CN110226077A - 冰上的水的厚度的测量方法 - Google Patents

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Abstract

在本发明的冰上的水的厚度的测量方法中，向所述冰的一个面照射频率为10THz以下的太赫兹波，测量该太赫兹波的透射波或反射波，并且基于该测量结果测量所述冰上的水的厚度。

Description

冰上的水的厚度的测量方法
技术领域
本发明涉及冰上的水的厚度的测量方法。
背景技术
作为用于测量路面上的水的厚度的技术，已知包括向路面照射电磁波并且从电磁波的衰减量来判别路面上的水的厚度的方法(例如，参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献(PTL)1：JP 4176586 B
发明内容
发明要解决的问题
然而，上述技术在区分例如如冰和水等具有相近的介电常数的物质方面有困难，并且通过区分存在于路面上的冰和水来检测水是困难的。此外，冰和水还具有相近的光的折射率，因此使用可见光来区分它们也是困难的。此外，当冰上的水膜较薄时，即使用超声波来区分它们也是困难的。
鉴于这样的背景，本发明的目的在于提供使得用简易的方法测量冰上的水的厚度成为可能的冰上的水的厚度的测量方法。
用于解决问题的方案
本发明的主题如下：
本发明的冰上的水的厚度的测量方法包括向所述冰的一个面照射频率为10THz以下的太赫兹波；并且测量所述太赫兹波的透射波或反射波，从而从该测量结果测量所述冰上的水的厚度。
如本文中所使用的，术语“冰上的水的厚度的测量”包括在不存在水的情况下获得水的厚度为0的测量结果，并且还包括确定厚度的相对关系和检测冰上的水的有无，以及获得厚度的值。
发明的效果
依据本发明，提供了冰上的水的厚度的测量方法，其使得用简易的方法测量冰上的水的厚度成为可能。
附图说明
[图1]是示意性地描绘依据本发明的第一实施方案的可以用于冰上的水的厚度的测量方法的冰上的水的厚度的测量设备的图。
[图2]是表明电磁波的波长与冰和水的电磁波的吸收特性之间的关系的图。
[图3]是示意性地描绘依据本发明的第二实施方案的可以用于冰上的水的厚度的测量方法的冰上的水的厚度的测量设备的图。
[图4]是示意性地描绘依据本发明的第三实施方案的可以用于冰上的水的厚度的测量方法的冰上的水的厚度的测量设备的图。
[图5]是用于说明使用依据本发明的第四实施方案的可以用于冰上的水的厚度的测量方法的冰上的水的厚度的测量设备来测量冰上的水的厚度的示意图。
[图6(a)和图6(b)]是示意性地描绘依据本发明的第四实施方案的可以用于冰上的水的厚度的测量方法的冰上的水的厚度的测量设备的图。
[图7]是用于说明如何预先获得水的厚度与太赫兹波的透射波的强度之间的关系的示意图。
[图8]是用于说明如何预先获得水的厚度与太赫兹波的透射波的强度之间的关系的示意图。
[图9]是表明水的厚度与太赫兹波的透射波的强度的下降率之间的关系的图。
[图10]是用于说明如何获得水的厚度与太赫兹波的反射波的强度之间的关系的示意图。
[图11]是用于说明如何获得水的厚度与太赫兹波的反射波的强度之间的关系的示意图。
[图12]是用于说明本发明的实施例的图。
具体实施方式
以下，将参考附图详细地描述本发明的实施方案。
图1为示意性地描绘依据本发明的第一实施方案的可以用于冰上的水的厚度的测量方法的冰上的水的厚度的测量设备的图。该冰上的水的厚度的测量设备1包括照射频率为10THz以下(优选地，频率为0.1THz以上且10THz以下)的太赫兹波的照射装置2、和检出和测量该太赫兹波的透射波的透射波测量装置3。在图1中描绘的实施方案中，设置照射装置2和透射波测量装置3以使其彼此相对，其中具有夹持于其间的具有一个面4a和与该一个面4a相对的另一个面4b的冰4。换言之，在图1中描绘的实施方案中，在冰4的一个面4a侧的外侧(图1中的冰4的上方)配置照射装置2，而在冰4的另一个面4b侧的外侧(图1中的冰4的下方)配置透射波测量装置3。在第一实施方案的方法中，通过照射装置2向一个面4a照射频率为10THz以下(优选地，频率为0.1THz以上且10THz以下)的太赫兹波。太赫兹波依次通过水5(如果存在)，然后通过冰4。然后通过透射波测量装置3来测量该太赫兹波的透射波。虽然通过照射装置2的太赫兹波的照射和通过透射波测量装置3的透射波的测量在图示的实例中在线(在平面图中的点处)上进行，但是它们可以在面上或在点处进行。这也适用于以下的第二至第四实施方案(注意，在第二实施方案中通过透射波测量装置3进行测量，而在第三至第四实施方案中，通过检出和测量太赫兹波的反射波的反射波测量装置6进行测量)。注意，当在线上或在面上进行测量时，可以整体地或局部地进行测量。例如，当整体地测量厚度时，可以进行适宜的计算处理，包括确定平均值、最大值或最小值。
