DE202016008433U1 - Terahertz measuring device for measuring test objects using terahertz radiation - Google Patents

Terahertz measuring device for measuring test objects using terahertz radiation Download PDF

Info

Publication number
DE202016008433U1
DE202016008433U1 DE202016008433.0U DE202016008433U DE202016008433U1 DE 202016008433 U1 DE202016008433 U1 DE 202016008433U1 DE 202016008433 U DE202016008433 U DE 202016008433U DE 202016008433 U1 DE202016008433 U1 DE 202016008433U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mirror
parabolic
radiation
plane
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE202016008433.0U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inoex GmbH
Original Assignee
Inoex GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inoex GmbH filed Critical Inoex GmbH
Publication of DE202016008433U1 publication Critical patent/DE202016008433U1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/954Inspecting the inner surface of hollow bodies, e.g. bores
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3581Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806Specially adapted optical and illumination features
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges

Abstract

Terahertz-Messvorrichtung zur Vermessung von Prüfobjekten, die mindestens aufweist: a) eine Sender-Empfänger-Einheit (3) mit einem Sender (9) zum Emittieren von Strahlung (S) im Terahertz-Bereich und einem zugehörigen Empfänger (10) zum Detektieren einer an einem Prüfobjekt (2) rekflektierten Strahlung (R), b) eine elliptische erste Spiegel-Anordnung (4) mit – b1) einem elliptischen ersten Spiegel (7;), der in einer ersten x-y-Ebene (Exy) einen ersten elliptischen Brennpunkt (B1) und einen zweiten elliptischen Brennpunkt (B2) ausbildet, und der zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen den Brennpunkten (B1, B2) in der ersten x-y-Ebene (Exy) zumindest abschnittsweise elliptisch gekrümmt ist, – b2) einem im Bereich des ersten elliptischen Brennpunkts (B1) angeordneten zweiten Spiegel (8) zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen einer quer zu der ersten x-y-Ebene (Exy) verlaufenden z-Richtung und der ersten x-y-Ebene (Exy), c) eine parabolische zweite Spiegel-Anordnung (4') mit – c1) einem ersten parabolischen Spiegel (7'), der in einer zweiten x-y-Ebene (Exy’) einen ersten parabolischen Brennpunkt (B1') ausbildet, und – c2) einem zweiten parabolischen Spiegel (19'), der in der zweiten x-y-Ebene (Exy’) parabolisch ausgebildet ist und einen zweiten parabolischen Brennpunkt (B2') ausbildet und gegenüberliegend zu dem ersten parabolischen Spiegel (7') angeordnet ist, wobei der erste parabolische Spiegel (7') und der zweite parabolische Spiegel (19') zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen den parabolischen Brennpunkten (B1', B2') parabelförmig gekrümmt sind, und c3) einem im Bereich des ersten Brennpunkts (B1') angeordneten dritten Spiegel (8') zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen einer quer zu der zweiten x-y-Ebene (Exy') verlaufenden z-Richtung und der zweiten x-y-Ebene (Exy'), d) einem Prüfobjekthalter (5) zur Anordnung des Prüfobjekts (2) im Bereich der zweiten Brennpunkte (B2, B2') beider XY-Ebenen, und e) einer Steuereinheit (6) zur Auswertung der detektierten Strahlung (R) und Ermittlung mindestens einer Schichtdicke des Prüfobjektes, wobei die zweite x-y-Ebene (Exy') der zweiten Spiegel-Anordnung (4´) in der z-Richtung versetzt zu der ersten x-y-Ebene (Exy') der ersten Spiegel-Anordnung (4) vorgesehen ist.A terahertz measuring device for measuring test objects, comprising at least: a) a transmitter-receiver unit (3) with a transmitter (9) for emitting radiation (S) in the terahertz range and an associated receiver (10) for detecting a b) an elliptical first mirror (7;) having a first elliptical focal point in a first xy plane (Exy) (B1) and a second elliptical focal point (B2) is formed, and which is at least partially elliptical curved for deflecting the radiation (S, R) between the focal points (B1, B2) in the first xy plane (Exy), - b2) a second mirror (8) arranged in the region of the first elliptical focal point (B1) for deflecting the radiation (S, R) between a z-direction running transversely to the first xy plane (Exy) and the first xy plane (Exy) , c) a parabolic second mirror arrangement (4 ') with - c1) a first parabolic mirror (7 ') forming a first parabolic focal point (B1') in a second xy plane (Exy '), and - c2) a second parabolic mirror (19') operating in the second xy plane (Exy ') is parabolic and forms a second parabolic focal point (B2') and is arranged opposite to the first parabolic mirror (7 '), wherein the first parabolic mirror (7') and the second parabolic mirror ( 19 ') for deflecting the radiation (S, R) between the parabolic focal points (B1', B2 ') are parabolically curved, and c3) a in the region of the first focal point (B1') arranged third mirror (8 ') for deflecting the Radiation (S, R) between a transverse to the second xy plane (Exy ') extending z-direction and the second xy plane (Exy'), d) a Prüfobjekthalter (5) for placing the test object (2) in the area the second foci (B2, B2 ') of both XY planes, and e) a control unit (6 ) for evaluating the detected radiation (R) and determining at least one layer thickness of the test object, wherein the second xy plane (Exy ') of the second mirror arrangement (4') in the z-direction offset from the first xy plane (Exy ') of the first mirror arrangement (4) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Terahertz-Messvorrichtung zur Vermessung von Prüfobjekten mittels Terahertz-Strahlung. Die zu vermessenden Prüfobjekte weisen insbesondere zumindest abschnittsweise mindestens eine hohlzylinderförmige Materialschicht auf. The invention relates to a terahertz measuring device for measuring test objects by means of terahertz radiation. The test objects to be measured have, in particular at least in sections, at least one hollow cylindrical material layer.

Aus der DE 102008046988 A l ist ein Reflektometer zur Charakterisierung von Materialien hinsichtlich wenigstens einer optischen Reflexionseigenschaft bekannt. Das Reflektometer umfasst einen Ellipsoidspiegel, in dessen ersten Brennpunkt eine zu charakterisierende Probe mittels eines Probenhalters gehalten wird. Die Probe ist mittels des Probenhalters um eine Drehachse drehbar. Die Bestrahlung der Probe erfolgt durch eine Öffnung im Ellipsoidspiegel mittels einer Strahlungsquelle. Der Ellipsoidspiegel bildet die von der im ersten Brennpunkt beleuchteten Probe reflektierten Strahlung durch eine im zweiten Brennpunkt positionierte Blende auf einen dahinter liegenden Detektor ab. Die Messdaten des Reflektometers werden anschließend zur Charakterisierung der Probe ausgewertet. From the DE 102008046988 A 1, a reflectometer for characterizing materials with respect to at least one optical reflection property is known. The reflectometer comprises an ellipsoidal mirror, in the first focal point of which a sample to be characterized is held by means of a sample holder. The sample is rotatable about a rotation axis by means of the sample holder. The irradiation of the sample takes place through an opening in the ellipsoidal mirror by means of a radiation source. The ellipsoid mirror images the radiation reflected by the sample illuminated in the first focal point through a diaphragm positioned in the second focal point onto a detector located behind it. The measurement data of the reflectometer are then evaluated to characterize the sample.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Terahertz-Messvorrichtung zu schaffen, die in einfacher und flexibler Weise die Vermessung von Prüfobjekten ermöglicht. Die Terahertz-Messvorrichtung soll insbesondere die Vermessung von Prüfobjekten ermöglichen, die zumindest abschnittsweise mindestens eine hohlzylinderförmige Materialschicht aufweisen. The invention has for its object to provide a terahertz measuring device that allows the measurement of test objects in a simple and flexible manner. The terahertz measuring device is intended in particular to enable the measurement of test objects which have at least in sections at least one hollow cylindrical material layer.

