)。在设置成在不同空间角度下在不同的工作状态中具有最大敏感度的传感器装置情况下，“第二敏感区”应该有利地是指各自空间角度或平均空间角度。
因此可以有利地做到测量仪的第一和第二传感器装置具有尤其是相同的主测量方向，其基本平行于第一壳体侧面的垂直线。于是，主测量方向尤其应该是指直线，第一传感器装置的第一敏感区可以沿该直线移动，第二传感器装置的第二敏感区可以基本沿该直线延伸。因此，可以根据本发明做到材料性能且尤其是湿度借助第一和第二传感器装置的测量所依据的工件内材料状况对于利用第一传感器装置的测量以及利用第二传感器装置的测量是相似的，尤其是相同的。由该敏感区限定的工件体积交叉。
在本发明测量仪的一个替代实施方式中，第二传感器装置具有替代的第二敏感区，其基本上沿平行于测量仪第一壳体侧面的垂直线的直线延伸。
在此实施方式中，由第一和第二传感器装置的敏感区限定的工件体积不一定相交。
在本发明测量仪的一个有利实施方式中设有允许影响第一和/或第二敏感区的延伸方向和/或均匀性和/或几何形状的多个机构。
所述机构尤其可以是指例如产生电磁场的电极和/或线圈(所谓匀场线圈)，借此产生修正场和/或重叠场，其允许以期望的有利程度影响且尤其是均匀化第一和/或第二敏感区的延伸方向和/或均匀性和/或几何形状。
敏感区的均匀化尤其应该是指描绘电磁场的场线及其局部电场强度或磁场强度仅遇到轻微变化或理想地没有遇到变化，尤其不具有场畸变。
另外，可以利用这些机构获得敏感区的几何形状变形，例如根据敏感区聚焦或散焦的缩小或扩大。
还提出设有多个屏蔽机构，它们允许将传感器装置的相互干扰影响减至最低程度。
尤其可以由铁磁性材料和/或Mu金属和/或导电元件构成的电磁屏蔽机构允许影响第一和/或第二传感器装置的电磁场的场线走向并且能有利地被用于实现传感器装置相互间的有效屏蔽。磁屏蔽机构尤其有利地可以被用于至少部分将核磁共振传感器所用的磁场与其它干扰影响尤其是第二传感器装置的电磁辐射屏蔽开，反之亦然。另外，可以有利地相对于测量仪内部传感器装置的电磁射线至少部分屏蔽移动式测量仪的部件。
Mu金属(也称为μ金属)是指具有高透磁性的软磁合金，其可被用于屏蔽磁场。
另外，这样的屏蔽机构也可以属于下述机构，其允许影响第一和/或第二敏感区的延伸方向和/或均匀性和/或几何形状。
提出了在移动式测量仪的一个有利实施方式中该分析装置设计用于分析由第一和/或第二传感器装置提供的测量信号，尤其是相对的和/或绝对的含水量和/或工件内的湿度梯度和/或构成湿度的水的结合状态和/或构成湿度的水的时间动态过程和/或其它结构工程相关的参数尤其是工件材料的盐含量、组成、密度、非均匀性以及孔隙度。
该分析装置尤其有利地设计用于分析由第一传感器装置提供的测量信号，通过确定工件内的1H原子数量来至少分析相对的和/或绝对的含水量和/或深入工件的湿度梯度和/或构成湿度的水的结合状态和/或构成湿度的水的时间动态过程和/或其它结构工程相关参数尤其是工件材料的盐含量、组成和/或多孔性。
因此，根据本发明，移动式测量仪可以被用来包括利用核磁共振传感器在对应于测量深度的近表面区内的湿度相关地表征工件。关于相对的和/或绝对的含水量以及关于深入工件的湿度梯度的说明允许工件的尤其关于可加工性、干燥度、发霉危险、强度、承载能力等的可靠分析。尤其是关于工件湿度所获得的信息可以被用于确定工件材料的干介电常数εT。干介电常数εT的信息可以根据本发明被用来优化控制第二传感器装置和/或优化分析由第二传感器装置提供的测量信号。
对构成湿度的水的结合状态说明还允许确定湿度是否是游离水、毛细水、物理吸收水或化学吸收水、结晶水等。可以由此进一步推导出可能的干燥状况和/或干燥结果。
通过记录并分析构成湿度的水的时间动态过程，像水且尤其是材料内的水前锋的迁移、对流以及移动这样的过程被检测。可以由此推导出可能的干燥状况或湿透状况和/或干燥结果。
可利用移动式测量仪的分析装置在使用由核磁共振传感器提供的测量信号情况下被分析的其它结构工程相关参数尤其包含工件材料的盐含量、组成和/或混合比以及其密度和/或多孔性，但也包含让技术人员感到有意义的其它参数。
另外，该分析装置尤其有利地设计用于分析由第二传感器装置提供的测量信号，尤其是分析且尤其是分辨深度地分析工件材料的相对湿度测量值。
