CN116772715A - 用于确定物体的尺寸数据的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定板状或条状物体的尺寸数据的方法，包括如下步骤：由第一发射器将太赫兹辐射在至少一个时刻发射到物体表面的至少一个位置上；由第一发射器发射的太赫兹辐射在至少一次透射物体之后由第一接收器接收；由第二发射器在多个时刻将如下太赫兹辐射发射到物体的表面上和/或物体表面的多个位置上，该太赫兹辐射的带宽小于其载波频率的5％；由第二发射器发射的太赫兹辐射在至少一次透射物体之后由第二接收器接收；在考虑到由第一接收器接收的太赫兹辐射的情况下从由第二发射器接收的太赫兹辐射和/或由第二接收器接收的太赫兹辐射的时间和/或空间变化确定物体的尺寸。本发明还涉及一种用于确定板状或条状物体的尺寸数据的装置。

Description

用于确定物体的尺寸数据的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定板状物体或条状物体、特别是管的尺寸数据、特别是厚度数据的方法，包括以下步骤：由第一发射器在至少一个时刻将太赫兹辐射发射到物体表面上的至少一个位置上，由第一发射器发射的太赫兹辐射在至少一次透射物体之后由第一接收器接收。
本发明还涉及一种用于确定板状物体或条状物体的尺寸数据的装置，所述装置包括第一发射器和第一接收器，第一发射器构造成用于在至少一个时刻将太赫兹辐射发射到物体表面上的至少一个位置上，第一接收器构造成用于对由第一发射器发射的太赫兹辐射在至少一次透射物体之后进行接收。
背景技术
太赫兹辐射(所谓的毫米波)可以测量板状物体或条状物体(例如管)的尺寸数据。这种尺寸数据例如包括直径或厚度、特别是壁厚。由发射器将太赫兹辐射信号发射到待测物体上。所发射的辐射信号透射物体并且在物体的边界面处被反射。然后，由接收器接收所述太赫兹辐射。通过物体实现对辐射信号的影响、特别是通过反射、散射、吸收和折射来影响。由此引起的太赫兹辐射信号的变化允许关于所述物体的结论，其中特别是为了确定尺寸数据而分析在物体边界层处的反射。此外，由于物体的较大的密度，所述物体使得太赫兹辐射信号相比于在空气中的传播有延迟，从而在已知的定向和已知的材料折射率的情况下可以通过测量辐射信号的延迟来确定物体尺寸的绝对值。这特别是适用于板状物体或条状物体、例如管。
为了分析在物体的边界层处的反射，自然需要所使用的太赫兹辐射的带宽允许分辨各个边界层。在待测量的尺寸小、例如壁厚小的情况下，这对所使用的太赫兹辐射的带宽提出了可观的要求。因此，所需的带宽大致相应于光速除以折射率与待分辨的结构(例如边界面的待分辨的距离)的乘积的二倍。根据待分辨的结构尺寸，这可能需要在100GHz范围内的带宽。这使得可靠地测量小的结构所需的太赫兹发射器和接收器耗费且成本高。一般需要特殊的许可方法(Zulassungsverfahren)。如果设置多个这样的发射器和接收器\例如围绕待测量的管布置，则花费进一步提高。一般期望这样布置，以便尽可能完全地照射并因此测量物体。
另一个问题是物体几何形状的干扰，特别是缺陷部位、如砂眼、凹陷、隆起或类似物。为了检测缺陷部位，在DE102016105599A1中提出，将太赫兹辐射以非垂直的角度入射到待测物体的边界面上，从而从测试物体出发的并且指向发射和接收单元的反射仅出现在物体的缺陷部位。备选地，主反射辐射也可以被遮光板遮蔽，以便在测量技术上排除从物体边界面的反射。
在DE202021100416U1中，为了检测沿输送方向输送的条状产品的缺陷部位，提出一种具有分析设备的装置，所述分析设备构造用于从由至少一个接收器接收的太赫兹辐射信号的暂时改变中推断出条状产品的缺陷部位。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的方法和装置，利用该方法和装置能以降低的成本可靠且精确地确定板状物体或条状物体的尺寸数据。
本发明通过独立权利要求1和12实现所述目的。有利的设计方案在从属权利要求、说明书和附图中给出。
对于开头所述类型的方法，本发明通过以下步骤实现所述目的：