Diese Aufgabe wird durch eine Terahertz-Messvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.. Die Terahertz-Messvorrichtung bzw. Terahertz-Reflexions-Messvorrichtung dient vorzugsweise zur Durchführung von Reflexionsmessungen an dem zu vermessenden Prüfobjekt. Es ist vorzugsweise eine Laufzeitmessung zur Ermittlung von Wanddicken von Rohren, insbesondere Kunststoff-Rohren oder Schichten von Kunststoff-Rohren vorgesehen. This object is achieved by a terahertz measuring device according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims. The terahertz measuring device or terahertz reflection measuring device is preferably used for carrying out reflection measurements on the test object to be measured. It is preferably provided a transit time measurement for determining wall thicknesses of pipes, in particular plastic pipes or layers of plastic pipes.

Im Rahmen der Erfindung wird mit "elliptischer Spiegel" ein Spiegel bezeichnet, der zumindest abschnittsweise elliptisch ist und zwei Brennpunkte ausbildet; vorzugsweise ist ein "elliptischer Spiegel" in seiner xy-Ebene vollständig elliptisch In the context of the invention, "elliptical mirror" denotes a mirror which is elliptical at least in sections and forms two focal points; Preferably, an "elliptical mirror" is completely elliptical in its xy plane

Im Rahmen der Erfindung wird mit "parabolischer Spiegel" ein Spiegel bezeichnet, der zumindest abschnittsweise parabolisch ist und einen Brennpunkt ausbildet; vorzugsweise ist ein " parabolischer Spiegel " in seiner xy-Ebene vollständig parabolisch, insbesondere als Parabolrinne oder Rotations-Paraboloid. In the context of the invention, "parabolic mirror" denotes a mirror which is at least partially parabolic and forms a focal point; Preferably, a "parabolic mirror" is completely parabolic in its xy plane, especially as a parabolic trough or a rotational paraboloid.

Ein "parabolisches Spiegel-Paar" bezeichnet einen ersten und zweiten parabolischen Spiegel, die mit ihren Öffnungen einander zugewandt sind und eine gemeinsame optische Achse aufweisen; somit liegen insbesondere auch die beiden Brennpunkte auf der gemeinsamen optischen Achse. A "pair of parabolic mirrors" means first and second parabolic mirrors facing each other with their openings and having a common optical axis; Thus, in particular, the two focal points are on the common optical axis.

Der erste Spiegel der mindestens einen Spiegel-Anordnung ist zumindest abschnittsweise elliptisch gekrümmt und bildet in einer x-y-Ebene einen ersten Brennpunkt und einen zugehörigen zweiten Brennpunkt aus. Im Bereich des ersten Brennpunkts ist ein zweiter Spiegel angeordnet, der durch den ersten Brennpunkt verläuft und relativ zu der xy-Ebene geneigt angeordnet ist, also mit dieser einen Winkel ungleich 0° einschließt. Das zu vermessende Prüfobjekt ist mittels des Prüfobjekthalters im Bereich des zweiten Brennpunkts angeordnet. Die mindestens eine Sender-Empfänger-Einheit ist außerhalb der x-y-Ebene, also in einer z-Richtung beabstandet von der x-y-Ebene, angeordnet. Dies ist aufgrund der Umlenkung mittels des zweiten Spiegels möglich. Der zweite Spiegel schließt mit der x-y-Ebene einen Winkel α ein, wobei für α gilt: 30° ≤ α ≤ 60°, insbesondere 35° ≤ α ≤ 55°, und insbesondere 40° ≤ α ≤ 50°. Vorzugsweise beträgt der Winkel α = 45°. The first mirror of the at least one mirror arrangement is elliptically curved at least in sections and forms a first focal point and an associated second focal point in an x-y plane. In the region of the first focal point, a second mirror is arranged which extends through the first focal point and is arranged inclined relative to the xy plane, that is with this an angle not equal to 0 °. The test object to be measured is arranged by means of the test object holder in the region of the second focal point. The at least one transmitter-receiver unit is arranged outside the x-y plane, that is to say in a z-direction at a distance from the x-y plane. This is possible due to the deflection by means of the second mirror. The second mirror encloses an angle α with the x-y plane, where α = 30 ° ≦ α ≦ 60 °, in particular 35 ° ≦ α ≦ 55 °, and in particular 40 ° ≦ α ≦ 50 °. Preferably, the angle α = 45 °.

Die Vermessung des Prüfobjekts erfolgt in beiden Spiegel-Anordnung vorzugsweise unabhängig voneinander. Zunächst wird von dem Sender der Sender-Empfänger-Einheit Strahlung in Richtung des Umlenkspiegels bzw. zweiten Spiegels emittiert. In der elliptischen Spiegel-Anordnung wird die emittierte Strahlung mittels des zweiten Spiegels in die x-y-Ebene umgelenkt und trifft anschließend auf den ersten Spiegel. Durch die elliptische Krümmung des ersten Spiegels wird die Strahlung in Richtung des zweiten Brennpunkts reflektiert. Aufgrund der Anordnung des Prüfobjekts im Bereich des zweiten Brennpunkts trifft die Strahlung auf das Prüfobjekt und wird von dort wiederum reflektiert. Das Prüfobjekt ist vorzugsweise derart angeordnet, dass eine Mittellängsachse des Prüfobjekts durch den zweiten Brennpunkt verläuft, so dass die Strahlung bzw. der Strahl radial auf das Prüfobjekt trifft und der Einfallswinkel der Strahlung dem Reflexionswinkel entspricht. Die am Prüfobjekt reflektierte Strahlung weist denselben Strahlengang, jedoch in entgegengesetzter Richtung, auf, wie die einfallende Strahlung. Die reflektierte Strahlung wird von dem ersten Spiegel aufgrund dessen elliptischer Krümmung in Richtung des ersten Brennpunkts reflektiert und trifft dort auf den zweiten Spiegel. Der zweite Spiegel lenkt die reflektierte Strahlung quer, insbesondere senkrecht, zu der x-y-Ebene in Richtung der Sender-Empfänger-Einheit um. Der Empfänger detektiert die reflektierte Strahlung und leitet die Messwerte an die Steuereinheit weiter, die die detektierte Strahlung bzw. die Messwerte auswertet. The measurement of the test object is preferably carried out independently of one another in both mirror arrangements. First of all, the transmitter of the transmitter-receiver unit emits radiation in the direction of the deflecting mirror or second mirror. In the elliptic mirror arrangement, the emitted radiation is deflected by means of the second mirror in the xy plane and then strikes the first mirror. Due to the elliptical curvature of the first mirror, the radiation is reflected in the direction of the second focal point. Due to the arrangement of the test object in the region of the second focal point, the radiation impinges on the test object and is reflected from there again. The test object is preferably arranged such that a central longitudinal axis of the test object extends through the second focal point, so that the radiation or the beam impinges radially on the test object and the angle of incidence of the radiation corresponds to the reflection angle. The radiation reflected on the test object has the same beam path, but in the opposite direction, as the incident radiation. The reflected radiation is reflected by the first mirror due to its elliptical curvature in the direction of the first focus and meets there on the second mirror. Of the second mirror deflects the reflected radiation transversely, in particular perpendicular, to the xy plane in the direction of the transceiver unit. The receiver detects the reflected radiation and forwards the measured values to the control unit, which evaluates the detected radiation or the measured values.