图2为表明电磁波的波长与冰和水的电磁波的吸收特性之间的关系的图(来源：日本光学学会杂志，Japanese Journal of Optics，第485-486页，36卷，No.8(2007)，光学科学与光学技术研究委员会)。图2的纵轴上的“α-1”表示冰和水的电磁波的吸收率。如图2中所描绘的，虽然在作为可见光的波长区域的360nm至830nm的波长区域内在吸收特性方面不存在差异，但是在太赫兹波(频率为0.1THz至10THz；即，波长为30μm至3mm)的波长处或更长的波长处，在冰与水的电磁波的吸收特性之间出现可区分的差异。换言之，太赫兹波的透射波的强度随着冰上的水的厚度增厚而减小。因此，依据第一实施方案，可以从上述透射波的测量结果(强度的下降等)测量冰4上的水5的厚度。例如，从其中在冰4上不存在水5的初始状态开始，在经过预定的时间之后，用本实施方案的方法进行测量。如果在所测量的太赫兹波中检测到任何强度的下降(例如，在预定的时间期间由冰4的融化引起)，则可以认为形成了一定厚度的水膜。然后，如果在经过预定的时间之后进行相同的测量并且在所测量的太赫兹波中检测到进一步的下降，则可以认为水膜已经增厚(由于进一步的融化等)。另一方面，例如，如果在经过预定的时间之后太赫兹波的强度没有显示任何下降，则可以认为没有形成水膜(即，水的厚度为0)。因此，依据本实施方案的冰上的水的厚度的测量方法，冰上的水的厚度可以用简易的方法来测量。
图3为示意性地描绘依据本发明的第二实施方案的可以用于冰上的水的厚度的测量方法的冰上的水的厚度的测量设备的图。用于第二实施方案的该测量设备与第一实施方案的测量设备的不同之处在于：在冰4的另一个面4b侧的外侧(图1中的冰4的下方)配置照射装置2，而在冰4的一个面4a侧的外侧(图1中的冰4的上方)配置透射波测量装置3。在第二实施方案中，通过照射装置2向另一个面4b照射频率为10THz以下(优选地，频率为0.1THz以上且10THz以下)的太赫兹波。然后通过透射波测量装置3来测量该太赫兹波的透射波。第二实施方案中的太赫兹波的透过顺序的不同之处在于：首先是冰4然后接下来是水5(如果存在)，但是太赫兹波的透射波的强度在第二实施方案中也随着水5的厚度增厚而下降。与第一实施方案同样地，冰上的水的厚度因此可以用简易的方法来测量。
图4为示意性地描绘依据本发明的第三实施方案的可以用于冰上的水的厚度的测量方法的冰上的水的厚度的测量设备的图。如图4中所描绘的，在第三实施方案中，使用反射波测量装置6代替透射波测量装置3，并且第三实施方案与第一实施方案的不同之处在于：在冰4的一个面4a侧的外侧(图1中的冰4的上方)配置照射装置2和反射波测量装置6二者。在第三实施方案中，通过照射装置2向一个面4a照射频率为10THz以下(优选地，频率为0.1THz以上且10THz以下)的太赫兹波。如图4中所描绘的，照射的太赫兹波通过水5(如果存在)，然后进入冰4，由冰4的另一个面4b反射，并且通过冰4和水5(如果存在)。然后通过反射波测量装置6来测量该太赫兹波的反射波。在第三实施方案中，虽然太赫兹波通过冰4和水5(如果存在)两次，但是太赫兹波的反射波的强度也随着水的厚度增厚而下降。与第一实施方案同样地，冰上的水的厚度因此可以用简易的方法来测量。
图5为示意性地描绘依据本发明的第四实施方案的可以用于冰上的水的厚度的测量方法的冰上的水的厚度的测量设备的图。如图5中所描绘的，第四实施方案与第三实施方案的不同之处在于：在冰4的另一个面4b侧的外侧(图1中的冰4的下方)配置照射装置2和反射波测量装置6二者。在第四实施方案中，通过照射装置2向另一个面4b照射频率为10THz以下(优选地，频率为0.1THz以上且10THz以下)的太赫兹波。如图5中所描绘的，在存在水5的情况下，照射的太赫兹波从冰4进入水5，然后由水5的一个面反射，并且再次通过水5和冰4。注意，如果不存在水5，则照射的太赫兹波将通过冰4并且由冰4的一个面4a反射。然后通过反射波测量装置6来测量该太赫兹波的反射波。在第四实施方案中，与第三实施方案同样地，冰上的水的厚度可以用简易的方法来测量，这是因为仅冰4和水5(如果存在)的通过顺序与第三实施方式不同。