-由第二发射器将如下太赫兹辐射在多个时刻发射到所述物体的表面上和/或发射到在所述物体的表面上的多个位置上，所述太赫兹辐射的带宽小于该太赫兹辐射的载波频率的5％，
-由第二发射器发射的太赫兹辐射在至少一次透射所述物体之后由第二接收器接收，
-在考虑到由第一接收器接收的太赫兹辐射的情况下，从由第二发射器接收的太赫兹辐射和/或由第二接收器接收的太赫兹辐射在时间上的变化和/或在空间上的变化来确定物体的尺寸。
对于开头所述类型的装置，本发明通过以下方式实现所述目的：
-第二发射器，所述第二发射器构造用于在多个时刻将如下太赫兹辐射发射到所述物体的表面上和/或在所述物体的表面上的多个位置上，所述太赫兹辐射的带宽小于该太赫兹辐射的载波频率的5％，
-第二接收器，所述第二接收器构造用于对由第二发射器发射的太赫兹辐射在至少一次透射所述物体之后进行接收，
-分析设备，所述分析设备构造用于在考虑到由第一接收器接收的太赫兹辐射的情况下，从由第二发射器接收的太赫兹辐射和/或由第二接收器接收的太赫兹辐射在时间上的变化和/或在空间上的变化来确定物体的尺寸。
根据本发明的待测物体例如可以是塑料物体或玻璃物体。其被构造成板状或条状、例如管状。所述物体可以在测量期间被输送通过具有第一和第二发射器和接收器的装置，条状物体特别是沿着该条状物体的纵轴线被输送。为此，所述装置可以包括输送设备。物体可以来自生产装置、例如挤出装置。在测量期间所述物体可以仍具有高温。也可能的是，物体的固化在测量期间还没有结束。因此，物体可以特别是仍具有熔融物份额。
根据本发明，为了测量物体而使用太赫兹辐射、所谓的毫米波。太赫兹辐射例如可以处于10GHz至3THz的频率范围内。太赫兹辐射良好地适用于在恶劣的测量环境中、例如在生产车间中测量物体、例如塑料物体，因为太赫兹辐射对例如由水蒸气引起的干扰非常不敏感。则例如通过施加冷却液(例如水)来冷却来自挤出装置的条状物体。在此产生水蒸汽。
本发明基于以下构思：一方面以具有第一发射器和第一接收器的第一测量系统并且另一方面以具有第二发射器和第二接收器的第二测量系统对物体进行组合式测量。第二发射器在多个时刻发射太赫兹辐射和/或将太赫兹辐射发射到在物体的表面上的多个位置上，所述太赫兹辐射的带宽小于该太赫兹辐射的载波频率的5％。太赫兹辐射的带宽被定义为由发射器发出的太赫兹辐射的下极限频率和上极限频率之差。各极限频率位于载波频率之上和之下、特别是与载波频率的距离相同。而第一发射器可以比第二发射器发射具有更大带宽的太赫兹辐射。通过优选更大的带宽可以利用第一发射器和第一接收器在物体的折射率已知或在测量技术上已确定的情况下确定物体尺寸数据的绝对值。为此，可以以本身已知的方式分析太赫兹辐射在物体边界层上的反射、例如根据传播时间测量来确定。根据本发明，将这种测量与借助于第二发射器的测量相结合，所述第二发射器在多个时间上发射具有小的带宽的太赫兹辐射或者将所述具有小的带宽的太赫兹辐射发射到在物体的表面上的多个位置上。利用窄带的第二发射器和第二接收器特别是可以测量太赫兹辐射在透射物体时的延迟。基于对特别是在不同的时刻发射的辐射信号的比较，可以识别在第二发射器或接收器的测量位置处的物体尺寸、特别是物体尺寸变化、例如物体厚度变化。这可以例如从第二发射器的所发出的太赫兹辐射在透射物体时由物体引起的相位改变来实现。因此，能够检测厚度波动。对于板状物体直接给出明确的(eindeutig)测量。对于管状体，测量给出两个被透射管壁的厚度波动的总和。与由第一发射器和第一接收器组成的测量系统相结合(所述测量系统例如比由第二发射器和第二接收器组成的测量系统更少地实施测量并且在此例如测量物体的绝对厚度)，可以确定在第二发射器或接收器的测量位置处、即在物体上的由第二发射器所照射的位置处所确定的尺寸的绝对值、特别是所确定的尺寸变化的绝对值、例如厚度变化的绝对值。基于绝对厚度测量、例如对管的绝对厚度测量，也可以推断出各个管壁的厚度波动。
因此，结合这两个测量系统，可以在任何时候可靠地确定绝对尺寸值、特别是尺寸变化、例如厚度变化。根据本发明的对测量系统的结合提供了如下优点：例如带宽更宽的第一测量系统仅需要偶尔地并且在物体的表面上的一些位置处进行绝对厚度测量，而以第二测量系统可以更频繁地并且在物体的表面上的更多位置处进行测量。然而，通过以第二测量系统对物体进行例如基本上完整的检测，通过与第一测量系统相关联能实现对尺寸数据(例如尺寸变化)的完全绝对的检测。特别是，以由第二发射器和接收器组成的第二测量系统不是分析在物体的边界层上的直接的辐射反射，而是分析太赫兹辐射的在透射时由物体引起的延迟。与此相对，以第一测量系统特别是分析太赫兹辐射在物体的边界层上的反射。
