CN109964096B - 太赫兹测量仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于求取检查对象(20、120、220)的至少一个层厚度(a1、a2、a3、a4)的太赫兹测量仪(1),其中,测量仪(1)具有:用于沿着光学轴线(A)发射太赫兹辐射(15)和用于沿着光学轴线(A)接收所反射的太赫兹辐射(16)的太赫兹发射和接收单元(14)、用于操控该发射和接收单元(14)的控制单元(10)。在此,所述太赫兹测量仪(1)优选是能携带的,并且具有用于由用户抓握和定位的把手区域(34),其中,该太赫兹测量仪在前端部区域(5)、特别是成形遮光板(5)上具有贴靠轮廓(7),该贴靠轮廓有多个贴靠点(P、P1、P2、P3、P4)以用于贴靠在检查对象(20、120、220)的弯曲的表面(18)上,以便垂直地定位在表面(18、118、218)上。

Description

太赫兹测量仪
技术领域
本发明涉及一种用于测量检查对象的太赫兹测量仪以及相应的方法。
背景技术
太赫兹测量仪将在10 GHz至10 THz的频率范围内的太赫兹辐射发射到检查对象上。太赫兹辐射在折射率不同的材料的分界面上被部分反射,从而能由所发射的和所反射的、所接收的太赫兹辐射的运行时间实现分界面之间的间距测量并且因此也实现了层厚度测量。
在此,太赫兹测量仪例如紧接着在塑料挤压产品,诸如管、薄膜等的生产之后使用,以便核查这些检查对象的恒定的层厚度。与例如需要联接器件来与有待测量的检查对象进行本体贴靠的超声仪不同的是,太赫兹测量仪在此实现了对层厚度的无接触的测量。
针对太赫兹运行时间测量,太赫兹测量仪用其光学轴线垂直于测量对象的表面定位,因此被反射的辐射正好沿着光学轴线反射回来。太赫兹测量仪因此通常以精确的间距和角度定向与检查对象相间隔地安装在外部的托架中并且例如在圆弧形的轨道上围绕检查对象枢转,以便能对检查对象进行全面的无接触的测量。
还已知例如用于测量漆层的光学的太赫兹测量系统,在所述光学的太赫兹测量系统中,能由用户操作的测量头通过光波导连接与固定的光学的太赫兹探测系统连接,从而能恰当地定位所述测量头。
发明内容
本发明的任务是,提出了一种太赫兹测量仪和一种太赫兹测量方法,它们能以低耗费实现对检查对象、特别是球形的或柱形的检查对象的可靠的层厚度测量。
该任务通过根据本发明的太赫兹测量仪和方法解决。在此还设置了由太赫兹测量仪和有待测量的检查对象构成的测量组件。
根据本发明的方法可以尤其用根据本发明的太赫兹测量仪和/或在根据本发明的测量组件中加以执行。根据本发明的太赫兹测量仪可以尤其用于实施根据本发明的方法。
因此太赫兹测量仪构造有用于贴靠在检查对象的表面上的贴靠轮廓和把手区域。所述太赫兹测量仪优选是能携带的,也就是说,整个测量仪都能由用户携带,其中,所述太赫兹测量仪能用其把手区域、例如用一个或两个手抓握和定位。用户因此能抓握所述太赫兹测量仪并且通过贴靠在检查对象上进行定位。与在仅测量头是能携带的测量系统中不同的是,在此整个太赫兹测量仪都是能携带的,因而用户可以不受空间限制地通过到固定的探测系统的连接导线或光波导也能例如在仓库中检查时走完更远的距离。
太赫兹测量仪优选借助蓄能器实现能量自给,优选用电池工作,也就是说,由电池或蓄电池供能。在全电子的系统中,可以例如使用处于微伏级的范围的电压源的应答器芯片。
贴靠轮廓用于精确的垂直的定位,也就是说,用于太赫兹测量仪的光学轴线相对于表面的垂直的定位。在此,贴靠轮廓优选具有正好四个贴靠点,所述贴靠点用于贴靠在限定的本体的表面上、特别是有限定的直径的柱形的管的表面上。为此,贴靠轮廓优选构造有一对轮廓线,所述轮廓线沿相对于光学轴线的横向方向彼此间隔并且在贴靠在柱形的或者也球形的本体上时形成四个贴靠点。