根据本发明，由此允许在采用深入工件的电磁场的情况下例如在使用雷达波和/或微波时在尤其相比于核磁共振测量方法以明显更大的测量深度确定工件的介电常数。
在使用核磁共振传感器情况下获得的测量结果即在核磁共振传感器测量区域内的尤其是绝对的湿度测量值和/或湿度梯度可以尤其有利地被用于优化控制该第二传感器装置和/或优化分析由该第二传感器装置提供的测量信号。
另外提出，该测量仪的控制装置具有下述操作模式，在该操作模式中可以通过使用者输入来说明关于工件的数据和/或将其提供给测量仪。
操作模式尤其应该是指称信息处理、信息输出或信息输入，与此相关地该控制装置采用运行程序、调节例行程序、控制例行程序、分析例行程序和/或计算例行程序。
对工件的说明例如可以涉及工件材料、其物理性能或化学性能以及任何让技术人员感到有意义的其它技术条件。
针对一个有利的实施方式而提出，该测量仪的控制装置具有下述操作模式，在该操作模式中规定了该输出装置的输出参数和/或可将其提供给测量仪。
输出参数应该是指所有涉及输出的技术条件，尤其是让使用者感兴趣的特征参数、输出形式(例如以数字、图形、图表、换算等同参数形式)、换算可能性、误差显示、修正系数等。
在本发明测量仪的一个有利实施方式中，设有用于输入工作参数的输入装置，尤其是设置在测量仪的第二壳体侧面中的输入装置。
输入装置应该尤其是指这样的机构，其设置用于从例如呈用户接口形式的测量仪操作者和/或其它设备通过声音、光学、手势辅助的和/或触感的输入接收至少一个信息并转送至测量仪的控制装置。例如该输入装置可以由操作件、键盘、显示器尤其是触屏、语音输入模块、手势识别单元和/或定位装置(如鼠标)构成。另外，该输入装置也可以附加设置在该测量仪外，例如呈外部数据设备如智能手机、平板电脑、电脑或者呈让技术人员感到有意义的其它外部数据设备形式，其通过数据通讯接口与测量仪的控制装置相连。后者情况在外部数据设备允许和/或支持测量仪扩展功能性例如建立多维图表或具有湿度测量值的平面图时是尤其有利的。
工作参数表示尤其是用于其控制的所有所需的和/或有意义的测量仪工作参数以及涉及测量结果分析的参数。
壳体侧面尤其是指相对于其环境将测量仪分界开的壳体外壁。“设置于壳体侧面中”应该是指输入装置和/或输出装置安置、安装或以其它方式固定在第二壳体侧面的表面中。尤其是壳体本身也可以是该输入装置或输出装置的组成部分。
第二壳体侧面有利地在测量仪使用时朝向使用者。
在移动式测量仪的一个有利实施方式中设有用于输出工作参数和/或分析结果的输出装置，尤其是设置在测量仪的第二壳体侧面中的输出装置。
输出装置应该至少是指下述机构，其设置用于以声音、光学和/或触觉方式向操作者发出至少一个变化的信息。这例如可以借助显示器、触屏、声调信号、工作参数改变、振动传感器和/或LED显示器来实现。尤其是也可以将待发出信息如分析结果和/或涉及测量仪工作状态的信息发送给机器控制装置，尤其也发送给传感器装置的控制装置和/或尤其为了增强使用者舒适性而发送给数据处理系统。后者包括至少输出信息给外部设备如智能手机、平板电脑、电脑以及让技术人员感到有意义的其它外部数据设备，其通过数据通讯接口与测量仪的分析装置相连。
因此，该输入装置和输出装置都可以有利地直接安装在移动式测量仪的壳体内和/或移出且例如通过外部装置来实现。后一种实现可能性明确包含通过连线的和/或无线的外部系统如遥控装置、计算机控制装置、平板电脑和/或其它移动设备如移动电话、智能手机等的测量结果的控制、分析和输出。
在本发明的移动式测量仪的一个尤其有利的实施方式中，容纳所述输入装置和/或输出装置的第二壳体侧面与测量仪的第一壳体侧面对置且尤其布置在仪器背侧。
通过这种方式可以有利地做到该测量仪在以所述敏感区指向工件、尤其以第一壳体侧面邻接该工件定位时可通过在测量仪第二壳体侧面上所容纳的输入装置和/或输出装置来操作或者测量结果可被读取。
在本发明的移动式测量仪的另一有利实施方式中，设有用于测定尤其关于工件的测量仪的至少一个瞬间位置和/或取向的位置确定装置。
该位置确定装置可以为此尤其具有来自以下传感器组的一个或多个传感器，其至少包含倾斜度传感器、角度传感器、距离传感器、平移传感器、加速度传感器以及转速敏感型传感器。另外，位置确定也可以利用让技术人员感到有意义的其它机构来实现。