具有较小带宽的测量系统不仅更加成本有利，而且也能更简单地实现、更简单地进行分析并且一般具有更低的许可要求。通过按照本发明的对测量系统的结合，总体上能实现更低的成本，因为对物体的大范围的测量、即大范围地将太赫兹辐射发射到物体上只需要以第二测量系统来进行。例如，在围绕待测物体布置多个发射器和接收器的情况下，可以围绕物体安置大量成本较低的窄带的第二发射器和接收器，以避免与大量带宽较宽的发射器和接收器相关联的成本。相反地，这在相同带宽的情况下能够测量较薄的物体。
原则上可行的是，仅在一个时刻由第一发射器将太赫兹辐射发射到在物体的表面上的一个位置上。然而也可行的是，第一发射器也将太赫兹辐射在多个时刻发射或将太赫兹辐射发射到物体表面的多个位置上，就像第二发射器那样。例如如上所述可行的是，在测量期间将物体输送通过所述装置。在这种情况下，也通过例如固定的第一发射器或第二发射器在多个时刻将发射到运动的物体上的太赫兹辐射发射到在物体的表面上的多个位置上。优选地，与通过第一发射器的太赫兹辐射相比，由第二发射器在更多时刻上发射太赫兹辐射或将太赫兹辐射发射到在物体的表面上的更多位置上。特别是可以通过第二发射器将太赫兹辐射发射到物体的基本上整个表面上，例如在板状物体中横向于物体的输送方向发射，或者在条状物体中发射到例如沿着其纵向方向输送的物体的整个环周上。在第二发射器横向于输送方向或者围绕物体足够快速地运动时，或者在设置足够数量的第二发射器和相应地设置第二接收器时，以这种方式能够基本上完全覆盖物体表面并且因此通过第二测量系统测量物体。然而，相比之下通过第一测量系统进行的更少的测量是足够的，以用于将通过第二测量系统确定的尺寸变化转换成相应的绝对值。
如所阐述的，第一发射器优选地具有比第二发射器更大的带宽。根据一种构型方案，由第一发射器发出的太赫兹辐射的带宽可以大于该太赫兹辐射的载波频率的10％、优选大于该太赫兹辐射的载波频率的20％。由第一发射器发出的太赫兹辐射的带宽也可以大于10GHz、优选大于20GHz。由第一发射器发出的太赫兹辐射的带宽也可以大于光速除以折射率与待测尺寸(例如壁厚)的乘积的二倍。这种宽带的传感器与更高的成本相关联。为此，这种带宽更宽的发射器也能够可靠地分辨物体的边界面的小的间距并且因此可靠地确定绝对尺寸、例如物体的绝对厚度和折射率。原则上还可以设想的是，第一发射器也可以是带宽更窄发射器，其独立于第二发射器工作并且根据预先给定的折射率来确定例如物体的总厚度。
根据另一种构型方案，由第二发射器发射的太赫兹辐射的带宽可以小于该太赫兹辐射的载波频率的3％、优选小于该太赫兹辐射的载波频率的2％。特别优选的是，可以将ISM频带内的太赫兹辐射用作第二发射器的太赫兹辐射。ISM频带(工业科学和医学频带)是一般可以无许可地使用的频率范围。由此进一步降低了成本。合适的ISM频带的示例是在122至123GHz的范围内的频带、即具有1GHz的带宽。特别是，第二发射器的带宽可以小于、例如以系数2小于(um einen Faktor 2kleiner als)两倍的光速除以折射率与待测结构(例如壁厚)的乘积。
根据特别符合实践的构型方案，第一发射器和第一接收器可以由第一收发器构成，和/或第二发射器和第二接收器可以由第二收发器构成。因此，相应的发射器和接收器布置或集成在相同的地点上构成为收发器。
根据另一种构型方案可以规定，在物体的与第一发射器相对置的一侧上布置有用于由第一发射器发射的太赫兹辐射的第一反射器，和/或在物体的与第二发射器相对置的一侧上布置有用于由第二发射器发射的太赫兹辐射的第二反射器。太赫兹辐射在透射物体之后被所述反射器反射，从而太赫兹辐射在重新透射物体之后被相应的接收器、特别是以收发器的形式与相应的发射器一起构造的接收器接收。