如第一至第四实施方案中那样，可以通过向冰4的一个面4a或另一个面4b照射频率为10THz以下(优选地，频率为0.1THz以上且10THz以下)的太赫兹波以简易的方式来测量冰4上的水5的厚度；并且测量该太赫兹波的透射波或反射波，从而从该测量结果测量冰4上的水5的厚度。
在本发明中，优选地，从冰4的另一个面4b侧的外侧向冰4的一个面4a照射太赫兹波，或者从冰4的内部向一个面4a照射太赫兹波，测量该太赫兹波的透射波或反射波，从而从该测量结果测量冰4的一个面4a上的水5的厚度。
图6(a)和6(b)为示意性地描绘依据本发明的第四实施方案的用于冰上的水的厚度的测量方法的冰上的水的厚度的测量设备的图。在图6(a)中，将轮胎7放置在冰4的一个面4a上。在图6(a)中描绘的实施方案中，在将轮胎7放置在冰4的一个面4a上的状态下，通过照射装置2从冰4的另一个面4b侧的外侧(图6(a)的下方)向冰4的一个面4a照射太赫兹波。照射的太赫兹波通过冰4，然后通过水5(如果存在)，并且由轮胎7反射。太赫兹波的反射波依次通过水5(如果存在)和冰4。然后通过反射波测量装置6测量来自轮胎7的太赫兹波的反射波，从而从该测量结果测量冰4与轮胎7之间的水5的厚度。依据图6(a)中描绘的实施方案，可以测量存在于冰4与轮胎7之间的水5的厚度。
图6(b)与图6(a)的不同之处在于，将橡胶块8放置在冰4的一个面4a上。可以通过与在图6(a)中的轮胎7的情况下的技术相同的技术用橡胶块8来实现相同的作用效果。
在第二和第四实施方案中，例如通过在冰4的内部配置照射装置2，可以通过从冰4的内部向冰4的一个面4a照射太赫兹波来实现相同的作用效果。
如在图6(a)和6(b)中描绘的实施方案中那样，在本发明中，在测量物体与冰之间的水的厚度时，优选地，在将物体放置在冰4的一个面4a上的状态下，从冰4的另一个面4b侧的外侧向冰4的一个面4a照射太赫兹波或者从冰4的内部向一个面4a照射太赫兹波，测量来自物体的太赫兹波的反射波，从而从该测量结果测量冰4与物体之间的水5的厚度。这是优选的，因为可以测量存在于冰4与物体之间的水5的厚度。在本发明中，物体优选由橡胶制成。这是优选的，因为可以测量存在于冰4与橡胶之间的水5的厚度。此外，在本发明中，物体优选为轮胎、橡胶块和橡胶片中的一种。这是优选的，因为可以测量存在于冰4与轮胎7、橡胶块8和橡胶片中的一种之间的水5的厚度。
在图6(a)中描绘的实施方案中，可以使轮胎7相对于冰4移动。例如，在移动冰4并且使可围绕轮胎轴旋转的轮胎7保持静止的同时，可以进行上述测量。这使得能够测量当轮胎7在冰4上转动时的水膜的厚度。当然，可以使冰4保持静止，并且可以使轮胎7旋转或移动以使轮胎7在冰4上转动。可选地，在移动冰4的同时，可以使轮胎7旋转或移动。在任何情况下，可以固定或者可以移动照射装置2和反射波测量装置6。在这些情况下，公知的任意设备可以用于轮胎7、冰4、照射装置2或反射波测量装置6的移动或旋转。在图6(b)中描绘的实施方案中，可以使橡胶块8相对于冰4移动。例如，在移动冰4并且使橡胶块8保持静止的同时，可以进行上述测量。这使得能够测量当橡胶块8在冰4上移动时的水膜的厚度。当然，可以使冰4保持静止，并且可以移动橡胶块8。可选地，在移动冰4的同时可以移动橡胶块。在任何情况下，可以固定或者可以移动照射装置2和反射波测量装置6。在这些情况下，公知的任意设备可以用于橡胶块8、冰4、照射装置2或反射波测量装置6的移动。这也适用于橡胶片或任何其它物体。
图7和图8为用于说明如何预先获得水的厚度与太赫兹波的透射波的强度之间的关系的示意图。如图7中所描绘的，配置对太赫兹波透明的透明板9a和9b从而使其彼此相对，其中具有夹持在透明板9a与9b之间的间隔物10。作为透明板9a和9b，例如，使用由玻璃、丙烯酸和聚碳酸酯制成的板和板状的冰。空气11存在于由透明板9a、9b和间隔物10围绕的空间内部。在示出的实例中，在透明板9b侧的外侧配置太赫兹波的照射装置2，并且在透明板9a侧的外侧配置透射波测量装置3。可选地，可以在透明板9a侧的外侧配置照射装置2，并且可以在透明板9b侧的外侧配置透射波测量装置3。然后通过照射装置2照射太赫兹波，并且预先通过透射波测量装置3测量在不存在水的情况下的太赫兹波的透射波的强度。
接下来，如图8中所描绘的，由透明板9a、9b和间隔物10围绕的空间填充有水5。由于水5的厚度与间隔物10的厚度相同，因此，可以通过调节间隔物10的厚度来调节水5的厚度。然后通过照射装置2照射太赫兹波，并且在存在已知厚度(与间隔物10相同的厚度)的水的情况下，通过透射波测量装置3来测量太赫兹波的透射波的强度。然后，通过测定图7和图8的两种情况中的太赫兹波的透射波的强度之间的差异，可以确定在存在已知厚度的水5的情况下太赫兹波的透射波的强度的下降量。注意，从提高水5的厚度的测量精度的观点，优选地，可以设置不同厚度的间隔物10，并且对于水5的各种厚度，可以测定太赫兹波的透射波的强度的下降量。