所述四个贴靠点因此尤其距光学轴线具有相同的间距并且优选彼此对称地布置,其中,特别是其上分别形成了两个贴靠点的两条轮廓线能构造成彼此平行或彼此镜像对称。
贴靠轮廓用其轮廓线尤其也能贴靠在有不同的直径的管或球形的本体上。因此带有两条凹入的、也就是说朝着中点向后延伸的轮廓线的贴靠轮廓能用于贴靠在例如具有较小的第一直径的第一管上和具有较大的第二直径的第二管上,所述第一管和第二管分别在轮廓线的限定的不同的部位上形成贴靠点。
因此轮廓线优选不是球形地构造用于配合精确地贴靠在柱形的或球形的表面上,而是这样地贴靠,使得仅形成限定的四个贴靠点。根据本发明,在此认识到,限定的独有的贴靠点的、特别是四个贴靠点的这种构造方案相比于具有与检查对象的检查表面互补的构造的贴靠轮廓实现了一些优点,特别是也实现了对有不同的直径的检查对象的测量。
用户因此在生产时能以低耗费在不同的部位上执行例如抽样检查。用户可以抓握太赫兹测量仪,在第一测量角度位置中放置到管形的或球形的检查对象上并且执行层厚度测量,层厚度例如直接在测量仪的显示装置上比如作为用于说明所求取的层厚度的数值显示或者在外部的显示器上例如用无线数据传输予以显示。此外,例如可以比较测量值并且发射信号,所求取的层厚度是否合规或是否是有错误的。
因此在正好垂直地相对于检查对象定向时就已经实现了快速的和可靠的检查。这种测量因此有意识地没有利用无接触测量的优点,太赫兹测量相对于例如超声测量实现了所述无接触的测量;不过认识到了在利用太赫兹测量仪进行人工或手动测量时能快速和可靠地执行这种接触并且也不会损坏检查对象。
根据一种优选的构造方案,可以例如构造有多对轮廓线,例如两对相对于彼此偏置90°的轮廓线,从而能测量更多数量的不同的直径。贴靠轮廓可以例如具有前角和从角朝着中点凹入地延伸的轮廓线以用于贴靠在不同的管直径或球形的直径上。用户因此可以将测量仪在第一定向用第一对轮廓线或者围绕光学轴线对此枢转90°地用另一对轮廓线贴靠到检查对象的表面上。
在此已经能在最大程度上禁止误操作,因为用户在贴靠时注意到,是否已经占据了有正好四个贴靠点的稳定的位置或者测量仪是否易于翻倒或滑倒。
贴靠轮廓优选构造在能更换的套管上,所述套管是刚性的并且能安装在限定的角度位置中。因此可以视检查对象而定套装不同的套管,这实现了低成本下的高度灵活性和快速的改装。套管在测量头上或者也在基本壳体上的连接可以例如是卡口式连接或另一种卡锁式连接。套管可以尤其是优选金属的成形遮光板,该成形遮光板因此也能用于屏蔽散射。因此套管一方面用于通过轮廓或轮廓线的限定的贴靠,并且另一方面则用于屏蔽散射。
套管优选构造成刚性,也就是说不是挠性的,以便实现限定的贴靠。
例如在长度为25至50cm的情况下,太赫兹测量仪尤其构造有细长形的壳体,所述壳体也构成了把手区域并且优选具有操作装置,如开关、按钮或类似物。在此,特别是全电子的太赫兹发射和接收单元足够轻,因而太赫兹测量仪是能携带的并且可以由用户例如用一个或两个手人工地或手动地操作。太赫兹辐射处在0.01和10 THz之间、特别是100 GHz至3 THz的频率范围内,并且尤其全电子地借助于发射和接收偶极子、特别是伴随频率调制或伴随脉冲的辐射发射。因此实现了直接在时域内或相应地在频域内的运行时间测量,其中,原则上也实现了一种有运行时间测量的光学系统。
用电池或蓄电池运行的能携带的全电子的太赫兹测量仪在此尤为有利,因为有太赫兹应答器芯片,而没有光学的功率组件、如激光器的全电子的构造,实现了极低的功率消耗并且因此实现了紧凑的、能携带的构造。