第二发射器和第二接收器可以在测量期间围绕物体旋转和/或沿着物体横向移动(transversieren)。备选地或附加地，也可以设置有多个围绕物体或沿着物体布置的第二发射器和第二接收器。如已经阐述的，窄带的第二测量系统是成本有益并且花费少的。相应地，所述窄带的第二测量系统也可以快速地旋转或相对于物体横向移动，或者可以设置相对多的第二发射器和第二接收器。因此也可以实现对在测量期间移动穿过所述装置的物体的特别广泛的覆盖并因此对所述物体的测量。例如，如果设置有多个第二发射器和第二接收器，则所述第二发射器和第二接收器可以固定地布置，其中，通过足够的数量可以实现基本上完全地覆盖物体表面以用于测量。还可以设想的是，如已经阐释的，设置同时地旋转或横向移动的多个第二发射器和第二接收器。直线运动、特别是横向运动可以特别是在板状物体中沿着所述物体进行、即在纵向方向或输送方向上和/或横向于纵向方向或输送方向进行。也可以进行结合的横向运动和旋转运动，从而例如围绕例如条状物体进行螺旋形的运动。
原则上，由第一发射器和第一接收器构成的第一测量系统也可以以上述方式关于物体运动。原则上也可以设置多个第一发射器和第一接收器。相应的构型方案可以如在上文阐述的在第二发射器和第二接收器中那样。然而如开头所述的那样，在这方面，对物体表面的较小的覆盖是足够的。
根据另一种构型方案，第二发射器可以将太赫兹辐射以倾斜的入射角、即特别是与垂直入射不同的入射角发射到物体的表面上。原则上，在这里存在的问题是，在借助于由第二发射器和第二接收器组成的第二测量系统以太赫兹辐射测量物体时，可能产生附加的信号、例如由于物体的反射而产生附加的信号。这样的附加的信号可能非期望地影响测量结果、特别是影响所测量的由于透射物体而引起的延迟。这样的附加信号可以基本上通过计算被滤除，从而仅剩下所需要的延迟信号。为此需要太赫兹辐射的某种带宽，但是所述带宽不是通过物体的尺寸、特别是在边界面之间的小的间距来定义，而是通过引起附加信号的干扰(例如边界面)到测量系统(例如反射器)的距离来定义。因此，通过选择(例如反射器至物体的)相应的距离，即使存在附加的信号也能以相对窄的带宽进行可靠的测量。而根据上述构型方案来避免非期望的信号，其方式为，通过射束路径相对于所述物体的被照射的表面的倾斜位置来避免由于在所述物体的边界面上的反射而引起的附加信号。由测量系统直接引起的信号可以被校准出来。通过能够从所测量的信号中去除所有非期望的分量，不需要进一步的通过计算的信号滤波。可以相应地以直至单频连续波(CW)运行的最小带宽来进行测量。同时，测量系统(例如反射器)距物体的小的间距是可行的，从而减小了所述装置的结构空间。
如已经阐述的那样，物体的(绝对)尺寸可以在考虑到物体的折射率的情况下确定。原则上，为了确定所获取的尺寸变化的绝对值，可以将物体材料的折射率认为是已知的。然而，在实践中根据应用目的而出现折射率的部分未知的变化。例如，在挤出装置中制造的物体中，这可以通过供应给挤出机的塑料混合物的未知变化而发生。所挤出的塑料一般具有添加剂，其中，添加剂的数量以及添加剂的组成可能波动。由此如果将折射率认为是恒定已知的，则可能导致误差。
因此，根据另一种构型方案，可以从由第一接收器接收的太赫兹辐射来确定物体的折射率。原则上可以如例如在WO 2016/139155 A1中所描述的那样确定折射率。因此，可以在壁厚已知的情况下，通过对在射束路径中没有物体时太赫兹辐射在第一发射器与第一接收器之间的传播时间和在射束路径中有物体时在第一发射器与第一接收器之间的传播时间进行比较来推断出条状材料的折射率。仅第一发射器和第一接收器或可能存在的反射器的位置必须是已知的。
根据另一种构型方案可行的是，从由第一和/或第二发射器发出的太赫兹辐射在透射时由物体时引起的相位变化来确定物体的尺寸、特别是物体的尺寸变化和/或所确定的尺寸或尺寸变化的绝对值。通过对所发射的太赫兹辐射的由物体引起的相位变化进行分析，能以特别可靠且精确的方式进行根据本发明的尺寸确定。为了明确地确定相位或相位变化，特别是在使用非常窄带的太赫兹辐射、直至CW运行的情况下，不仅需要对I通道的分析还需要对Q通道的分析。借助于I方法和Q方法(In-Phase-Verfahren，同相方法和Quadrature-Verfahren，正交方法)能够可靠地确定高频载波信号的相位信息。虽然对相位变化的分析能够实现更精确的测量，但是原则上也可设想的是，实施频率测量或振幅分析。