In der parabolischen Spiegel-Anordnung wird von dem Sender der Sender-Empfänger-Einheit zunächst Strahlung in Richtung des dritten Spiegels emittiert. Die emittierte Strahlung wird mittels des dritten Spiegels in die x-y-Ebene umgelenkt und trifft anschließend auf den ersten parabolischen Spiegel. Die Strahlung wird dann von dem ersten parabolischen Spiegel umgelenkt und trifft aufgrund dessen parabelförmigen Krümmung anschließend auf den zweiten parabolischen Spiegel. Durch die parabelförmige Krümmung des zweiten Spiegels wird die Strahlung von dem zweiten Spiegel in Richtung des zweiten Brennpunkts reflektiert. Aufgrund der Anordnung des Prüfobjekts im Bereich des zweiten Brennpunkts trifft die Strahlung auf das Prüfobjekt und wird von dort wiederum reflektiert. Das Prüfobjekt ist vorzugsweise derart angeordnet, dass eine Mittellängsachse des Prüfobjekts durch den zweiten Brennpunkt verläuft, so dass die Strahlung bzw. der Strahl radial auf das Prüfobjekt trifft und der Einfallswinkel der Strahlung dem Reflexionswinkel entspricht. Aufgrund der Anordnung des Prüfobjekts im Bereich des zweiten Brennpunkts mittels des Prüfobjekthalters und des zweiten Spiegels im Bereich des ersten Brennpunkts kann das Prüfobjekt in flexibler Weise vermessen werden. In the parabolic mirror arrangement, the transmitter of the transmitter-receiver unit first emits radiation in the direction of the third mirror. The emitted radiation is deflected by means of the third mirror in the x-y plane and then strikes the first parabolic mirror. The radiation is then deflected by the first parabolic mirror and then hits the second parabolic mirror due to its parabolic curvature. The parabolic curvature of the second mirror reflects the radiation from the second mirror in the direction of the second focal point. Due to the arrangement of the test object in the region of the second focal point, the radiation impinges on the test object and is reflected from there again. The test object is preferably arranged such that a central longitudinal axis of the test object extends through the second focal point, so that the radiation or the beam impinges radially on the test object and the angle of incidence of the radiation corresponds to the reflection angle. Due to the arrangement of the test object in the region of the second focal point by means of the test object holder and the second mirror in the region of the first focal point, the test object can be measured in a flexible manner.

Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ist vergleichsweise einfach aufgebaut, da die mindestens eine Sender-Empfänger-Einheit aufgrund der zugehörigen Spiegel-Anordnung außerhalb, also in der z-Richtung beabstandet zu den x-y-Ebenen der Spiegel-Anordnungen positionierbar ist. The measuring device according to the invention has a comparatively simple design, since the at least one transmitter-receiver unit can be positioned outside the x-y planes of the mirror arrangements, because of the associated mirror arrangement outside, that is to say in the z-direction.

Durch die zwei Spiegel-Anordnungen kann ein Prüfobjekt, insbesondere eine Dicke mindestens einer hohlzylinderförmigen Materialschicht über den gesamten Umfang vermessen werden. By means of the two mirror arrangements, a test object, in particular a thickness of at least one hollow cylindrical material layer, can be measured over the entire circumference.

Das Prüfobjekt ist insbesondere hohlzylinderförmig ausgebildet, also als Rohr mit einem kreisförmigen Querschnitt. Das Prüfobjekt ist insbesondere aus Kunststoff ausgebildet. Das Prüfobjekt weist insbesondere eine hohlzylinderförmige Materialschicht oder mehrere hohlzylinderförmige Materialschichten auf. Vorzugsweise können die Dicke der mindestens einen Materialschicht ermittelt werden, insbesondere zur Überprüfung, dass eine homogene Wanddicke über den Umfang vorliegt. The test object is in particular designed as a hollow cylinder, ie as a tube with a circular cross section. The test object is formed in particular of plastic. In particular, the test object has a hollow cylindrical material layer or a plurality of hollow cylindrical material layers. Preferably, the thickness of the at least one material layer can be determined, in particular to check that a homogeneous wall thickness is present over the circumference.

Somit kann insbesondere ein Rohr aus z. B. Kunststoff durch eine Messvorrichtung geführt werden und über seinen gesamten Umfang untersucht werden. Die Untersuchung kann somit bereits nach der Herstellung, z. B. der Extrusion des Kunststoff-Rohres, erfolgen. Thus, in particular a tube of z. B. plastic are guided by a measuring device and examined over its entire circumference. The investigation can thus already after production, for. As the extrusion of the plastic tube done.

Eine mechanische Verstellung, d.h. Drehen oder Schwenken des Prüfobjektes oder der Messvorrichtung ist somit nicht erforderlich. A mechanical adjustment, i. Turning or pivoting of the test object or the measuring device is thus not required.

Die mindestens eine Sender-Empfänger-Einheit ist derart ausgebildet, dass elektromagnetische Terahertz-Strahlung mit einer Frequenz im Bereich von 0,01 THz bis 50 THz, insbesondere von 0,05 THz bis 20 THz, und insbesondere von 0,1 THz bis 10 THz emittiert bzw. detektiert. Hierdurch wird insbesondere die Vermessung von Prüfobjekten aus Kunststoff ermöglicht. Die Vermessung des Prüfobjekts mittels der Strahlung bzw. THz-Strahlung basiert auf der Messung einer Laufzeitdifferenz der Strahlung, die an den Grenzschichten reflektiert wird. Grenzschichten sind die Oberflächen des Prüfobjekts, beispielsweise die Rohraußenwand und die Rohrinnenwand, und aneinandergrenzende Materialschichten innerhalb des Prüfobjekts. Die mindestens eine Sender-Empfänger-Einheit ist insbesondere derart ausgebildet, dass THz-Pulse emittierbar bzw. detektierbar sind. The at least one transmitter-receiver unit is designed such that electromagnetic terahertz radiation having a frequency in the range from 0.01 THz to 50 THz, in particular from 0.05 THz to 20 THz, and in particular from 0.1 THz to 10 THz emits or detects. This allows in particular the measurement of test objects made of plastic. The measurement of the test object by means of the radiation or THz radiation is based on the measurement of a transit time difference of the radiation which is reflected at the boundary layers. Boundary layers are the surfaces of the test object, for example, the tube outer wall and the tube inner wall, and contiguous material layers within the test object. The at least one transmitter-receiver unit is in particular designed such that THz pulses can be emitted or detected.

Indem die mindestens eine Sender-Empfänger-Einheit entlang der z-Achse, also senkrecht beabstandet von der x-y-Ebene der ersten und zweiten Spiegel-Anordnung angeordnet ist, wird der von dem elliptischen ersten Spiegel bzw. den beiden parabolischen Spiegeln begrenzte Raum bzw. Innenraum nicht unnötigerweise von der Sender-Empfänger-Einheit beeinträchtigt, wobei in einfacher Weise eine Umlenkung der Strahlung erfolgt. Der zur Umlenkung aus der jeweiligen x-y-Ebene vorgesehene zweite Spiegel bzw. dritte Spiegel benötigt einen vergleichsweise geringen Platzbedarf, sodass die erste und zweite Spiegel-Anordnung jeweils vergleichsweise kompakt aufgebaut ist. Die Größe der Spiegel-Anordnung wird lediglich durch die Größe des größten zu vermessenden Prüfobjekts bestimmt. Die z-Achse verläuft senkrecht zu der x-y-Ebene. Entsprechend ist der zweite Spiegel bzw. dritte Spiegel zur Umlenkung der Strahlung um vorzugsweise 45° zu der jeweiligen x-y-Ebene geneigt. By the at least one transmitter-receiver unit along the z-axis, that is arranged perpendicularly spaced from the xy plane of the first and second mirror arrangement, the limited by the elliptical first mirror or the two parabolic mirrors space or Interior is not unnecessarily affected by the transmitter-receiver unit, with a deflection of the radiation takes place in a simple manner. The second mirror or third mirror provided for deflecting from the respective x-y plane requires a comparatively small space requirement, so that the first and second mirror arrangement is constructed in a comparatively compact manner. The size of the mirror arrangement is determined only by the size of the largest test object to be measured. The z-axis is perpendicular to the x-y plane. Accordingly, the second mirror or third mirror for deflecting the radiation is inclined by preferably 45 ° to the respective x-y plane.