例如该位置确定装置可以在使用滚动体、尤其在使用安置在测量仪壳体上的轮的情况下实现，所述轮在测量仪相对于工件移动时记录位置变化。因为在测量仪与工件之间的距离最好应被尽量减小以增大磁场进入工件的透入深度，该位置确定装置尤其也优选能以光学位移传感器形式设置，其安置在使用测量仪时朝向待检工件的壳体侧面中。
还提出用于分析由第一和/或第二传感器装置提供的测量信号的分析装置被设计用于根据尤其关于工件的测量仪的位置和/或取向分析第一和/或第二传感器装置的测量信号。
因此可以有利地做到被分析的参数能与工件上的测量仪位置相关联。另外，可以通过连续测量工件来建立和/或分析多维矩阵或图表，在其中掌握了关于尤其涉及工件的测量仪的位置和/或取向的测量结果。这尤其有利地可以被用于产生呈工件图表尤其是多维图表形式的所分析的测量信号的显示。
在移动式测量仪的另一个有利实施方式中，设有至少一个用于存储测量结果和/或工作参数的存储器装置。
该存储器装置可以在外和内电子存储器且尤其是数字存储器上包括所有信息，尤其还有存储器芯片如USB棒、记忆棒、存储插件板等。
另外提出，本发明测量仪的控制装置和/或分析装置具有尤其用于无线通讯的数据通讯接口，借此能发出和接收测量仪的测量结果和/或工作参数。
数据通讯接口优选采用用于传输电子数据且尤其是数字数据的标准化通讯协议。该数据通讯接口有利地包括无线接口，尤其是例如WLAN接口、蓝牙接口、红外接口、NFC接口、RFID接口或让技术人员感到有意义的其它无线接口。或者，该数据通讯接口也可以具有电缆相连的适配器如USB适配器或者微型USB适配器。
可以有利地借助数据通讯接口将测量结果和/或工作参数从测量仪发送给外部数据设备如智能手机、平板电脑、电脑、打印机或让技术人员感到有意义的其它外部设备，或者由其接收。借助本发明的实施方式，可以有利地实现数据传输，该数据可以被用于进一步分析用测量仪获得的测量信号。另外，可以有利实现和绑定各种各样的附加功能，其尤其也需要与智能手机(尤其通过编程应用)或类似便携式数据设备的直接通讯。它们例如可以包含自动绘图功能、固件更新、数据再处理、数据编排、用其它仪器的数据调准等。
在本发明测量仪的另一个实施方式中，该传感器装置具有至少另一个选自以下传感器组的传感器，该组至少包括感应传感器、电容传感器、超声波传感器、温度传感器、湿度传感器、辐射传感器、倾斜度传感器、角度传感器、磁场传感器、加速度传感器以及转速敏感型传感器。
通过这种方式，可以实现将相似的和/或互补的测量仪器进一步集成到本发明的测量仪中。例如该核磁共振传感器可以尤其有利地被扩充感应传感器和/或电容敏感传感器。其它传感器的信号也最好被用于分析由传感器装置提供的测量信号的分析装置分析。各种传感器的分析结果可以有利地相互关联，尤其是借助其它传感器获得的测量值可被用于修正和/或优化和/或校准由该核磁共振传感器和/或由第二传感器装置确定的测量结果。或者，另一测量结果的输出也可以作为补充测量值和/或互补值借助输出装置来发生。例如可以借助附加集成的空气湿度和空气温度传感器来预报该工件在一定环境条件(温度和空气湿度)下的干燥时间。
提出一种用于借助移动式测量仪尤其是手持式测量仪无损确定尤其在工件内的涉及工件材料性能的材料测量值的本发明方法，其中，借助至少第一传感器装置且尤其是核磁共振传感器来获得关于工件材料性能尤其是存在于工件内的湿度的至少第一信息，其特征是，至少另一个尤其基于介电方法和/或电阻方法的传感器装置被用于获得关于工件材料性能尤其是存在于工件内的湿度的至少第二信息，其中第一信息被用于优化控制该第二传感器装置和/或优化分析由第二传感器装置提供的测量信号。
在本发明方法的一个有利实施方式中，由所述第一传感器装置获得的第一信息被用于校准该第二传感器装置和/或校准由第二传感器装置提供的测量信号。
在本发明方法的一个有利实施方式中，借助第一传感器装置关于存在于工件内的湿度所获得的信息至少被用于确定工件的干介电常数εT。
在本发明方法的一个有利实施方式中，利用所述第一和第二传感器装置并行和/或近似并行和/或依序来测量。