根据另一种构型方案，可以根据由第二接收器接收的太赫兹辐射信号的信号变化、特别是快速的信号变化来推断出物体的缺陷部位。缺陷部位特别是理解为物体的材料变化，所述材料变化是相对小的、特别是小于或大约等于太赫兹辐射的波长。这种缺陷部位作为米氏散射体起作用，所述缺陷部位粗略近似地在所有方向上大致相同强度地散射。这意味着，由这些缺陷部位散射回的信号相对于总散射信号是小的。典型地，在100mm的间距下已经小于1％。其与1/r2成比例地下降，其中r＝间距。
在距离短并且噪声小的情况下(这可以例如通过太赫兹辐射的小的带宽实现)，可以直接指明被散射的信号并将所述被散射的信号表明为缺陷部位。例如在上面提及的DE102016105599A1中所介绍的用于借助于缺陷部位的直接反射的信号振幅来进行缺陷部位检测的方案与此相对具有弱的灵敏度，特别是在存在进行反射的表面的情况下，如当前通过反射器所设置的那样。而也在上面所阐述的DE202021100416U1中所描述的方案附加地并且基本上利用太赫兹辐射的相位变化，由此显著改善测量的灵敏度。
上面提及的构型方案基于如下构思：太赫兹辐射信号的相对缓慢的改变由物体的尺寸改变而引起，而与尺寸改变相比，较小的缺陷部位引起太赫兹辐射信号的比尺寸改变更快的、在衍射图样的意义上点状的改变。由此可以基于所接收的太赫兹辐射信号在尺寸改变为一方与缺陷部位为另一方之间进行区分。基于经常相关的太赫兹辐射信号，在缺陷部位处出现衍射效应，从而当缺陷部位处于在辐射光学上要预计的辐射路径附近时，所测量的辐射信号也受到影响。为了识别缺陷部位，可以相应地分析这种衍射图样，更确切地说不仅在振幅方面而且在相位方面进行分析。
通过缺陷部位直接散射的太赫兹辐射信号一般快速地在位置上(或在时间上由于测量物体或发射器或接收器的运动而)变化。根据确切的构型方案，所述太赫兹辐射信号典型地具有几毫米的振荡长度。例如，在120GHz的太赫兹辐射频率并且在使用具有20°的倾斜入射角的发射器和接收器的情况下，要预期到约为3.7mm的振荡长度。太赫兹辐射信号可以相应地可靠地与由更大尺寸变化引起的其它信号变化区分开，例如通过局部频率分析或匹配滤波器来区分。这特别是这样的情况，因为缺陷部位信号的振荡长度与缺陷部位无关并且因此是已知的，并且因此在测量物体或发射器或接收器的运动速度已知的情况下，由缺陷部位引起的信号变化的频率是已知的。这例如在观察太赫兹辐射信号的振幅的情况下是不可能的，从而优选对由缺陷部位引起的信号模式的频率或相位进行分析。
根据本发明的方法可以利用根据本发明的设备来实施。相应地，根据本发明的装置、特别是所述装置的分析设备可以构造用于实施根据本发明的方法。
附图说明
下面借助实施例更详细地阐述本发明。图中示意性地：
图1示出用于在第一应用情况下实施按照本发明的方法的按照本发明的装置；
图2示出在第二应用情况下的图1中的装置；以及
图3示出用于说明按照本发明的缺陷部位识别的图表。
具体实施方式
只要没有另外说明，在附图中相同的附图标记表示相同的物体。
在图1中示出的装置具有第一收发器10，所述第一收发器包括用于太赫兹辐射的第一发射器10和用于由第一发射器10发射的太赫兹辐射的第一接收器10。此外，所述装置具有第二收发器12，所述第二收发器包括用于太赫兹辐射的第二发射器12和用于接收由第二发射器12发射的太赫兹辐射的第二接收器12。第二发射器12发射相应地由第二接收器12接收的太赫兹辐射，所述太赫兹辐射的带宽小于该太赫兹辐射的载波频率的5％。而第一发射器10发射相应地由第一接收器10接收的具有更大带宽的太赫兹辐射、特别是具有大于该太赫兹辐射的载波频率的10％、优选大于该太赫兹辐射的载波频率的20％的带宽的太赫兹辐射。
在图1中非常示意性地示出待测管18(例如塑料管、特别是来自挤出装置的塑料管18)的两个相对置的壁区段14、16。如图1中通过箭头20所示，管18可以沿着其纵轴线被输送通过所述装置。应当理解，图1中仅示出管18的一小区段。第一收发器10还配设有第一反射器22，所述第一反射器设置在管18的与第一收发器10相对的侧上。第二收发器12相应地配设有第二反射器24，所述第二反射器也布置在管18的与第二收发器12相对的侧上。此外，所述装置包括分析设备26，所述分析设备与收发器10、12、特别是收发器10、12的发射器10、12和接收器10、12连接，从而这些收发器可以被分析设备26控制并且特别是接收器10、12的测量数据可以被进一步传输给分析设备以便进行分析。为此，收发器10、12通过合适的信号线路和控制线路与分析设备26连接。