Die Spiegel-Anordnungen sind derart zueinander ausgerichtet, dass der von der ersten Spiegel-Anordnung abgeschattete Bereich mittels der zweiten Spiegel-Anordnung vermessbar ist und umgekehrt, somit kann durch jede Spiegel-Anordnung kann jeweils der von der anderen Spiegel-Anordnung abgeschattete Bereich erfasst werden, d.h. in unterschiedlichen z-Positionen, wobei insbesondere das Prüfobjekt in z-Richtung durch beide Spiegel-Anordnungen geführt wird. Hierbei sind die beiden Spiegel-Anordnungen in z-Richtung versetzt, so dass sie sich nicht stören. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Spiegel-Anordnungen vorgesehen sein, wenn dies vorteilhaft ist. Die weiteren Spiegel-Anordnungen sind dann parabolisch und/oder elliptisch. The mirror arrangements are aligned with one another such that the area shaded by the first mirror arrangement can be measured by means of the second mirror arrangement and vice versa, thus By each mirror arrangement, in each case the area shaded by the other mirror arrangement can be detected, ie in different z positions, wherein in particular the test object is guided in the z direction by both mirror arrangements. In this case, the two mirror arrangements are offset in the z-direction, so that they do not interfere. In principle, more than two mirror arrangements can be provided, if this is advantageous. The further mirror arrangements are then parabolic and / or elliptical.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt: The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments. In the accompanying drawing shows:

1 eine Seitenansicht eines Teils einer Terahertz-Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, 1 a side view of a portion of a terahertz measuring device according to an embodiment,

2 eine Draufsicht auf die elliptische erste Spiegel-Anordnung in 1, 2 a plan view of the elliptical first mirror assembly in 1 .

3 eine Seitenansicht auf die erste oder zweite Spiegel-Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform, 3 a side view of the first or second mirror arrangement according to another embodiment,

4 eine Aufsicht auf die parabolische zweite Spiegel-Anordnung in 1, 4 a plan view of the parabolic second mirror arrangement in 1 .

5 eine Draufsicht auf die Messvorrichtung mit beiden Spiegel-Anordnungen aus 2 und 4, und 5 a plan view of the measuring device with two mirror assemblies 2 and 4 , and

6 eine erste Seitenansicht einer Messvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und 6 a first side view of a measuring device according to another embodiment, and

7 eine zweite und um 90° gedrehte Seitenansicht der Messvorrichtung in 6. 7 a second and rotated by 90 ° side view of the measuring device in 6 ,

8 einen zeitlichen Verlauf einer als THz-Pulse emittierten Strahlung. 8th a time course of a radiation emitted as THz pulses radiation.

Eine Terahertz-Messvorrichtung 1 zur Vermessung eines Prüfobjekts 2 weist zwei Sender-Empfänger-Einheiten 3 und , zwei zugehörige Spiegel-Anordnungen 4 und , einen Prüfobjekthalter 5 und eine Steuereinheit 6 auf. Hierbei ist in einer ersten x-y-Ebene Exy eine erste elliptische Spiegel-Anordnung 4 und in einer zweiten x-y-Ebene E´xy eine zweite parabolische Spiegel-Anordnung vorgesehen, die in z-Richtung beabstandet sind. A terahertz measuring device 1 for measuring a test object 2 has two transceiver units 3 and 3 ' , two associated mirror arrangements 4 and 4' , a test object holder 5 and a control unit 6 on. Here, in a first xy plane E xy is a first elliptical mirror arrangement 4 and in a second xy plane E 'xy is a second parabolic mirror assembly 4' provided, which are spaced in the z-direction.

Nachfolgend wird anhand der 2 zunächst die erste, elliptische Spiegel-Anordnung 4 beschrieben. The following is based on the 2 First, the first, elliptical mirror arrangement 4 described.

Die erste Spiegel-Anordnung 4 umfasst einen elliptischen ersten elliptischen Spiegel 7, der symmetrisch zu einer x-y-Ebene Exy ausgebildet und angeordnet ist. Die x-y-Ebene Exy ist durch eine x-Richtung und eine senkrecht dazu verlaufende y-Richtung definiert. Der erste elliptische Spiegel 7 ist in der x-y-Ebene Exy und parallel dazu elliptisch gekrümmt. Der erste elliptische Spiegel 7 bildet also in der x-y-Ebene Exy eine Spiegeloberfläche S1 in Form einer Ellipse aus. Aufgrund der elliptischen Krümmung weist der erste elliptische Spiegel 7 in der x-y-Ebene Exy zwei Brennpunkte B1 und B2 auf. Die Brennpunkte B1 und B2 haben in der x-Richtung jeweils einen Abstand e von einem Mittelpunkt M der Ellipse. The first mirror arrangement 4 includes an elliptical first elliptical mirror 7 which is formed and arranged symmetrically to an xy plane E xy . The xy plane E xy is defined by an x-direction and a perpendicular y-direction. The first elliptical mirror 7 is curved in the xy plane E xy and parallel to it elliptically. The first elliptical mirror 7 Thus, in the xy plane E xy, it forms a mirror surface S 1 in the form of an ellipse. Due to the elliptical curvature, the first elliptical mirror points 7 in the xy-plane E xy two foci B 1 and B 2 . The foci B 1 and B 2 each have a distance e from a center M of the ellipse in the x direction.

Die Ellipse bzw. die Ellipsenform des ersten elliptischen Spiegels 7 ist durch eine erste Halbachse A mit einer zugehörigen Länge a und einer im Vergleich zu der ersten Halbachse A kürzeren zweiten Halbachse B mit einer Länge b definiert. Für ein Verhältnis der Längen a/b gilt: a/b ≤ 1,3, insbesondere a/b ≤ 1,2, und insbesondere a/b ≤ 1,1. The ellipse or ellipse shape of the first elliptical mirror 7 is defined by a first half-axis A with an associated length a and a shorter compared to the first half-axis A second half-axis B with a length b. For a ratio of the lengths a / b: a / b ≦ 1.3, in particular a / b ≦ 1.2, and in particular a / b ≦ 1.1.