根据一种优选的构造方案,能以如下方式在多个测量角度位置或测量位置中执行测量以便广泛地、特别是也全面地测量检查对象,即在单个层厚度测量中,补充性地测量太赫兹测量仪的测量角度位置。为此优选使用内部的(纵向)加速度传感器,其测量构成了重力加速度的分量的加速度。因此在太赫兹测量仪垂直定位时测量完整的重力加速度作为正的或负的纵向加速度,在例如纵向加速度传感器的水平定向下因此没有加速度分量;其间根据倾角与垂线的比例的余弦得出了重力加速度(重力加速度)的分量。
因此能用低耗费实现对测量角度位置的精确的检测,其中,常用的纵向加速度传感器实现了足够的测量精确度。
在此可以例如也将两个纵向加速度传感器沿彼此偏置的方向、例如也彼此偏置90°或45°地布置,以便左右彼此区分对称位置。
用户因此能执行在多个彼此相继的测量角度位置上的测量,或者也在围绕检查对象的滑动运动中大致连续地执行一系列彼此相继的快速的测量。
每个运行时间测量在此首先实现了对表面到发射和接收单元的间距的测量,因为太赫兹辐射在击中表面时经历了折射率的不同,在塑料中例如折射率n=1.5,随后必要时在多个层的多层管中实现了对前壁厚的层厚度测量。此外,可以例如测量作为接下来的空气柱的内直径并且此外也测量后管壁的层厚度。
太赫兹测量仪与有待测量的检查对象形成了一种太赫兹测量组件。所述太赫兹测量组件显示出高的效率,因为测量仪的贴靠轮廓与检查对象的外部形状、特别是柱形的外部形状相匹配。
附图说明
接下来借助于附图根据一个实施方式更为详细地阐述本发明。图中:
图1示出了在成形遮光板取下时能携带的太赫兹测量装置的前部的区域;
图2在不同的视图中示出了在贴靠在有限定的较小的第一直径的第一管上时的太赫兹测量装置;
图3在对应图2c)的视图中示出了测量装置在第一管上的贴靠;
图4示出了在贴靠在有较大的第二直径的第二管上时的太赫兹测量装置;
图5是图4的布置的透视图;
图6示出了在相对图5偏置90°的位置中,太赫兹测量装置在有大的第三直径的第三管上的贴靠;
图7是图6的布置的侧视图;
图8根据另一种用于对管进行全面测量的实施方式示出了太赫兹测量装置的多个测量角度位置;
图9在部分图a)、b)、c)中示出了根据不同的构造方案的带有两个加速度传感器的太赫兹测量装置;
图10示出借助图9a的太赫兹测量装置在多个测量角度位置上测量检查对象;
图11示出了根据图9的加速度传感器相对于光学轴线的定向和角度。
具体实施方式
根据例如图1和图2的太赫兹测量装置1具有基本壳体2、带径向突出的引导螺栓4的测量头3以及用作套筒的成形遮光板5,所述成形遮光板根据该实施方式具有卡槽6,成形遮光板利用所述卡槽固定在测量头3的引导螺栓4上。因此,引导螺栓4和卡口支撑件6形成了卡口式连接,所述卡口式连接实现了沿着也形成太赫兹测量装置1的对称轴的光学轴线A的限定的定向。成形遮光板5在其与卡槽6相对的端部上具有用于贴靠在检查对象上的贴靠轮廓7,随后会更为详细地说明所述贴靠轮廓。
太赫兹测量装置1对用户而言是能携带的;它例如构造有25至50cm的长度L并且在基本壳体2中具有蓄能器11、如原电池(电池、蓄电池),还具有控制装置10、操作装置25、优选具有显示装置12并且还具有带太赫兹发射和接收芯片14的太赫兹测量电子器件,所述太赫兹发射和接收芯片发射在10 GHz至10 THz之间的频率范围内的太赫兹(THz)辐射。所述太赫兹测量装置或其太赫兹测量电子器件14在此优选被全电子地(没有光学元件、如飞秒激光器)构造并且因此能如此紧凑地设定尺寸大小。发射和接收芯片14因此沿着光学轴线A发射太赫兹辐射15并且探测所反射的太赫兹辐射16。在此,所发射的太赫兹辐射尤其在针对太赫兹辐射15有不同折射率n的层之间的过渡部中被部分反射。倘若分界面、如检查对象20的表面18因此铅垂于(垂直于)沿着光学轴线A射出的太赫兹辐射15定位时,那么所反射的太赫兹辐射16又沿着光学轴线A被反射回来并且被发射和接收芯片14接收。