在本发明方法的一个有利实施方式中，第二传感器装置利用至少一个基于介电方法和/或电阻方法的传感器尤其是电容传感器、微波传感器、超声波传感器、电阻传感器、传导性传感器和/或雷达传感器尤其是超宽带雷达传感器和/或宽带脉冲雷达传感器。
该方法尤其允许确定至少一个涉及工件材料性能的材料测量值且尤其是湿度测量值、尤其是在工件内的湿度测量值，其中该方法的特点是以下主要步骤：
•在工件内借助尤其设置于测量仪内的第一装置产生第一磁场，
•在工件内借助测量仪的第二装置且尤其是高频线圈产生高频脉冲，
•尤其借助在接收线圈中感生的电流和/或感生电压检测至少源自工件内的核自旋激励的测量信号的振幅和/或弛豫时间，
•从测量信号尤其是在接收脉冲内感生的电流和/或在接收线圈中感生的电压中提取拉莫频率，
•从核磁共振传感器的测量信号中确定涉及工件材料性能的材料测量值的尤其是涉及工件湿度的信息，尤其确定深入工件的湿度测量值的绝对湿度测量值和/或梯度轮廓，
•利用所述信息来确定工件的干介电常数，
•借助第二传感器装置尤其是雷达信号和/或微波信号产生尤其进入工件的电磁信号，
•探测反射的电磁信号，
•尤其深入工件分辨深度地分析尤其是相对湿度测量值，
•借助用第一传感器装置获得的涉及工件湿度的信息优化第二传感器装置的控制和/或优化由第二传感器装置提供的测量信号的分析。
附图说明
在以下说明中结合附图所示的实施例来详述本发明。附图、说明书和权利要求书包含许多特征组合。技术人员也能适当地单独考虑这些特征并组成有意义的其它组合。在附图中的相同的或相似的附图标记表示相同的或相似的零部件，其中：
图1是根据本发明的移动式测量仪的实施方式的立体示意图，
图2是本发明测量仪的同一实施方式的第二壳体侧面的视图，
图3是本发明测量仪的同一实施方式的示意侧视图，
图4是构成第一和第二传感器装置的部件以及由此产生的电磁场的实施方式的简化示意图，
图5是本发明测量仪的测量方法的示意图。
具体实施方式
图1和图2以立体图或简化示意俯视图示出本发明的手持式测量仪10的一个实施例的两个视图。
举例说明的手持式测量仪10具有壳体12、适于通断该手持式测量仪、启动和配置测量过程并输入工作参数的呈操作件14形式的输入装置以及呈显示器16形式的用于输出工作参数和/或分析结果的输出装置。手持式测量仪10具有手柄18用于运输机器操控。手柄18、操作件14及显示器16位于测量仪10的第二壳体侧面20上，该第二壳体侧面在测量仪使用时通常朝向使用者。
为了给手持式测量仪10供电，该仪器在在仪器背侧与第二壳体侧面20相对的第一壳体侧面40(以下也称为测量仪背面)上具有凹空部，其最好设置用于容纳与电流网无关的蓄电器22尤其是电池或充电蓄电池。举例提出的仪器具备锂离子蓄电池，其高能量功率密度有利地适用于测量仪供电。在一个替代实施方式中，蓄电器22也可以被安装在测量仪10的手柄18内。供电装置优选具有可分离的形状配合连接接口和/或传力配合连接接口，从而蓄电器22(一般也有多个)可取出更换地布置。另外，蓄电器22可以在测量仪之内和/或之外由电流网供电和充电。
该手持式测量仪的位置确定装置在此实施例中包括四个轮24，手持式测量仪10可借此沿工件42的表面44移动(见图3)。对轮24的转动敏感的传感器测量测量仪10的运动以及所走过的距离，因此允许调设与测量仪位置相关的且尤其是涉及工件42的测量结果。在测量仪10的一个替代实施方式中，该位置确定装置可以代替轮地具有光学位移传感器。为了更精确确定位置，附加地还可以设有其它传感器且尤其是倾斜度传感器、角度传感器、平移传感器、加速度传感器以及转速敏感型传感器。在手持式测量仪10安放在待测工件42的表面44例如墙壁或者混凝土地面之后，确定因仪器在工件上移动而造成的手持式测量仪位置变化。该位置数据被转送至分析装置30以便进一步分析。尤其有利地可以借助与位置相关的工件测量和分析产生多维的测量结果显示，例如尤其呈图表和/或伪三维显示的形式。
在支承件26尤其是壳体12内的系统电路板或印刷电路板上安装有测量仪10的其它部件，尤其是具有核磁共振传感器32'的第一传感器装置32、具有超宽带雷达传感器60'的第二传感器装置60、用于控制第一和第二传感器装置的控制装置28、用于分析至少一个由第一和/或第二传感器装置提供的测量信号的分析装置30以及与该控制装置和/或分析装置相连的数据通讯接口54(尤其见图2)。