Die erste Spiegel-Anordnung 4 umfasst ferner einen zweiten Spiegel 8, der im Bereich des ersten Brennpunkts B1 angeordnet ist. Der zweite Spiegel 8 ist plan ausgebildet, weist also eine plane Spiegeloberfläche S2 auf. Der zweite Spiegel 8 schließt mit der x-y-Ebene Exy einen Winkel α ein, wobei für α – abhängig von der Anordnung der Sender-Empfänger-Einheit 3 gilt: 30° ≤ α ≤ 60°, insbesondere 35° ≤ α ≤ 55°, und insbesondere 40° ≤ α ≤ 50°. Vorzugsweise beträgt der Winkel α = 45°. Der zweite Spiegel 8 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass der erste Brennpunkt B1 im Wesentlichen mittig auf der Spiegeloberfläche S2 liegt. The first mirror arrangement 4 further comprises a second mirror 8th which is arranged in the region of the first focal point B 1 . The second mirror 8th is planar, thus has a plane mirror surface S 2 . The second mirror 8th closes with the xy plane E xy an angle α, where for α - depending on the arrangement of the transmitter-receiver unit 3 applies: 30 ° ≤ α ≤ 60 °, in particular 35 ° ≤ α ≤ 55 °, and in particular 40 ° ≤ α ≤ 50 °. Preferably, the angle α = 45 °. The second mirror 8th is preferably arranged such that the first focal point B 1 is located substantially centrally on the mirror surface S 2 .

Die erste Sender-Empfänger-Einheit 3 umfasst einen erste Sender 9 zum Emittieren von Strahlung S. Die emittierte Strahlung wird von dem Sender 9 bis zu dem Prüfobjekt 2 nachfolgend mit S bezeichnet. Die an dem Prüfobjekt 2 reflektierte Strahlung wird nachfolgend von dem Prüfobjekt 2 bis zu einem Empfänger 10 mit R bezeichnet. Der Empfänger 10 dient zum Detektieren der an dem Prüfobjekt 2 reflektierten Strahlung R. Zur Vermessung des Prüfobjekts 2 wird mittels der Steuereinheit 6 die detektierte Strahlung R ausgewertet. The first transceiver unit 3 includes a first transmitter 9 for emitting radiation S. The emitted radiation is emitted by the transmitter 9 up to the test object 2 hereinafter referred to as S The on the test object 2 reflected radiation is subsequently from the test object 2 up to a receiver 10 With R denotes. The recipient 10 serves to detect the on the test object 2 reflected radiation R. For measuring the test object 2 is by means of the control unit 6 the detected radiation R evaluated.

Durch die elliptische Krümmung des ersten elliptischen Spiegels 7 erfolgt eine Umlenkung der Strahlung S, R zwischen den Brennpunkten B1 und B2. Demgegenüber dient der zweite Spiegel 8 zur Umlenkung der Strahlung S, R zwischen einer quer bzw. senkrecht zu der x-y-Ebene Exy verlaufenden z-Richtung und der x-y-Ebene Exy. Die z-Richtung verläuft senkrecht zu der x-Richtung und der y-Richtung, sodass die x-, y- und die z-Richtung ein kartesisches Koordinatensystem ausbilden. Due to the elliptical curvature of the first elliptical mirror 7 occurs a deflection of the radiation S, R between the focal points B 1 and B2. In contrast, the second mirror is used 8th for deflecting the radiation S, R between a transverse or perpendicular to the xy plane E xy extending z-direction and the xy plane E xy . The z-direction is perpendicular to the x-direction and the y-direction, so that the x-, y- and z-directions form a Cartesian coordinate system.

Die erste Sender-Empfänger-Einheit 3 ist in der z-Richtung beabstandet zu der ersten x-y-Ebene Exy angeordnet. Die erste Sender-Empfänger-Einheit 3 ist entlang einer ersten z-Achse Z1 angeordnet, die parallel zu der z-Richtung durch den ersten Brennpunkt B1 verläuft. The first transceiver unit 3 is arranged in the z-direction at a distance from the first xy plane E xy . The first transceiver unit 3 is arranged along a first z-axis Z 1 , which runs parallel to the z-direction through the first focal point B 1 .

Die Sender-Empfänger-Einheit 3, die Spiegel-Anordnung 4, der Prüfobjekthalter 5 und die Steuereinheit 6 sind an einem Grundgestell 11 der Terahertz-Messvorrichtung 1 befestigt. Die zweite z-Achse Z2 verläuft parallel zu der z-Richtung durch den zweiten Brennpunkt B2. Hierzu weist der Prüfobjekthalter 5 beispielsweise zwei Halteaufnahmen 12, 13 auf, die beidseitig der x-y-Ebene Exy und konzentrisch zu der zweiten z-Achse Z2 angeordnet sind.. The transceiver unit 3 , the mirror arrangement 4 , the test object holder 5 and the control unit 6 are on a base frame 11 the terahertz measuring device 1 attached. The second z-axis Z 2 extends parallel to the z-direction through the second focal point B 2 . For this purpose, the test object holder 5 for example, two retaining shots 12 . 13 which are arranged on both sides of the xy plane E xy and concentric with the second z-axis Z 2 .

Das Prüfobjekt 2 ist hohlzylinderförmig ausgebildet und weist einen kreisförmigen bzw. ringförmigen Querschnitt auf. Das Prüfobjekt 2 ist mittels des Prüfobjekthalters 5 derart angeordnet, dass eine Mittellängsachse L deckungsgleich mit der zweiten z-Achse Z2 ist. Das Prüfobjekt 2 ist zweischichtig ausgebildet und weist zwei hohlzylinderförmige Materialschichten K1 und K2 auf. Das Prüfobjekt 2 ist aus Kunststoff, wobei insbesondere die zwei Materialschichten K1 und K2 aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien sind. Zur Vermessung des Prüfobjekts 2 ist die Sender-Empfänger-Einheit 3 derart ausgebildet, dass die elektromagnetische Strahlung S, R mit einer Frequenz im Bereich von 0,01 THz bis 50 THz, insbesondere von 0,05 THz bis 20 THz, und insbesondere von 0,1 THz bis 10 THz emittierbar bzw. detektierbar ist. Vorzugsweise wird die Strahlung S pulsförmig emittiert, also THz-Pulse erzeugt. The test object 2 is hollow cylindrical and has a circular or annular cross-section. The test object 2 is by means of the test object holder 5 arranged such that a central longitudinal axis L is congruent with the second z-axis Z 2 . The test object 2 is formed in two layers and has two hollow cylindrical material layers K 1 and K 2 . The test object 2 is made of plastic, wherein in particular the two material layers K 1 and K 2 are made of different plastic materials. For measuring the test object 2 is the transceiver unit 3 such that the electromagnetic radiation S, R can be emitted or detected at a frequency in the range from 0.01 THz to 50 THz, in particular from 0.05 THz to 20 THz, and in particular from 0.1 THz to 10 THz. The radiation S is preferably emitted in pulsed form, that is to say generates THz pulses.

Zur Fokussierung der Strahlung S, R in der z-Richtung ist gemäß einer Ausführungsform der erste Spiegel 7 in der z-Richtung konkav gekrümmt. Wie in 1 veranschaulicht ist, weist die Spiegeloberfläche S1 des ersten Spiegels 7 in der z-Richtung z. B. eine elliptische Krümmung auf. For focusing the radiation S, R in the z-direction is according to one embodiment, the first mirror 7 concavely curved in the z-direction. As in 1 is illustrated has the mirror surface S 1 of the first mirror 7 in the z-direction z. B. an elliptical curvature.

Die Funktionsweise der Terahertz-Messvorrichtung 1 ist wie folgt:
Der Sender 9 emittiert Strahlung S in Form von THz-Pulsen. Die Erzeugung von THz-Pulsen ist grundsätzlich bekannt. THz-Pulse werden beispielsweise optisch mittels Femtosekunden-Laserpulsen und photoleitenden Schaltern erzeugt. Die Strahlung S wird im Wesentlichen in der z-Richtung emittiert und auf den ersten Brennpunkt B1 fokussiert.
The operation of the terahertz measuring device 1 is as follows:
The transmitter 9 emits radiation S in the form of THz pulses. The generation of THz pulses is basically known. THz pulses are generated, for example, optically by means of femtosecond laser pulses and photoconductive switches. The radiation S is emitted substantially in the z-direction and focused on the first focal point B 1 .