图9为表明水的厚度与太赫兹波的透射波的强度的下降率之间的关系的图。作为一个实例，如图9中描绘的水的厚度与太赫兹波的透射波的强度的下降率之间的关系可以使用图7和图8中描绘的技术来获得。在第一和第三实施方案中，于是可以基于测得的太赫兹波的透射波的强度和该关系来计算冰4上的水5的厚度的绝对值。
图10和图11为用于说明如何获得水的厚度与太赫兹波的反射波的强度之间的关系的示意图。如图10中所描绘的，配置对太赫兹波透明的透明板9a和9b从而使其彼此相对，其中具有夹持在透明板9a与9b之间的间隔物10。空气11存在于由透明板9a、9b和间隔物10围绕的空间内部。将物体12放置在一个透明板9a上。在示出的实例中，在透明板9b侧的外侧配置太赫兹波的照射装置2和反射波测量装置6二者。然后通过照射装置2照射太赫兹波，并且在不存在水的情况下的太赫兹波的反射波的强度预先通过反射波测量装置6来测量。
接下来，如图11中所描绘的，由透明板9a、9b和间隔物10围绕的空间填充有水5。由于水5的厚度与间隔物10的厚度相同，因此，可以通过调节间隔物10的厚度来调节水5的厚度。然后通过照射装置2照射太赫兹波，并且在存在已知厚度(与间隔物10相同的厚度)的水的情况下通过反射波测量装置6来测量太赫兹波的反射波的强度。然后，通过测定图10和图11中的两种情况中的太赫兹波的反射波的强度之间的差异，可以获得在存在已知厚度的水5的情况下由物体12反射的太赫兹波的反射波的强度的下降量。注意，从提高水5的厚度的测量精度的观点，优选地，可以设置不同厚度的间隔物10，并且对于水5的各种厚度，可以测量太赫兹波的反射波的强度的下降量。物体12优选为任意用于实际测量的那些物体，例如，如第四实施方案中的轮胎7或橡胶块8，并且物体12优选具有相同的表面粗糙度(这适用于图7和图8中的实例)。注意，该技术可以在没有物体12的情况下使用。此外，当使用板状的冰作为透明板9a和9b时，优选将透明板9a和9b的总厚度设定为等于实际测量中的冰4的厚度。当使用除了冰以外的物体作为透明板9a和9b时，期望测定对冰4以及透明板9a和9b的透过率并且将板的厚度设定为由下式确定的值。注意，如图2中所描绘的，因为冰和水对不同频率的太赫兹波具有不同的吸收率，优选将太赫兹波的频率设定为与用于实际测量的频率相同的频率。同样地，优选将太赫兹波的强度设定为与用于实际测量的强度相同的强度。
(式1)
(透明板的总厚度)＝(用于测量的冰的厚度)×(对冰的透过率)/(对透明板的透过率)
以这种方式，可以获得水的厚度与太赫兹波的反射波的强度的下降率之间的关系。在第二、第四和第五实施方案中，可以基于测得的太赫兹波的反射波的强度和该关系更简易地计算冰4上的水5的厚度的绝对值。
如上所述，在本发明中，优选地，向冰4的一个面4a或冰4的另一个面4b照射频率为10THz以下(优选地，频率为0.1THz至10THz)的太赫兹波，测量该太赫兹波的反射波，并且测量该反射波的强度，从而从该测量结果测量冰4上的水5的厚度。这是优选的，因为可以更简易地计算冰上的水的厚度。
此外，在本发明中，优选地，通过向已知厚度的水5照射太赫兹波并且测量该太赫兹波的透射波或反射波的强度来预先获得水5的厚度与太赫兹波的透射波或反射波的强度之间的关系，从而使用预先获得的关系测量冰4上的水5的厚度。这是优选的，因为可以计算冰上的水的厚度的绝对值。
可选地，在本发明中，优选地，测量反射波的到达时间，从而从太赫兹波的速度和测得的到达时间来测量冰4上的水5的厚度。这是优选的，因为冰上的水的厚度也可以用本方法进一步简易地测量。例如，在图6(a)中描绘的实例中，通过测定来自轮胎7的反射波的到达时间与来自冰4的一个面4a的反射波的到达时间之间的差异，可以测量水5的厚度。这是优选的，因为到达时间(直至接受到反射波的时间)的差异是由行程距离的差异所引起的。
此外，在本发明中，优选地，通过改变太赫兹波的频率来进行测量，以使测量结果包括不同频率的太赫兹波的测量结果。这是优选的，因为通过使用多个频率的结果可以更精确地测量冰上的水的厚度。