控制装置28具有控制电路，其包括用于与该测量仪的其它部件通讯的机构，例如用于控制和/或调节第一和第二传感器装置的机构以及用于控制该测量仪的机构。控制装置28尤其包括具有处理器单元、存储器单元和存储在存储器单元内的运行程序的单元。控制装置28设置用于根据由使用者、分析装置和/或数据通讯接口54的至少一个输入来调节测量仪的至少一个运行功能参数。
在图4中被具体说明的核磁共振传感器32'设置用于激起工件42材料的原子核的核自旋的核磁共振。根据本发明，测得的共振信号至少被用于无损确定工件湿度测量值，尤其根据传感器测量深度地用于确定工件42内的湿度测量值，即用于确定以下信息，该信息其中涉及相对的和/或绝对的含水量、深入工件的湿度梯度、构成湿度的水的结合状态和/或构成湿度的水的时间动态过程。该测量深度此时尤其达到深入工件1厘米，有利地达到2厘米，尤其优选达到3厘米。在工件42材料内所激励的原子核核自旋的核磁共振信号借助核磁共振传感器32'的接收线圈来探测。所产生的测量信号且尤其是其幅度和/或弛豫时间被转送至分析装置30，由其通过分析例行程序被分析和处理且被转送至输出装置16和/或控制装置28和/或数据通讯接口54。
超宽带雷达传感器60'有利地被用于发射深入工件42材料中的电磁信号，通过该传感器测量信号的工件内反射和/或散射。由该传感器产生的测量信号被分析装置30分析，从而获得湿度测量值且尤其是深度分辨的湿度测量值。尤其是，该超宽带雷达传感器60'的测量深度达到10厘米，有利地达到15厘米，尤其有利地超过15厘米。
用于分析至少一个由第一和/或第二传感器装置提供的测量信号且或许也用于分析手持式测量仪10的其它传感器装置的测量信号的分析装置30尤其具有信息输入端、信息处理器和信息输出端。分析装置30有利地至少由处理器、存储器连同存储器上存储的可运行的运行程序组成并且允许分析核磁共振传感器32'的至少一个测量信号和/或超宽带雷达传感器60'的测量信号并且确定涉及工件的湿度测量值。该分析装置尤其最好具有存储的修正表和/或校准表，其允许解读、换算、内插和/或外插该分析结果以及就工件材料校准该测量仪尤其是分析例行程序。
根据本发明，可以利用借助核磁共振传感器32'获得的涉及工件湿度的信息来影响、最好优化且尤其最好校准由超宽带雷达传感器60'提供的测量信号的分析。由此可以实现由第二传感器装置提供的测量信号的适应于工件状况的且因而被优化的分析。因此，尤其有利地可以使超宽带雷达传感器60'的相对湿度测量值与利用核磁共振传感器测定的绝对湿度测量值直接关联起来，因而获得达到最大测量深度的绝对湿度测量值，该最大测量深度对应于超宽带雷达传感器60'的最大测量深度(见图5)。
另外，借助核磁共振传感器32'获得的且涉及工件湿度的信息可被用于通过该控制装置实现第二传感器装置尤其是超宽带雷达传感器60'的优化控制。例如可根据该信息来调节和/或控制物理的和/或技术的控制参数和特征参数如超宽带雷达传感器60'的电压、电流强度、脉冲持续时间、功率、射出方向。
该分析结果被分析装置30输出以便通过控制装置28被进一步用来发送数据给数据通讯接口54，或是直接发送给测量仪10的使用者。对使用者的输出尤其可以借助在显示器16上的显示来完成。在显示器16上的输出可以图形地、数字地和/或字母地例如以测量值、测量曲线、信号曲线、时间曲线的下述作为图形数据或者在梯度表示中以及其组合来实现。替代地或附加地，可以实现借助信号指示的显示，尤其例如借助发光二极管，其例如通过颜色编码(如红、黄、绿)评估目标参数。
为了确定尤其是工件内的工件湿度测量值，测量仪10以其第一壳体侧面40即仪器背面平面地紧邻工件42就位，尤其是接触其表面44。此时，由核磁共振传感器32'产生的磁场34、36以及超宽带雷达传感器60'的电磁射线经第一壳体侧面40从测量仪10出来并进入工件42，其中，第一敏感区38和第二敏感区62位于该工件内(尤其见图3)。测量仪10紧邻工件表面44就位允许确定尤其深入工件42达到10厘米、有利达到15厘米且尤其有利超过15厘米的绝对湿度测量值。