太赫兹测量装置1在此尤其通过所发射的太赫兹辐射15和所接收的太赫兹辐射16的叠加实现了对距检查对象20的以及随后的检查对象的分界面的间距的间距测量。在此尤其可以设置频率调制或脉冲的辐射。
因此,在测量作为检查对象20的柱形的塑料管时,在太赫兹测量装置1的光学轴线A相对于管轴线B的垂直定向的情况下,由测量信号求取管20的层厚度,也就是说检查管20的前表面或前侧面距发射和接收芯片14的间距a1,此外还求取管20的管壁的层厚度a2,随后求取管内直径a3作为到对置的壁的空气层的厚度,并且紧接着求取壁厚a4作为对置的壁的塑料层的厚度。
通过成形遮光板5和其贴靠轮廓7确保了光学轴线A相对于管轴线B的正好铅垂的定向。如此构造贴靠轮廓7,使得它在贴靠在检查对象20的表面18上时在正好四个贴靠点P上,也就是说P1、P2、P3、P4上贴靠在表面18上。为此,贴靠轮廓7一方面因此被对称地构造,使得所述贴靠轮廓具有两条沿横向方向、也就是说垂直于光学轴线A偏置的、例如弯曲的轮廓线7-1和7-2,所述轮廓线例如彼此一致或彼此镜像对称。贴靠点P1、P2、P3、P4因此被这样构造,使得在贴靠轮廓7贴靠在带有限定的第一直径D1、例如40mm的第一直径的柱形的表面18上时,实现了光学轴线A相对于管轴线B的垂直的定向。为此,贴靠点P1、P2、P3、P4优选处在垂直于光学轴线A的平面中。轮廓线7-1、7-2因此不是球形地用于大面积的贴靠,而是构造用于在两个贴靠点P1、P2中限定地贴靠。
此外,轮廓线7-1和7-2能这样延伸,使得它们能接纳不同的表面弯曲度,也就是说不同的管直径,如图3和4所示出那样:根据图3,具有小的第一直径D1的管作为检查对象20在贴靠点P1和P2上被容纳在轮廓线7-1的中央的区域中(并且也对应轮廓线7-2相对于图平面偏置),而根据图4,具有较大的第二直径D2、例如D2 = 125mm的第二管则作为检查对象120在贴靠点P1和P2中贴靠在轮廓线7-1上,所述贴靠点相对于中点或光学轴线进一步向外偏置。因此,用合适的轮廓线7-1和与之偏置的一致的或对称的轮廓线7-2可以限定地检测具有不同的直径的多个检查管20、120或者太赫兹测量仪1可以分别限定地并且垂直于管轴线D定位。
基本壳体2构造有把手区域34,因而用户可以例如用仅一个手就能抓握太赫兹测量装置1并且用成形遮光板5向前(沿着光学轴线A的方向)压靠到检查对象20、120上,也就是说压靠到表面18、118上。从四个贴靠点P1、P2、P3、P4起自动地形成成形遮光板5的稳定的贴靠,其中,基于在一方面P1、P2和另一方面P3、P4之间的足够的侧向间距,可靠地防止了在用轻微的贴靠力按压时的晃动并且因此实现更为精确的定位。
成形遮光板5在此可以由金属制成并且因此也优选拦截散射,也就是说用作成形遮光板并且用于形成轮廓。
因此已经通过两条彼此沿横向方向间隔开的轮廓线7-1和7-2实现了对具有不同的直径D1、D2的管20、120的精确的测量。
此外,也能用相同的成形遮光板5完成对较大的管的测量,如对根据图6和7的具有直径D3、例如D3 = 315mm的第三管220的测量。为此,太赫兹测量仪1仅枢转90°并且因此用另外的轮廓线7-3和7-4贴靠在检查对象220的表面218上,所述表面相应地设计有较大的弯曲度。另外的轮廓线7-1和7-2不会妨碍所述测量,因为又仅在轮廓线7-3和7-4上形成了贴靠点P1、P2、P3、P4。
利用轮廓线7-3和7-4在此原则上也又能以如下方式测量具有多个直径的管,即,构造轮廓线7-3和7-4的合适的凹入的弯曲度,所述轮廓线在不同的贴靠点P上实现了对具有不同的直径的管的检测。
成形遮光板5原则上也能构造有多于两对的轮廓线。不过原则上有利的是,在测量较大数量的不同的管时,借助于由引导螺栓4和卡槽6构成的上面已说明的卡口式封闭部来更换成形遮光板。