为了测量管18，由第一发射器10将太赫兹辐射发射到管18上，其中，太赫兹辐射在透射管18之后被反射器22反射，从而太赫兹辐射在重新透射管18之后返回到第一收发器10，在那里太赫兹辐射被第一接收器10作为测量信号接收。这在图1中通过射束路径28示出。在此，太赫兹辐射在管18的边界面上被反射。将第一接收器10的测量信号进一步传输给分析设备26，所述分析设备在考虑到管18的材料折射率的情况下(例如借助于传播时间测量)从在边界面处反射的辐射信号确定管18的绝对尺寸数据、例如壁区段14、16的壁厚。对于管道18，折射率可以认为是已知的，或者以上述方式通过分析设备26确定折射率。第一收发器10可以固定地布置并且以规则的时间间隔发射用于测量的太赫兹辐射。
在这个测量过程期间还通过第二发射器12将带宽更小的太赫兹辐射发射到管18上，其中，所述太赫兹辐射在透射管18之后被第二反射器24反射并且在重新透射管18之后重新到达第二收发器12，在那里所述太赫兹辐射被第二接收器12作为测量信号接收。这在图1中通过射束路径30说明。如图1中能看出的，太赫兹辐射在此以倾斜的入射角发射到管18的表面上。在管的边界面上发生太赫兹辐射的折射和反射，如在图1中例如在32处所示。然而，由于太赫兹辐射的倾斜的入射角，这些反射信号不返回到第二收发器12并且因此不返回到第二接收器12。因此，通过第二接收器12基本上仅探测和测量透射管18的辐射份额。又将测量信号传递给分析设备26，分析设备借助于由管18引起的太赫兹辐射的延迟来确定管18的在时间上的和/或在空间上的尺寸变化。为了确定尺寸变化而特别是确定由管18引起的太赫兹辐射相位变化。为了在时间上和/或在空间上检测尺寸变化，太赫兹辐射被第二发射器12在多个时刻上发射并且由于管18沿纵向方向输送而被发射到管18的表面的多个位置上。第二收发器12可以在测量期间围绕管18旋转以执行在管18的环周上的测量。然而，还可以设想的是，在管18的环周上分散布置多个第二收发器12。
分析设备26将第一和第二接收器10、12的测量信号相关联，并且由此确定管18的所确定的尺寸变化的绝对值。在此，所测量的尺寸数据或尺寸变化是厚度数据或厚度变化。
图2借助对板状物体34的测量示出图1中的装置。板状物体34又例如可以沿着方向20被输送穿过所述装置。测量和分析以与图1中所阐述的基本相同的方式进行。与图1不同地，图2中的测量信号提供板状物体34的明确的尺寸数据、特别是厚度数据，而图1中所确定的尺寸数据、特别是厚度数据是对于两个管壁14、16的总数据。在图2中，例如可以设想的是，横向于输送方向20并排布置多个第二收发器12、即在图2中进入图平面地布置，或者第二收发器12在测量期间在该方向上横向移动。以这种方式，例如可以基本上在板状物体18、34的整个宽度上进行测量。
在图1和图2所示的两种应用情况下，还可以检测所测量的物体18、34的缺陷部位，特别是其方式为，根据由第二接收器12接收的太赫兹辐射信号的快速的信号变化推断出物体18、34的缺陷部位。
这应当借助于图3更详细地阐述。在那里，对于三个不同的缺陷部位尺寸(缺陷尺寸)示出第二接收器12的相应的测量信号，其中，在x轴上分别给出以毫米为单位的缺陷部位。在图3中，上下相叠地以任意单位绘出I通道、Q通道的测量信号和幅度。第二发射器12发射在CW运行中具有2.5mm波长的太赫兹辐射。由对图表的比较可见，通过在缺陷部位处的散射引起的测量信号产生特征性的信号形状，所述信号形状特别是在根据I方法和Q方法的相位分析时除了定向和距离之外还提供关于缺陷部位的尺寸和形状的信息。对纯振幅的观察(如图3中最下面所示)引起明显更简单的信号形状，然而特别在存在其他干扰的情况下要更差地检测所述信号形状。
附图标记列表
10收发器、第一发射器、第一接收器
12收发器、第二发射器、第二接收器