在图3中以简化示意侧视图示出图1和图2的手持式测量仪10的本发明的实施方式。核磁共振传感器32'包括两个用于产生磁场的装置且尤其是产生第一磁场的永磁体组件46、46'(见图4)以及产生第二磁场36的高频线圈48(见图4)。核磁共振传感器32'如此配置，第一磁场34基本上平行于第一壳体侧面40取向，而第二磁场36基本垂直于第一磁场34的磁场线取向。这两个磁场在一个伸展区域内重叠，核磁共振传感器32'的敏感区38作为尤其层状区尤其也位于该伸展区域内。
设置用于发射出电磁射线且探测在工件内反射的和/或散射的信号的超宽度雷达传感器60'具有第二敏感区62，第二敏感区与传感器最高灵敏度的空间角度(延伸方向)相同。第二敏感区62关于测量仪第一壳体侧面的垂直线对称地延伸，核磁共振传感器32'的第一敏感区38可以有利地沿该垂直线移动。
手持式测量仪10以第一壳体侧面40紧邻待检查的工件42如此就位，即在第一壳体侧面40和工件表面44之间的距离被减至最小。通过这种方式做到了核磁共振传感器32'的这些磁场34、36以及超宽带雷达传感器60'的电磁射线进入工件且第一及第二敏感区38、62位于工件42内。
通过由第二装置产生的第二磁场36的变化即尤其是高频线圈48的变化和/或高频线圈48中的频率变化和/或电流变化和/或电压变化，可以改变第一敏感区38距第一壳体侧面40的距离，因而改变工件内的敏感区38距其工件表面44的距离。替代地和/或附加地，核磁共振传感器32'可以如此尤其以机械方式在手持式测量仪10的壳体12内换位，即，核磁共振传感器32'距第一壳体侧面40的距离被改变，因而工件42内的第一敏感区38距离其工件表面44的距离被改变。尤其有利地可通过这种方式制定湿度测量值的深度轮廓。
根据本发明，借助核磁共振传感器获得的涉及工件湿度的信息可被用于影响、优选是优化且尤其优选是校准由超宽带雷达传感器60'所提供的测量信号的分析。由此能实现由第二传感器装置60提供的测量信号的适配于工件状况且由此优化的分析。因此，超宽带雷达传感器60'的相对湿度测量值可以尤其有利地与借助核磁共振传感器32'被测量的绝对湿度测量值直接关联起来，因而，达到最大测量深度地获得绝对湿度测量值，该最大测量深度对应于超宽带雷达传感器60'的最大测量深度(见图5)。
在图4中以简化示意图示出根据本发明的核磁共振传感器32'以及超宽带雷达传感器60'的一个实施方式的部件。两个垂直于第一壳体侧面40且相互反并联布置的永磁体46、46'产生尤其静态的第一磁场34，第一磁场基本平行于第一壳体侧面40的表面延伸。设置用于校准存在于材料试样内的原子核的核自旋方向的第一磁场例如尤其具有0.5特斯拉的磁场强度，其中该永磁体由钕铁硼合金制造。用于产生第二磁场的第二装置在此实施例中由一高频线圈48构成。一旦有电流流过该线圈，就产生一个电磁场且尤其是第二磁场36。这两个磁场在一个区域中叠加，该区域基本上位于测量仪10的壳体12外。核磁共振传感器32'的敏感区38也位于磁场34、36的重叠区内。根据入射电磁场36的频率和第一磁场34的静磁场强度，该敏感区在理想情况下由一个面限定，在该面上，第一磁场34的磁场强度是恒定的且尤其具有规定值。现实中，该面因为并不准确的频率而实际上是层状的。因为磁场线34并非准确平行于第一壳体侧面40延伸，故敏感区38也对应于磁场线是弯曲的。第一磁场34的和进而敏感区38的弯曲和修整可以在采用其它机构如匀场线圈56和/或磁屏蔽机构58的情况下被影响且尤其是被均匀化。
超宽带雷达传感器60'作为导电面被示出，尤其是作为金属片被示出。超宽带雷达传感器60'的第二敏感范围62对应于传感器的主射出方向且因而限定射出锥，其在测量仪适当定位情况下可以深入该工件中。
图5示意性示出根据本发明的测量仪的可能测量过程。以在步骤64中的核磁共振传感器32'测量开始，针对深入工件的不同测量深度zm(m=1...a)，直到核磁共振传感器的最大测量深度za，构成湿度的水的体积组成vm作为在工件内的离散层m=1...a的测量深度zm的函数F1来求出：
在此例如是雷达传感器60'的第二传感器装置60允许达到雷达传感器的最大测量深度地测量工件内的测量信号S|l...b，如步骤66所示。在dm对于不同的m均恒定的特殊情况下，最大测量深度可简化为zb=b•dm。测量信号S|l...b基本取决于(函数关系F1)雷达频率f、层厚dm及其复值的有效建筑材料介电常数εeff,m(vm、dm、εeff,m等表示各自单独一层的参数)：