Durch den zweiten Spiegel 8 wird die Strahlung S von der z-Richtung in die x-y-Ebene Exy umgelenkt und trifft auf die Spiegeloberfläche S1 des ersten Spiegels 7. Aufgrund der elliptischen Krümmung wird die aus Richtung des ersten Brennpunkts B1 kommende Strahlung S an der Spiegeloberfläche S1 in Richtung des zweiten Brennpunkts B2 reflektiert. Da sich im Strahlengang zwischen der Spiegeloberfläche S1 und dem zweiten Brennpunkt B2 das Prüfobjekt 2 befindet, trifft die Strahlung S radial auf das Prüfobjekt 2 und wird an den verschiedenen Grenzschichten des Prüfobjekts 2 reflektiert. Die einzelnen Grenzschichten sind die äußere Oberfläche und die innere Oberfläche des Prüfobjekts 2 sowie die dazwischenliegende Grenzschicht der Materialschichten K1 und K2. Die THz-Pulse werden von der Sender-Empfänger-Einheit 3 somit radial auf das Prüfobjekt 2 bzw. das Rohr 2 eingestrahlt. Through the second mirror 8th the radiation S is deflected from the z-direction into the xy-plane E xy and impinges on the mirror surface S 1 of the first mirror 7 , Due to the elliptical curvature, the radiation S coming from the direction of the first focal point B 1 is reflected at the mirror surface S 1 in the direction of the second focal point B 2 . Since in the beam path between the mirror surface S 1 and the second focal point B 2, the test object 2 is located, the radiation S hits radially on the test object 2 and will be at the different boundary layers of the test object 2 reflected. The individual boundary layers are the outer surface and the inner surface of the test object 2 as well as the intermediate boundary layer of the material layers K 1 and K 2 . The THz pulses are from the transceiver unit 3 thus radially on the test object 2 or the pipe 2 irradiated.

Die reflektierte Strahlung R bzw. die reflektierten THz-Pulse laufen entlang desselben Strahlengangs zurück zu der Sender-Empfänger-Einheit 3 und werden dort von dem Empfänger 10 detektiert. Der Aufbau des Empfängers 10 ist grundsätzlich bekannt. THz-Pulse werden beispielsweise durch optisches Abtasten (Sampling) mit Femtosekunden-Laserpulsen detektiert. The reflected radiation R or the reflected THz pulses travel along the same beam path back to the transceiver unit 3 and be there by the receiver 10 detected. The structure of the receiver 10 is known in principle. THz pulses are detected, for example, by optical sampling with femtosecond laser pulses.

Bei der Vermessung des Prüfobjekts 2 werden insbesondere eine Wanddicke dW des Prüfobjekts 2 sowie Schichtdicken d1 und d2 der Materialschichten K1 und K2 bestimmt. Die Messung der Wanddicke dW sowie der Schichtdicken d1 und d2 basieren auf der Messung von Laufzeitdifferenzen der an den einzelnen Grenzschichten reflektierten THz-Pulse. Mittels der Steuereinheit 6 werden die Laufzeitdifferenzen ausgewertet und die Dicken dW, d1 und d2 ermittelt. When measuring the test object 2 In particular, a wall thickness d W of the test object 2 and layer thicknesses d 1 and d 2 of the material layers K 1 and K 2 are determined. The measurement of the wall thickness d W and the layer thicknesses d 1 and d 2 are based on the measurement of propagation time differences of the THz pulses reflected at the individual boundary layers. By means of the control unit 6 the propagation time differences are evaluated and the thicknesses d W , d 1 and d 2 are determined.

In den 1 und 2 ist mit durchgezogenen Linien ein idealer Strahl eingezeichnet. Die Strahlung S trifft als idealer Strahl punktförmig auf das Prüfobjekt 2, sodass das Prüfobjekt 2 in einem Messpunkt vermessen wird. In the 1 and 2 is drawn with solid lines an ideal beam. The radiation S hits the test object punctiform as an ideal beam 2 so that the test object 2 is measured in a measuring point.

Mittels einer Antriebseinheit 15 ist der Prüfobjekthalter 5 zudem entlang der z-Richtung linear verfahrbar, sodass das Prüfobjekt 2 auch entlang seiner Länge vollständig vermessen wird. By means of a drive unit 15 is the test object holder 5 also along the z-direction linearly movable, so that the test object 2 is completely measured along its length.

Hierbei kann die Antriebseinheit 15 auch z. B. in eine Vorrichtung zur Herstellung des als Kunststoffrohrs ausgebildeten Prüfobjektes 2 einbezogen sein; somit kann ein Kunststoffrohr 2 insbesondere nach seiner Extrusion direkt vermessen werden, so dass die Terahertz-Messvorrichtung 1 stationär verbleibt und das Kunststoffrohr 2 durch die Terahertz-Messvorrichtung 1 linear in z-Richtung hindurchgeführt wird. Here, the drive unit 15 also z. B. in a device for producing the designed as a plastic tube test object 2 be involved; thus can a plastic pipe 2 in particular after its extrusion are measured directly, so that the terahertz measuring device 1 remains stationary and the plastic tube 2 through the terahertz measuring device 1 is passed linearly in the z-direction.

In den 1 und 2 ist ferner eine reale Strahlausbreitung der Strahlung S, R mit gestrichelten Linien eingezeichnet. Die emittierte Strahlung S wird mittels der Sender-Empfänger-Einheit 3 zunächst in den ersten Brennpunkt B1 fokussiert. Hierzu weist die Sender-Empfänger-Einheit 3 beispielsweise eine Linse auf. Die an dem zweiten Spiegel 8 reflektierte Strahlung S weist eine Strahldivergenz auf. Die Strahlung S, R weist einerseits einen Divergenzwinkel ΔφR in der x-y-Ebene Exy und einen Divergenzwinkel ΔφZ in der z-Richtung auf. Durch die elliptische Krümmung des ersten Spiegels 7 in der xy-Ebene Exy wird die Strahlung S, R auf den jeweiligen Brennpunkt B1 und B2 fokussiert. Die Strahlung S trifft bei einer realen Strahlausbreitung nicht punktförmig auf das Prüfobjekt 2, sondern in einem Messbereich, wobei die einzelnen Strahlen bzw. Teilstrahlen jeweils radial auf das Prüfobjekt 2 treffen. Die Größe des Messbereichs hängt von dem Divergenzwinkel ΔφR und einem Radius r des Prüfobjekts 2 ab. In the 1 and 2 Furthermore, a real beam propagation of the radiation S, R is shown with dashed lines. The emitted radiation S is transmitted by means of the transmitter-receiver unit 3 initially focused in the first focus B 1 . For this purpose, the transmitter-receiver unit 3 for example, a lens. The at the second mirror 8th reflected radiation S has a beam divergence. The radiation S, R has, on the one hand, a divergence angle Δφ R in the xy plane E xy and a divergence angle Δφ Z in the z direction. Due to the elliptical curvature of the first mirror 7 in the xy-plane E xy the radiation S, R is focused on the respective focal point B 1 and B 2 . The radiation S does not hit the test object punctiformly during a real beam propagation 2 but in a measuring range, wherein the individual beams or partial beams in each case radially to the test object 2 to meet. The size of the measuring range depends on the divergence angle Δφ R and a radius r of the test object 2 from.