利用能携带的太赫兹测量仪1优选也以如下方式实现了对检查对象20、120、220的全面的测量,即,太赫兹测量装置1具有用于求取位置或斜度的感测装置。
根据图8的实施方式,太赫兹测量仪1具有加速度传感器30,所述加速度传感器足够灵敏到测量重力加速度g或g的分量。加速度传感器30具有感测方向或纵向方向,所述感测方向或纵向方向尤其可以是光学轴线A。所述纵向方向在每一个位置或方位中均具有相对于垂线、也就是说相对于重力加速度g的方向的限定的测量角度位置α。因此,太赫兹测量装置1逐渐在多个测量角度位置α中沿着检查对象20的圆周定位。因此在垂直地贴靠时,也就是说在上侧(最上方的位置)上,α= 0,因此在正好贴靠在底侧上时,α= 180°或者π。因此在图8中左上示出的水平的位置中α= 270°。
加速度传感器30因此分别测量加速度ac,该加速度由
ac = g * arc cosα
得出。
作为补充方案,可以设置例如第二加速度传感器30-2,所述第二加速度传感器沿与第一加速度传感器30-1的第一感测方向C1偏置的、不平行的第二感测方向C2定向,因而也能从数值上区分相同的、对称的倾角(左和右)。图9在部分图a)、b)、c)中示出了这种带有两个加速度传感器30-1、30-2的不同的构造方案,所述加速度传感器的感测方向C1、C2分别彼此偏置。根据图9a),第一加速度传感器30-1的第一感测方向C1和第二加速度传感器30-2的第二感测方向C2偏置角度偏差β,其中,根据图9a),β= 90°。图11更为详细地示出了这种布置:感测方向C1和C2根据这种实施方式关于光学轴线A对称,也就是说,第一感测方向C1相对于光学轴线A的第一角度间距γ1就数值而言等于第二感测方向C2相对于光学轴线A的第二角度间距γ2;因此加速度传感器30-1和30-2围绕光学轴线翻转或镜像对称。在此特别优选的是γ1和γ2<90°的构造方案,因此两个感测方向C1和C2均指向检查对象20。
图9b)示出了一种对此替代性的构造方案,在该构造方案中,感测方向C1和C2具有相对于光学轴线A的不同的角度间距γ1、γ2,其中,它们优选相对于光学轴线沿不同的方向偏置。根据图9c)的构造方案,第一感测方向C1处于沿光学轴线A的方向并且第二感测方向C2处于沿不平行于此、例如与之正交的方向,因而感测方向C1、C2产生了β= 90°的角度偏差。
因此根据图10的图示尤为有利的是,感测方向C1、C2撑开了一个平面,光学轴线A也处在该平面中。因此在图10所示出的不同的测量中获得了两个加速度传感器30-1和30-2的所测得的加速度ac1、ac2的测量值对,所述加速度传感器组合地实现了对测量角度位置的明确的确定。因此,两个在图10中所示出的水平的位置I和II可以彼此不同,因为第一加速度传感器30-1在左边的位置I中测量向上指向的、也就是说负的第一加速度ac1,在右边的位置II中则测量向下指向的、也就是说正的第一加速度ac1,并且相应地相反的是,第二加速度传感器30-2在左边的位置I中测量向下指向的、也就是说正的第二加速度ac2并且在右边的位置II中测量向上指向的、也就是说负的第二加速度ac2。
对此的示例是:在图中沿顺时针方向相对于垂线向下(重力加速度g的方向)在测量倾角α时,在图9a)的伴随γ1 =γ2= 45°的实施方式中因此优选在左边的水平的位置I中得到第一加速度ac1 = g * cos(135°)= - g * cos(45°)和第二加速度ac2 = g * cos(315°)= g * cos(45°),并且在右边的水平的位置中是反过来的。
也能用根据图9b)和图9c)的太赫兹测量装置执行这些测量。