或者，该测量信号也可表现为雷达频率f、层厚dm、工件材料的干介电常数εT、在相应测量深度的构成湿度的水的介电常数ewasser和体积组成Vm的函数(F3)：
信号S|l...b可以分为信号部分S|l...a和S|a+1...b，其中，后一信号部分源于超出核磁共振传感器32'的最大测量深度za的层(步骤68)：
通过将超出核磁共振传感器32'的测量深度的信号部分S|a+1...b设为零或直接确定近表面反射S|l...a(例如通过测量数据的建模)，可以针对达到za的测量深度将核磁共振传感器32'的测量值与雷达传感器60'的测量值相关联起来并且在步骤70中确定干介电常数εT：
其中，Vi'和εi表示工件材料内的其它材料部分例如毛细水、空气夹杂等的体积组成或介电常数。参数α通过所依据的模型来确定。
在知道干介电常数εT情况下，更深的层的信号部分S|a+1...b可以就湿度的水体积组成被分析(步骤72)。
当知道了材料密度ρ时，可以在步骤74中将湿度的水体积组成换算为质量组成。材料密度可以通过使用者说明工件材料或者也由在步骤76中利用核磁共振传感器32'的测量进行。最后，所求出的测量值被输出给使用者(步骤78)，例如借助显示器16、LED、色标或者通过与该测量仪无线相连的数据设备尤其是智能手机。
另外，在由使用者具体说明所述材料时，可以在步骤80中执行磁共振传感器32'和/或雷达传感器60'的测量信号的修正和/或校准。例如，工件有机组成部分对构成湿度的水的测量信号的贡献可以通过校准表来考虑。
或者，可以提供在仪器内部的校准功能，借此可以在存在干燥工件时测量相关参数尤其是例如干介电常数并存储在仪器中以便进一步使用，从而可以在步骤80中进行核磁共振传感器32'的测量信号校准。
另外，可以在步骤80中通过输入材料参数且尤其是构成工件的材料的层序来获得用于测量信号校准或其分析的校准数据。替代地或附加地，这些校准数据也可以在步骤80中从核磁共振传感器32'的或雷达传感器60'的测量信号中推导出。

Claims (20)

1.一种用于无损确定涉及工件(42)的材料性能的材料测量值且尤其是工件(42)内的材料测量值的移动式测量仪尤其是手持式测量仪，具有壳体(12)，在该壳体内至少设有
•第一传感器装置(32)，第二传感器装置(60)，
•用于控制所述第一和/或第二传感器装置的控制装置(28)，
•用于分析至少一个由所述第一和/或第二传感器装置提供的测量信号的分析装置(30)，以及
•给该测量仪供应能量的装置(22)，
其特征是，所述第一传感器装置具有至少一个核磁共振传感器(32')(NMR传感器)，所述第二传感器装置具有至少一个基于介电方法和/或电阻方法的传感器(60')，其中通过分析由所述第一传感器装置(32)提供的测量信号来获得关于工件(42)材料性能且尤其是存在于工件内的湿度的信息，该信息设置用于优化控制所述第二传感器装置(60)和/或优化分析由所述第二传感器装置(60)提供的测量信号。
2.根据权利要求1所述的测量仪，其特征是，所述第二传感器装置(60)具有至少一个传感器(60')，该传感器来自电容传感器、微波传感器、超声波传感器、电阻传感器、导电性传感器和/或雷达传感器且尤其是超宽带雷达传感器和宽带脉冲雷达传感器的组。
3.根据权利要求1或2所述的测量仪，其特征是，该核磁共振传感器(32')具有用于产生第一磁场(34)的第一装置(46,46')、用于产生第二磁场(36)的第二装置(48)且尤其是高频线圈，所述第二磁场与第一磁场(34)叠加，其中该控制装置(28)具有用于控制该第二装置(48)的至少一个控制单元，其中该控制单元设置用于改变该第二磁场(36)尤其以产生脉冲串。
4.根据权利要求1至3之一所述的测量仪，其特征是，该核磁共振传感器(32')具有用于探测磁场变化的装置(86)、尤其是探测磁场变化的接收线圈。
5.根据权利要求3或4所述的测量仪，其特征是，该核磁共振传感器(32')的磁场(34,36)限定该核磁共振传感器(32')的第一敏感区(38)且尤其是层状区，它基本与第一壳体侧面(40)平行间隔地在该测量仪(10)的壳体(12)外延伸。