这里，最小可测量厚度随着太赫兹波的波长变得更长而增大。另一方面，如图2中所描绘的，冰与水之间的太赫兹波的吸收率的差异随着太赫兹波的波长变得更长而增大。因此，在本发明的方法中，优选根据进行厚度测量的水的尺寸来选择太赫兹波的波长。例如，对于测量尺寸为约0.3mm的水，可以将太赫兹波的频率设定为约1THz。对于测量尺寸小于该尺寸的水，可以使用具有较高的频率的太赫兹波。例如，对于观察在整个面上的趋势，可以使用具有较低的频率的太赫兹波。相反，对于观察细节，可以使用具有较高的频率的太赫兹波从而提供较高的分辨率。例如，在图6(a)中描绘的实例中，对于测量在轮胎7的轮胎胎面的块体(block)中的刀槽和块体边缘(block edge)附近以及由刀槽划分的小的区域等处的水膜的厚度，可以使用具有较高的频率的太赫兹波。
实施例
图12为用于说明本发明的实施例的图。制作轮胎尺寸为PSR195/65R15的无钉防滑轮胎。该无钉防滑轮胎的轮胎胎面的块体具有在顶视图中20mm的宽度和25mm的长度，沟槽深度为9mm，刀槽深度为5mm，并且刀槽宽度为0.5mm。刀槽的数量为4个，并且以6.25mm的间隔均等地配置刀槽。将轮胎切割至沟槽深度，从而获得单个的刀槽块体13。将刀槽块体13放置在厚度为20mm的板状的冰4上。将室温和冰的温度保持至-2℃，并且在刀槽块体13上施加100N的负荷。最初，将刀槽块体13压向板状的冰4，然后在使刀槽块体13保持静止的同时，使板状的冰4以10km/h的速度移动，从而使刀槽块体13在板状的冰4上滑动10秒。
作为比较例，从板状的冰4的下方照射可见光并且用摄像机来记录反射光。在发明例1中，通过照射装置2向一个点照射1THz的太赫兹波，并且通过反射波测量装置6来测量来自该点的太赫兹波的反射波。在发明例2中，通过照射装置2向一个点照射0.5THz的太赫兹波，并且通过反射波测量装置6来测量来自该点的太赫兹波的反射波。在发明例3中，通过照射装置2向一个面照射1THz的太赫兹波，并且通过反射波测量装置6来测量该面上的太赫兹波的反射波。在发明例1-3中，测量太赫兹波的反射波的强度。
[表1]
测量结果
比较例 在照射光与反射光的强度之间未观察到差异
发明例1 反射波的强度下降
发明例2 与发明例1中的下降相比，反射波的强度下降
发明例3 特别是在块体行进方向后方，反射波的强度下降
如表1中所示，在传统例中，在照射光与反射光的强度之间未观察到差异，并且不能确认水的存在。相反，在发明例1中，反射波的强度的下降表明水的厚度增大。此外，在发明例2中，大于发明例1中的下降的反射波的强度的下降表明水的厚度相比于发明例1的进一步增大。此外，在发明例3中，对照射在1THz下的太赫兹波的面的观察的结果表明，反射波的强度在块体行进方向后方的特定的位置下降，表明水的厚度在该位置处增大。由于在发明例1-3中的条件下，在初期，在冰4上不存在水5，因此认为通过刀槽块体13在冰4上的滑动而在冰4与刀槽块体13之间形成水膜。
产业上的可利用性
作为一个实例，本发明适用于在冰上行为试验中测定水膜的厚度。作为另一实例，本发明可以用于测定实际的冰上路面上的水膜的厚度。
附图标记说明
1：冰上的水的厚度的测量设备；2：照射装置；3：透射波测量装置；4：冰；4a：冰的一个面；4b：冰的另一个面；5：水；6：反射波测量装置；7：轮胎；8：橡胶块；9a、9b：透明板；10：间隔物；11：空气；12：物体；13：刀槽块体。

Claims (9)

1.一种冰上的水的厚度的测量方法，其包括：
向所述冰的一个面照射频率为10THz以下的太赫兹波；并且测量所述太赫兹波的透射波或反射波，从而从所述测量的结果测量所述冰上的水的厚度。
2.根据权利要求1所述的冰上的水的厚度的测量方法，其包括：
从所述冰的另一个面侧的外侧向所述冰的一个面照射所述太赫兹波，或者从所述冰的内部向所述一个面照射所述太赫兹波；并且
测量所述太赫兹波的透射波或反射波，从而从所述测量的结果测量所述冰的所述一个面上的所述水的厚度。
3.根据权利要求2所述的冰上的水的厚度的测量方法，其包括：
在将物体放置在所述冰的所述一个面上的状态下，从所述冰的另一个面侧的外侧向所述冰的另一个面照射所述太赫兹波，或者从所述冰的内部向所述一个面照射所述太赫兹波；并且
测量来自所述物体的所述太赫兹波的反射波，从而从所述测量的结果测量所述冰与所述物体之间的所述水的厚度。
4.根据权利要求3所述的冰上的水的厚度的测量方法，其中所述物体由橡胶制成。
5.根据权利要求4所述的冰上的水的厚度的测量方法，其中所述物体为轮胎、橡胶块和橡胶片中的一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的冰上的水的厚度的测量方法，其包括：向所述冰的一个面或所述冰的另一个面照射频率为10THz以下的太赫兹波；测量所述太赫兹波的反射波，并且测量所述反射波的强度，从而从所述测量的结果测量所述冰上的所述水的厚度。