因此两个加速度传感器30-1和30-2在不平行的定向下在这个平面中延伸,其中,加速度传感器30-1和30-2分别作为测量值提供了数值和符号以用于明确限定在检查对象20上的测量角度位置。
因此,层厚度测量可以与测量角度位置α的测量结合。因此,针对根据图8的用于全面测量检查对象20的测量而执行下列步骤:
提供具有合适的成形遮光板5的太赫兹测量装置1(步骤St1);
具有成形遮光板5的太赫兹测量仪1如此贴靠,使得两条彼此相间隔的轮廓线7-1和7-2分别与两个贴靠点,也就是说P1、P2、P3、P4限定地贴靠。用户为此用轻微的力将太赫兹测量装置1与其成形遮光板5压靠到检查对象20的表面18上;这一点由用户手动地或人工地完成,无需其它辅助器件(步骤St2);
例如通过按压基本壳体2上的操作装置35开始测量,由此发射太赫兹辐射15并且测量所反射的太赫兹辐射16,其中,还接收加速度传感器30的测量角度位置α并且将该测量角度位置分配给太赫兹测量信号(步骤St3);
分析测量信号,也就是说分析所接收的太赫兹辐射16以求取运行时间以及因此求取层厚度a1、a2、a3、a4和测量角度位置α(步骤St4);
返回到步骤St2,其间通过重新安置在表面18上或在表面18上沿着表面滑动调整测量角度位置α,直至检查对象20被全面地测量。
附图标记列表
1 太赫兹测量装置
2 基本壳体
4 引导螺栓
3 测量头
5 成形遮光板
6 卡槽
7 贴靠轮廓
7-1、7-2、7-3、7-4 轮廓线
10 控制装置
11 蓄能器,优选电池或蓄电池
12 显示装置
14 太赫兹发射和接收装置
15 太赫兹辐射
16 所反射的太赫兹辐射
18 表面
20 第一检查对象
30 加速度传感器
30-1 第一加速度传感器
30-2 第二加速度传感器
34 把手区域
35 操作装置
40 太赫兹测量组件
118 表面
218 表面
120 第二检查对象
220 第三检查对象
ac 纵向加速度
ac1、ac2 第一、第二纵向加速度
g 重力加速度
A 光学轴线
B 管轴线
C1 第一感测方向
C2 第二感测方向
P、P1、P2、P3、P4 贴靠点
a1 表面18距发射和接收装置的间距
a2 管壁21的层厚度
a3 管内直径
a4 对置的壁的壁厚
D1 第一直径
D2 第二直径
D3 第三直径
I 左边的位置
II 右边的位置
L 长度
α 测量角度位置
β 角度偏差
γ1、γ2 第一角度间距、第二角度间距。

Claims (17)

1.用于求取检查对象(20、120、220)的至少一个层厚度(a1、a2、a3、a4)的太赫兹测量仪(1),其中,该测量仪(1)具有:
用于沿着光学轴线(A)发射太赫兹辐射和用于沿着所述光学轴线(A)接收所反射的太赫兹辐射的太赫兹发射和接收单元(14),
用于操控该太赫兹发射和接收单元(14)的控制装置(10),
其特征在于,
该太赫兹测量仪具有用于由用户抓握和定位的把手区域(34),并且
该太赫兹测量仪在前端部区域上具有贴靠轮廓(7),该贴靠轮廓有四个贴靠点(P1、P2、P3、P4)以用于贴靠在所述检查对象(20、120、220)的柱形的表面(18、118、218)上,以便将所述光学轴线(A)垂直地定位在表面(18、118、218)上,
其中如此构造所述贴靠轮廓(7),使得在将所述贴靠轮廓(7)贴靠到有限定的直径(D1、D2、D3)的检查对象(20、120、220)的柱形的表面(18、118、218)上时正好有四个用于贴靠的贴靠点(P1、P2、P3、P4),其中,四个贴靠点(P1、P2、P3、P4)处在垂直于所述光学轴线(A)的平面中,