14 管壁
16 管壁
18管、物体
20 输送方向
22 第一反射器
24 第二反射器
26 分析设备
28 射束路径
30 射束路径
32 射束路径
34 物体

Claims (22)

1.一种用于确定板状物体(34)或条状物体(18)、特别是管(18)的尺寸数据、特别是厚度数据的方法，所述方法包括以下步骤：
-由第一发射器(10)将太赫兹辐射在至少一个时刻发射到在物体(18、34)表面上的至少一个位置上，
-由所述第一发射器(10)发射的太赫兹辐射在至少一次透射物体(18、34)之后由第一接收器(10)接收，
其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
-由第二发射器(12)在多个时刻将如下太赫兹辐射发射到物体的表面上和/或发射到在物体(18、34)表面上的多个位置上，所述太赫兹辐射的带宽小于该太赫兹辐射的载波频率的5％，
-由所述第二发射器(12)发射的太赫兹辐射在至少一次透射物体(18、34)之后由第二接收器(12)接收，
-在考虑到由第一接收器(10)接收的太赫兹辐射的情况下，从由第二发射器(12)接收的太赫兹辐射和/或由第二接收器(12)接收的太赫兹辐射在时间上的变化和/或在空间上的变化来确定物体(18、34)的尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述第一发射器(10)发射的太赫兹辐射的带宽大于该太赫兹辐射的载波频率的10％、优选大于该太赫兹辐射的载波频率的20％。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由所述第二发射器(12)发射的太赫兹辐射的带宽小于该太赫兹辐射的载波频率的3％、优选小于该太赫兹辐射的载波频率的2％。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一发射器(10)和所述第一接收器(10)由第一收发器(10)构造，和/或所述第二发射器(12)和所述第二接收器(12)由第二收发器(12)构造。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在物体(18、34)的与所述第一发射器(10)相对置的一侧上布置有用于由第一发射器(10)发射的太赫兹辐射的第一反射器(22)，和/或在物体(18、34)的与所述第二发射器(12)相对置的一侧上布置有用于由第二发射器(12)发射的太赫兹辐射的第二反射器(24)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二发射器(12)和所述第二接收器(12)在测量期间围绕物体(18、34)旋转和/或沿着物体(18、34)横向移动，和/或设置有多个围绕物体(18、34)或沿着物体(18、34)布置的第二发射器(12)和第二接收器(12)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二发射器(12)将太赫兹辐射以倾斜的入射角发射到物体(18、34)的表面上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在考虑到物体(18、34)的折射率的情况下确定物体(18、34)的尺寸。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，从由所述第一接收器(10)接收的太赫兹辐射确定物体(18、34)的折射率。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，从由所述第一发射器和/或第二发射器(12)发射的太赫兹辐射在透射时由物体(18、34)引起的相位变化中确定所述物体的尺寸。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据由所述第二接收器(12)接收的太赫兹辐射信号的信号变化、特别是快速的信号变化来推断出物体(18、34)的缺陷部位。
12.一种用于确定板状物体或条状物体(18、34)的尺寸数据的装置，所述装置包括：