7.根据权利要求1-6任一项所述的冰上的水的厚度的测量方法，其包括：
向已知厚度的水照射太赫兹波，并且测量所述太赫兹波的透射波或反射波的强度，从而预先获得水的厚度与所述太赫兹波的透射波或反射波的强度之间的关系；并且
使用预先获得的所述关系来测量所述冰上的水的厚度。
8.根据权利要求1-5任一项所述的冰上的水的厚度的测量方法，其包括：测量所述反射波的到达时间，从而从所述太赫兹波的速度和测得的所述到达时间来测量所述冰上的水的厚度。
9.根据权利要求1-8任一项所述的冰上的水的厚度的测量方法，其中
所述方法包括通过改变所述太赫兹波的频率来进行所述测量，并且
所述测量的结果包括不同频率的所述太赫兹波的测量结果。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110542387A (zh) * 2019-10-15 2019-12-06 云南电网有限责任公司电力科学研究院 基于太赫兹传播特性的绝缘材料厚度检测方法及系统
CN111854654A (zh) * 2020-08-19 2020-10-30 长安大学 一种基于卫星测高回波波形监测湖冰厚度的方法
CN112798621A (zh) * 2020-12-25 2021-05-14 孟敏 基于s形微波传输线的结冰结露检测装置及方法
CN113136774A (zh) * 2021-04-25 2021-07-20 北京理工大学 基于太赫兹波的道路结冰状况检查方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7056905B2 (ja) * 2017-10-27 2022-04-19 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 モニタリングシステム、情報処理方法、及びプログラム
CN109916318B (zh) * 2019-03-19 2021-02-19 武汉理工大学 用于道面的便携式冰雪感测装置
JP7400954B2 (ja) * 2020-04-22 2023-12-19 日本電信電話株式会社 物体誘電率測定装置及び物体厚さ測定装置
KR102491510B1 (ko) * 2022-07-04 2023-01-26 성풍솔레드 주식회사 블랙 아이스 예측 감지 시스템
US11874223B1 (en) 2022-08-30 2024-01-16 The Goodyear Tire & Rubber Company Terahertz characterization of a multi-layered tire tread

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578959A (en) * 1977-10-28 1986-04-01 Alsenz Richard H Method and apparatus for detecting and controlling the formation of ice or frost
US4797660A (en) * 1987-03-03 1989-01-10 Rein Jr Robert G Photoelectric ice accumulation monitor using dual detectors
DE4141446C1 (en) * 1991-12-16 1993-02-25 Ant Nachrichtentechnik Gmbh, 7150 Backnang, De Measuring thickness of layer of water, snow or ice - evaluating reflected EM radiation directed at inclined angle from above surface e.g. road
EP0898148A2 (de) * 1997-08-20 1999-02-24 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Verfahren zur Bestimmung des Zustands einer Fahrbahnoberfläche