所述贴靠轮廓(7)针对有待测量的表面(18、118、218)具有两条沿垂直于所述光学轴线(A)的横向方向彼此间隔的轮廓线(7-1、7-2;7-3、7-4),其中,在每一条轮廓线(7-1、7-2;7-3、7-4)上分别为有待测量的限定的表面构造两个贴靠点(P1、P2;P3、P4),其中,所述轮廓线构造成彼此平行或彼此镜像对称。
2.根据权利要求1所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述太赫兹测量仪(1)是能携带的并且具有25cm至50cm的长度。
3.根据权利要求1或2所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述贴靠轮廓(7)构造在能更换的、能刚性地固定在限定的角度位置中的套筒(5)上。
4.根据权利要求3所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述套筒(5)是金属制的成形遮光板,该成形遮光板设置用于屏蔽散射并且设置用于固定在所述太赫兹测量仪(1)的测量头(3)上。
5.根据权利要求4所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述套筒(5)在其后端部上具有用于限定地套装在所述测量头(3)的或基体壳体(2)的引导螺栓(4)上的卡槽(6),并且在其前端部上具有贴靠轮廓(7)。
6.根据权利要求1所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,用一对轮廓线(7-1、7-2)能通过贴靠分别测量至少两个不同的表面(18、118),其中,不同的表面(18、118)在一对轮廓线(7-1、7-2)的不同的位置上的贴靠点(P1、P2)构造有彼此不同的间距,其中,所述轮廓线(7-1、7-2;7-3、7-4)基本上凹入地构造并且朝着它们的中点向后延伸。
7.根据权利要求1所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述太赫兹测量仪具有两对轮廓线(7-1、7-2;7-3、7-4),所述轮廓线在所述贴靠轮廓(7)上沿枢转方向(s)围绕所述光学轴线(A)彼此偏置90°,以便测量有不同的直径(D1、D2、D3)的柱形的或球形的表面(18、118、218)。
8.根据权利要求1或2所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述太赫兹测量仪还具有下列组的一个或多个元件:
- 蓄能器(11)、即电池,其用于对所述太赫兹发射和接收单元(14)和所述控制装置(10)自给自足地供电、对所述太赫兹测量仪(1)完全自给自足地供能,
- 操作装置(35)、即开关,其用于启动层厚度测量,
- 细长的基体壳体 (2),
- 显示装置(12)。
9.根据权利要求1或2所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述太赫兹测量仪具有用于在贴靠在所述检查对象(20、120、220)上时测量测量角度位置(α)的角度位置测量装置(30),以便在圆周上多个测量角度位置(α)中测量时全面地测量所述检查对象(20、120、220)。
10.根据权利要求9所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述角度位置测量装置具有至少一个加速度传感器(30-1、30-2)以用于沿着所述光学轴线(A)测量作为重力加速度(g)的分量的纵向加速度(ac、ac1、ac2);并且所述控制装置(10)构造用于,在考虑到所测得的纵向加速度(ac、ac1、ac2)的符号的情况下,由所测得的纵向加速度(ac、ac1、ac2)与重力加速度(g)的比例求取所述测量角度位置(α)。