Der zweite Spiegel 8 ist derart angeordnet, dass die Strahlung S idealerweise mit einem Winkel φR zu der x-Richtung zu dem ersten Spiegel 7 reflektiert wird, wobei die Strahlung S aufgrund der realen Strahlausbreitung einen Divergenzwinkel ΔφR aufweist. Aufgrund der festen Anordnung des zweiten Spiegels 8 gilt für den Winkel φR: φR = 90°. Die Strahlung S trifft bei idealer Strahlausbreitung mit einem Winkel φL relativ zu der z-Richtung auf das Prüfobjekt 2, wobei die Strahlung S beim Auftreffen auf das Prüfobjekt 2 einen Divergenzwinkel ΔφL aufweist. Für den Divergenzwinkel bzw. Öffnungswinkel ΔφL gilt Gleichung (1).

Figure DE202016008433U1_0002
The second mirror 8th is arranged such that the radiation S is ideally at an angle φ R to the x-direction to the first mirror 7 is reflected, wherein the radiation S due to the real beam propagation divergence angle Δφ R has. Due to the fixed arrangement of the second mirror 8th applies to the angle φ R : φ R = 90 °. With ideal beam propagation, the radiation S strikes the test object at an angle φ L relative to the z direction 2 , wherein the radiation S when hitting the test object 2 has a divergence angle Δφ L. For the divergence angle or opening angle Δφ L , equation (1) applies.
Figure DE202016008433U1_0002

Für eine Abmessung d des Messbereichs in der x-y-Ebene Exy gilt näherungsweise Gleichung (2): For a dimension d of the measuring range in the xy-plane E xy approximately equation (2) applies:

Figure DE202016008433U1_0003
Figure DE202016008433U1_0003

Die Abmessung d des Messbereichs unter einem bestimmten Winkel ist somit direkt proportional zum Radius r des Prüfobjekts 2. Für einen möglichst kleinen Messbereich sollte ΔφL möglichst klein sein. Der Öffnungswinkel ΔφL ist vom Winkel φR abhängig. Der Winkel ΔφL ist umso kleiner, je kleiner φR ist. The dimension d of the measuring range at a certain angle is thus directly proportional to the radius r of the test object 2 , For the smallest possible measuring range Δφ L should be as small as possible. The opening angle Δφ L depends on the angle φ R. The angle Δφ L is smaller, the smaller φ R.

Darüber hinaus ist der Winkel ΔφL von den Längen a und b der Halbachsen A und B abhängig. In addition, the angle Δφ L of the lengths a and b of the semi-axes A and B depends.

Mittels einer einzigen Sender-Empfänger-Einheit 3 sowie der zugehörigen Spiegel-Anordnung 4 kann das Prüfobjekt 2 somit – ohne Drehung des Prüfobjektes oder der Messvorrichtung – bis auf einen abgeschatteten Bereich D vermessen werden. Trotz der divergenten Strahlausbreitung trifft die Strahlung S bzw. der jeweilige THz-Puls radial auf die Grenzschichten des Prüfobjekts 2, also senkrecht auf die Grenzschichten und zudem zu gleichen Zeitpunkten. Hierdurch wird gewährleistet, dass die reflektierte Strahlung R eine hohe Signalqualität aufweist und insbesondere die reflektierten THz-Pulse nicht verwaschen und in ihrer Amplitude abgeschwächt sind. By means of a single transmitter-receiver unit 3 and the associated mirror arrangement 4 can the test object 2 Thus - without rotation of the test object or the measuring device - are measured to a shaded area D. Despite the divergent beam propagation, the radiation S or the respective THz pulse impinges radially on the boundary layers of the test object 2 , ie perpendicular to the boundary layers and also at the same time points. This ensures that the reflected radiation R has a high signal quality and in particular the reflected THz pulses are not washed out and are attenuated in their amplitude.

Indem die Spiegeloberfläche S1 auch in der z-Richtung elliptisch gekrümmt ist, wird die Strahlung S, R auch in der z-Richtung fokussiert. Der erste Spiegel 7 ist in der z-Richtung vorzugsweise derart elliptisch gekrümmt, dass ein erster Brennpunkt mit dem ersten Brennpunkt B1 zusammenfällt und ein zweiter Brennpunkt auf der äußeren Oberfläche des Prüfobjekts 2 liegt. Dies ist in 1 veranschaulicht. Die Strahlung S weist somit auch in der z-Richtung einen optimierten, also einen möglichst kleinen Messbereich auf. Since the mirror surface S 1 is also elliptically curved in the z-direction, the radiation S, R is also focused in the z-direction. The first mirror 7 is preferably elliptically curved in the z-direction such that a first focal point coincides with the first focal point B 1 and a second focal point on the outer surface of the test object 2 lies. This is in 1 illustrated. The radiation S thus also has an optimized, ie the smallest possible measuring range in the z-direction.

Vorzugsweise ist der zweite Spiegel 8 um die erste z-Achse Z1 mittels einer Spiegel-Antriebseinheit 16 verschwenkbar, insbesondere um 360° drehbar. Der Winkel φR ist somit durch die Drehung veränderbar. Hierdurch ist das Prüfobjekt 2, selbst wenn dieses um die zweite z-Achse Z2 fest steht, in einem weiten Umfangsbereich vermessbar. In 2 sind zusätzliche Strahlverläufe der Strahlung S eingezeichnet, die eine Vermessung des Prüfobjekts 2 veranschaulichen. Unabhängig von dem Winkel φR wird die Strahlung S mittels des ersten Spiegels 7 zwischen den Brennpunkten B1 und B2 umgelenkt. Beim Vermessen des Prüfobjekts 2 trifft die Strahlung S unabhängig von dem Winkel φR immer radial bzw. senkrecht auf das Prüfobjekt 2. Preferably, the second mirror 8th around the first z-axis Z 1 by means of a mirror drive unit 16 pivotable, in particular rotatable through 360 °. The angle φ R is thus variable by the rotation. This is the test object 2 even if it is fixed about the second z-axis Z 2 , it can be measured over a wide circumferential range. In 2 additional radiation patterns of the radiation S are drawn, which is a measurement of the test object 2 illustrate. Regardless of the angle φ R , the radiation S by means of the first mirror 7 deflected between the focal points B 1 and B 2 . When measuring the test object 2 Irrespective of the angle φ R , the radiation S always impinges radially or perpendicularly on the test object 2 ,

Bei einem Winkel φR,max tangiert die zu dem Prüfobjekt 2 verlaufende Strahlung S das Prüfobjekt 2, so dass das Prüfobjekt 2 bei größeren Winkeln als φR,max an einer dem zweiten Spiegel 8 abgewandten Seite abgeschattet wird. Der abgeschattete Bereich D des Prüfobjekts 2 ist in 2 gestrichelt dargestellt und mit D bezeichnet. Für den Winkel φR,max gilt Gleichung 3: φR,max = π – arcsin( r / 2e) At an angle φ R, max affects the to the test object 2 extending radiation S the test object 2 so that the test object 2 at angles greater than φ R, max at one of the second mirrors 8th is shaded away from the opposite side. The shaded area D of the test object 2 is in 2 shown by dashed lines and denoted by D. For the angle φ R, max equation 3 applies: φ R, max = π-arcsin (r / 2e)

Die Strahlung S trifft bei einem Winkel φR,max unter einem Winkel φL,max auf das Prüfobjekt 2, so dass der maximal vermessbare Winkelbereich des Prüfobjekts 2, wenn dieses um die zweite z-Achse Z2 fest steht, 2φL,max beträgt. The radiation S strikes the test object at an angle φ R, max at an angle φ L, max 2 , so that the maximum measurable angular range of the test object 2 if this is fixed around the second z-axis Z 2 , 2φ L, max is.