JP2003518617A (ja) * 1999-12-28 2003-06-10 ピコメトリックス インコーポレイテッド テラヘルツ放射により物質の状態の変化を監視するためのシステムおよび方法
JP2009186333A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Nippon Steel Corp 酸化膜厚測定方法及び酸化膜厚測定装置
JP2010210324A (ja) * 2009-03-09 2010-09-24 Nissan Motor Co Ltd 路面状況推定装置及び方法
JP2010249693A (ja) * 2009-04-16 2010-11-04 Bridgestone Corp 氷上摩擦試験機およびこれを用いた氷上摩擦試験方法
DE102011100907A1 (de) * 2011-05-09 2012-01-12 Daimler Ag Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung eines Fahrbahnzustands
JP2012237657A (ja) * 2011-05-12 2012-12-06 Advantest Corp 電磁波測定装置、測定方法、プログラム、記録媒体
CN103278083A (zh) * 2013-05-08 2013-09-04 南京信息工程大学 Gnss-r海冰厚度探测设备及利用该设备探测海冰厚度的方法
JP2014119407A (ja) * 2012-12-19 2014-06-30 Advantest Corp 電磁波測定装置、測定方法、プログラム、記録媒体
JP2015001379A (ja) * 2013-06-13 2015-01-05 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 路面および構造物表面状況モニタリングセンサー
JP2015087270A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 アンリツ株式会社 ＴＨｚ帯検査装置およびＴＨｚ帯を用いた検査方法
CN106225664A (zh) * 2016-08-04 2016-12-14 贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 一种路面车辙测量方法及系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4176586B2 (ja) 2002-08-07 2008-11-05 名古屋電機工業株式会社 路面状態判別方法およびその装置
US9909986B2 (en) * 2003-10-15 2018-03-06 Applied Research And Photonics, Inc. Thickness determination and layer characterization using terahertz scanning reflectometry
DE102009046390A1 (de) * 2009-11-04 2011-05-05 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Feuchtigkeitsbestimmung einer Probe
JP5530327B2 (ja) * 2010-10-06 2014-06-25 中村科学工業株式会社 プラスチック材料の水分除去方法
EP2899497B1 (en) * 2014-01-28 2019-03-13 ABB Schweiz AG Sensor system and method for characterizing a wet paint layer

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578959A (en) * 1977-10-28 1986-04-01 Alsenz Richard H Method and apparatus for detecting and controlling the formation of ice or frost
US4797660A (en) * 1987-03-03 1989-01-10 Rein Jr Robert G Photoelectric ice accumulation monitor using dual detectors