6.根据权利要求5所述的测量仪，其特征是，该核磁共振传感器(32')的第一敏感区(38)能沿对于该测量仪的第一壳体侧面(40)的垂直线(84)在该壳体(12)外移动，有利地移动1厘米，尤其有利地移动2厘米，尤其是移动3厘米。
7.根据权利要求1至6之一所述的测量仪，其特征是，所述第二传感器装置(60)具有第二敏感区(62)，它关于对于该测量仪(10)的第一壳体侧面(40)的垂直线(84)基本对称地沿该垂直线延伸。
8.根据权利要求5至7之一所述的测量仪，其特征是，设有允许影响所述第一敏感区(38)和/或第二敏感区(62)的延伸方向和/或均匀性和/或几何形状的多个机构。
9. 根据权利要求1至8之一所述的测量仪，其特征是，设有多个屏蔽机构(58)，它们允许使所述传感器装置(32,60)相互干扰影响减至最小。
10. 根据权利要求1至9之一所述的测量仪，其特征是，该分析装置(30)被设计用于分析至少一个由所述第一传感器装置(32)和/或第二传感器装置(60)提供的测量信号，尤其是分析
•相对的和/或绝对的含水量和/或
•深入该工件(42)的湿度梯度和/或
•构成湿度的水的结合状态和/或
•构成湿度的水的时间动态过程和/或
•该工件(42)材料的其它结构工程相关的参数尤其是盐含量、组成、密度以及多孔性。
11.根据权利要求1至10之一所述的测量仪，其特征是，设有用于输入工作参数的输入装置(14)，尤其是布置在该测量仪的第二壳体侧面(20)中或上的输入装置。
12.根据权利要求1至11之一所述的测量仪，其特征是，设有用于输出工作参数和/或分析结果的输出装置(16)，尤其是布置在该测量仪的第二壳体侧面(20)中的输出装置。
13.根据权利要求11或12所述的测量仪，其特征是，该测量仪的第一壳体侧面(40)与容纳该输入装置(14)和/或该输出装置(16)的第二壳体侧面(20)对置，尤其是布置在仪器背面。
14.根据权利要求1至12之一所述的测量仪，其特征是，该控制装置(28)具有一操作模式，在该操作模式中能通过使用者输入来详述对工件(42)的说明和/或能够将说明提供给该测量仪(10)。
15.根据权利要求12所述的测量仪，其特征是，该控制装置(28)具有一操作模式，在该操作模式中能详述该输出装置(16)的输出参数和/或将所述输出参数提供给该测量仪(10)。
16.一种借助根据前述权利要求之一所述的移动式测量仪(10)尤其是手持式测量仪无损确定尤其在工件(42)内的涉及工件(42)材料性能的材料测量值的方法，其中，借助至少第一传感器装置(32)尤其是核磁共振传感器(32')获得关于工件(42)材料性能且尤其是存在于工件(42)内的湿度的至少第一信息，其特征是，至少一个尤其基于介电方法和/或电阻方法的传感器装置(60)被用来获得关于工件(42)材料性能且尤其是存在于工件(42)内的湿度的至少第二信息，其中该第一信息被用来优化控制该第二传感器装置(60)和/或优化分析由该第二传感器装置(60)提供的测量信号。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征是，由该第一传感器装置(32)获得的第一信息被用于校准该第二传感器装置(60)和/或校准由该第二传感器装置(60)提供的测量信号。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征是，至少一个借助该第一传感器装置(32)关于存在于该工件(42)内的湿度所获得的信息被用于确定所述工件的干介电常数。
19.根据权利要求16至18之一所述的方法，其特征是，该方法用所述第一和第二传感器装置(32,60)并行和/或近似并行和/或依序来测量。
20.根据权利要求16至19之一所述的方法，其特征是，该第二传感器装置(60)利用至少一个基于介电方法和/或电阻方法的传感器(60')且尤其是电容传感器、微波传感器、超声波传感器、电阻传感器、导电性传感器和/或雷达传感器尤其是超宽带雷达传感器和/或宽带脉冲雷达传感器。
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