-第一发射器(10)，所述第一发射器构造用于在至少一个时刻将太赫兹辐射发射到在物体(18、34)表面上的至少一个位置上，
-第一接收器(10)，所述第一接收器构造用于对由第一发射器(10)发射的太赫兹辐射在至少一次透射物体(18、34)之后进行接收，
其特征在于，所述装置包括：
-第二发射器(12)，所述第二发射器构造用于在多个时刻将如下太赫兹辐射发射到物体的表面上和/或发射到在物体(18、34)表面上的多个位置上，所述太赫兹辐射的带宽小于该太赫兹辐射的载波频率的5％，
-第二接收器(12)，所述第二接收器构造用于对由第二发射器(12)发射的太赫兹辐射在至少一次透射物体(18、34)之后进行接收，
-分析设备(26)，所述分析设备构造用于在考虑到由所述第一接收器(10)接收的太赫兹辐射的情况下，从由所述第二发射器(12)接收的太赫兹辐射和/或由所述第二接收器(12)接收的太赫兹辐射在时间上的变化和/或在空间上的变化来确定物体(18、34)的尺寸。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，由所述第一发射器(10)发射的太赫兹辐射的带宽大于该太赫兹辐射的载波频率的10％、优选大于该太赫兹辐射的载波频率的20％。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，由所述第二发射器(12)发射的太赫兹辐射的带宽小于该太赫兹辐射的载波频率的3％、优选小于该太赫兹辐射的载波频率的2％。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一发射器(10)和所述第一接收器(10)由第一收发器(10)构造，和/或所述第二发射器(12)和所述第二接收器(12)由第二收发器(12)构造。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，其特征在于，在物体(18、34)的与所述第一发射器(10)相对置的一侧上布置有用于由第一发射器(10)发射的太赫兹辐射的第一反射器(22)，和/或在物体(18、34)的与所述第二发射器(12)相对置的一侧上布置有用于由所述第二发射器(12)发射的太赫兹辐射的第二反射器(24)。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的装置，其特征在于，设置有旋转设备和/或横向移动设备，以用于使所述第二发射器(12)和所述第二接收器(12)在测量期间围绕物体(18、34)旋转和/或以用于使所述第二发射器(12)和所述第二接收器(12)在测量期间沿着物体(18、34)横向移动，和/或设置有多个围绕物体(18、34)或沿着物体(18、34)布置的第二发射器(12)和第二接收器(12)。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二发射器(12)布置成使得所述第二发射器将太赫兹辐射以倾斜的入射角发射到物体(18、34)的表面上。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述分析设备(26)还构造用于在考虑到物体(18、34)的折射率的情况下确定物体(18、34)的尺寸。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述分析设备(26)还构造用于从由所述第一接收器(10)接收的太赫兹辐射确定物体(18、34)的折射率。
21.根据权利要求12至20中任一项所述的装置，其特征在于，所述分析设备(26)构造用于，从由所述第一发射器和/或第二发射器(12)发射的太赫兹辐射在透射时由物体(18、34)引起的相位变化中确定所述物体(18、34)的尺寸。
22.根据权利要求12至21中任一项所述的装置，其特征在于，所述分析设备(26)构造用于根据由所述第二接收器(12)接收的太赫兹辐射信号的信号变化、特别是快速的信号变化来推断出物体(18、34)的缺陷部位。
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