DE4141446C1 (en) * 1991-12-16 1993-02-25 Ant Nachrichtentechnik Gmbh, 7150 Backnang, De Measuring thickness of layer of water, snow or ice - evaluating reflected EM radiation directed at inclined angle from above surface e.g. road
EP0898148A2 (de) * 1997-08-20 1999-02-24 Daimler-Benz Aktiengesellschaft Verfahren zur Bestimmung des Zustands einer Fahrbahnoberfläche
JP2003518617A (ja) * 1999-12-28 2003-06-10 ピコメトリックス インコーポレイテッド テラヘルツ放射により物質の状態の変化を監視するためのシステムおよび方法
JP2009186333A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Nippon Steel Corp 酸化膜厚測定方法及び酸化膜厚測定装置
JP2010210324A (ja) * 2009-03-09 2010-09-24 Nissan Motor Co Ltd 路面状況推定装置及び方法
JP2010249693A (ja) * 2009-04-16 2010-11-04 Bridgestone Corp 氷上摩擦試験機およびこれを用いた氷上摩擦試験方法
DE102011100907A1 (de) * 2011-05-09 2012-01-12 Daimler Ag Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung eines Fahrbahnzustands
JP2012237657A (ja) * 2011-05-12 2012-12-06 Advantest Corp 電磁波測定装置、測定方法、プログラム、記録媒体
JP2014119407A (ja) * 2012-12-19 2014-06-30 Advantest Corp 電磁波測定装置、測定方法、プログラム、記録媒体
CN103278083A (zh) * 2013-05-08 2013-09-04 南京信息工程大学 Gnss-r海冰厚度探测设备及利用该设备探测海冰厚度的方法
JP2015001379A (ja) * 2013-06-13 2015-01-05 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 路面および構造物表面状況モニタリングセンサー
JP2015087270A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 アンリツ株式会社 ＴＨｚ帯検査装置およびＴＨｚ帯を用いた検査方法
CN106225664A (zh) * 2016-08-04 2016-12-14 贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 一种路面车辙测量方法及系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110542387A (zh) * 2019-10-15 2019-12-06 云南电网有限责任公司电力科学研究院 基于太赫兹传播特性的绝缘材料厚度检测方法及系统
CN111854654A (zh) * 2020-08-19 2020-10-30 长安大学 一种基于卫星测高回波波形监测湖冰厚度的方法
CN112798621A (zh) * 2020-12-25 2021-05-14 孟敏 基于s形微波传输线的结冰结露检测装置及方法
CN112798621B (zh) * 2020-12-25 2021-10-08 孟敏 基于s形微波传输线的结冰结露检测装置及方法
CN113136774A (zh) * 2021-04-25 2021-07-20 北京理工大学 基于太赫兹波的道路结冰状况检查方法

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