11.根据权利要求10所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述角度位置测量装置具有两个加速度传感器(30-1、30-2),它们的感测方向(C1、C2)不平行地定向,带有相对于彼此45°或90°的角度偏差(β),以便明确地由两个加速度传感器(30-1、30-2)的两个纵向加速度(ac1、ac2)求取所述测量角度位置(α)。
12.根据权利要求1或2所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述控制装置(10)构造用于,在时域内或频域内求取所发射的和所反射的太赫兹辐射的运行时间,并且由此求取至少一个层厚度(a1、a2、a3、a4),作为检查对象(20、120、220)的管的前壁厚、内直径和后壁厚。
13.根据权利要求1或2所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述太赫兹发射和接收单元(14 )全电子地借助偶极子、伴随频率调制或以脉冲的方式发射在0.01和10 THz之间的频率范围内的太赫兹辐射。
14.根据权利要求1或2所述的太赫兹测量仪(1),其特征在于,所述太赫兹发射和接收单元(14 )全电子地借助偶极子、伴随频率调制或以脉冲的方式发射在100 GHz至3 THz的频率范围内的太赫兹辐射。
15.太赫兹测量组件(40),其具有根据权利要求1至14中任一项所述的太赫兹测量仪(1)和有待测量的检查对象(20、120、220),其中,所述贴靠轮廓(7)构造有四个贴靠点(P1、P2、P3、P4)以用于贴靠在所述检查对象(20、120、220)的柱形的表面(18、118、218)上并且用于所述光学轴线(A)在所述表面(18、118、218)上的垂直的定位。
16.用于利用根据权利要求1至14中任一项所述的太赫兹测量仪(1)测量检查对象(20、120、220)的至少一个层厚度(a1、a2、a3、a4)的方法,该方法具有至少下列步骤:
- St1,提供能携带的太赫兹测量仪(1),该太赫兹测量仪具有太赫兹发射和接收单元(14)、基体 壳体(2)和构造在前端部上的贴靠轮廓(7),
- St2,通过按压使得所述太赫兹测量仪(1)以所述贴靠轮廓(7)如此贴靠到所述检查对象(20、120、220)的表面(18、118、218)上,使得所述贴靠轮廓(7)以正好四个贴靠点(P1、P2、P3、P4)贴靠在所述表面(18、118、218)上并且使得所述太赫兹发射和接收单元(14)的光学轴线(A)垂直地朝向所述表面(18、118、218)定向,
- St3,通过将太赫兹辐射发射到所述检查对象(20、120、220)上,在所述检查对象(20、120、220)的至少两个分界面上的部分反射的情况下和探测到所反射的太赫兹辐射的情况下执行至少一个间距测量,
- St4,由所发射的和所反射的太赫兹辐射的运行时间测量求取所述检查对象(20、120、220)的至少一个层厚度(a1、a2、a3、a4)。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述检查对象(20、120、220)是管,并且逐渐在所述检查对象(20、120、220)的圆周上的多个测量角度位置(α)中在分散的步骤中或者连续地执行贴靠St2的步骤和执行间距测量St3的步骤,其中,在执行间距测量St3的步骤中还求取所述太赫兹测量仪(1)的测量角度位置(α),通过测量作为重力加速度(g)的分量的纵向加速度(ac、ac1、ac2)。
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