Gemäß Gleichung (1) ist der Divergenzwinkel ΔφL abhängig von dem Winkel φR. Die Änderung von ΔφL in Abhängigkeit von dem Winkel φR ist jedoch umso geringer, je näher die Längen a der großen Halbachse A und b der kleinen Halbachse B beieinander liegen. Die Messgenauigkeit der Messvorrichtung 1 ist somit umso weniger abhängig von dem Winkel φR, je näher das Verhältnis a/b bei 1 liegt. According to equation (1), the divergence angle Δφ L is dependent on the angle φ R. The change of Δφ L as a function of the angle φ R , however, is the smaller, the closer the lengths a of the large half-axis A and b of the small half-axis B are closer to each other. The measuring accuracy of the measuring device 1 is thus less dependent on the angle φ R , the closer the ratio a / b is 1.

Gemäß der Ausführungsform der 3 ist der erste Spiegel 7 in der z-Richtung parabolisch gekrümmt ist, wobei der erste Brennpunkt B1 bei allen Winkeln φR mit dem Brennpunkt der Parabel zusammenfällt. Durch Reflexion der Strahlung S wird die Strahlung S in der z-Richtung kollimiert. Dies ist in 3 veranschaulicht: Durch die parabolische Krümmung des ersten Spiegels 7 wird die Strahlung S in der z-Richtung kollimiert, so dass alle Strahlen bzw. Teilstrahlen unabhängig vom Radius r des Prüfobjekts 2 immer senkrecht auf das Prüfobjekt 2 einfallen. Die Ausdehnung des Messbereichs in der z-Richtung ist der Durchmesser der kollimierten Strahlung S, der durch den Divergenzwinkel ΔφZ gegeben ist bzw. einstellbar ist. According to the embodiment of the 3 is the first mirror 7 is parabolically curved in the z-direction, wherein the first focus B 1 at all angles φ R coincides with the focus of the parabola. By reflection of the radiation S, the radiation S is collimated in the z-direction. This is in 3 illustrated by the parabolic curvature of the first mirror 7 the radiation S is collimated in the z-direction so that all rays or partial rays are independent of the radius r of the test object 2 always perpendicular to the test object 2 come to mind. The extension of the measuring range in the z-direction is the diameter of the collimated radiation S, which is given by the divergence angle Δφ Z or is adjustable.

Nachfolgend wird mit Bezug zu 4 die parabolische zweite Spiegel-Anordnung beschrieben. Die parabolische zweite Spiegel-Anordnung weist einen ersten parabolischen Spiegel auf, der symmetrisch zu einer xz-Ebene Exz ausgebildet ist. Die x-z-Ebene Exz ist durch eine x-Richtung und eine senkrecht dazu verlaufende z-Richtung definiert. Der erste Spiegel ist in einer zweiten x-y-Ebene Exy´, die senkrecht zu der x-z-Ebene verläuft und parallel dazu parabelförmig gekrümmt. Die zweite x-y-Ebene Exy´ ist von der ersten x-y-Ebene Exy in z-Richtung beabstande. Der erste Spiegel bildet also in der zweiten x-y-Ebene Exy´eine Spiegeloberfläche S1 in Form einer Parabel aus. Aufgrund der parabelförmigen Krümmung weist der erste Spiegel 7 in der zweiten x-y-Ebene Exy´ einen ersten Brennpunkt B1 ´auf. Hereinafter, with reference to 4 the parabolic second mirror arrangement 4' described. The parabolic second mirror arrangement 4' has a first parabolic mirror 7' formed symmetrically to an xz plane Exz. The xz-plane Exz is defined by an x-direction and a perpendicular z-direction. The first mirror 7' is in a second xy plane E xy ', which is perpendicular to the xz plane and parallel parabolic curved. The second xy plane E xy 'is spaced from the first xy plane E xy in the z-direction. The first mirror 7' Thus, in the second xy plane E xy ' forms a mirror surface S 1 in the form of a parabola. Due to the parabolic curvature, the first mirror points 7 in the second xy plane E xy 'a first focus B 1 ' on.

Die Spiegel-Anordnung 4 umfasst außerdem einen zweiten parabolischen Spiegel 19, der symmetrisch zu der x-z-Ebene Exz ausgebildet ist. Der zweite Spiegel 19 ist in der zweiten x-y-Ebene Exy´ und parallel dazu parabelförmig gekrümmt. Der zweite Spiegel 19 bildet also in der zweiten x-y-Ebene Exy´ eine Spiegeloberfläche S2 in Form einer Parabel aus. Aufgrund der parabelförmigen Krümmung weist der zweite Spiegel 19 in der zweiten x-y-Ebene Exy´ einen zweiten parabolischen Brennpunkt B2 ´ auf. Die Brennpunkte B1´ und B2´ haben in der x-Richtung jeweils einen Abstand e von einem Mittelpunkt M der Spiegel-Anordnung . Die Öffnungen der Spiegel , 19´ sind einander zugewandt. Die Spiegel , 19´ sind einander direkt gegenüberliegend angeordnet und sind bezüglich einer y-z-Ebene Eyz spiegelsymmetrisch zueinander. Die y-z-Ebene Eyz verläuft senkrecht zu der zweiten x-y-Ebene Exy´. The mirror arrangement 4 also includes a second parabolic mirror 19 which is formed symmetrically to the xz-plane Exz. The second mirror 19 is in the second xy plane E xy 'and parallel parabolically curved. The second mirror 19 thus forms in the second xy plane E xy 'a mirror surface S 2 in the form of a parabola. Due to the parabolic curvature, the second mirror points 19 in the second xy plane E xy 'a second parabolic focal point B 2 ' on. The focal points B 1 'and B 2 ' each have a distance e from a center M of the mirror arrangement in the x direction 4' , The openings of the mirrors 7' . 19' are facing each other. The mirror 7' . 19' are arranged directly opposite one another and are mirror-symmetrical with respect to a yz-plane E yz . The yz plane E yz is perpendicular to the second xy plane E xy '.

Die zweite Spiegel-Anordnung umfasst ferner einen dritten Spiegel , der im Bereich des ersten Brennpunkts B1´ angeordnet ist. Der dritte Spiegel 8 ist plan ausgebildet, weist also eine plane Spiegeloberfläche S3 auf. Der dritte Spiegel 8 schließt mit der zweiten x-y-Ebene Exy´ einen Winkel α ein, wobei für α – abhängig von der Anordnung der zweiten Sender-Empfänger-Einheit gilt: 30° ≤ α ≤ 60°, insbesondere 35° ≤ α ≤ 55°, und insbesondere 40° ≤ α ≤ 50°. Vorzugsweise beträgt der Winkel α = 45°. Der dritte Spiegel 8 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass der erste Brennpunkt B1 im Wesentlichen mittig auf der Spiegeloberfläche S3 liegt. The second mirror arrangement 4' further comprises a third mirror 8th which is arranged in the region of the first focal point B 1 '. The third mirror 8th is planar, thus has a plane mirror surface S 3 . The third mirror 8th closes with the second xy plane E xy 'an angle α, where for α - depending on the arrangement of the second transceiver unit 3 ' applies: 30 ° ≤ α ≤ 60 °, in particular 35 ° ≤ α ≤ 55 °, and in particular 40 ° ≤ α ≤ 50 °. Preferably, the angle α = 45 °. The third mirror 8th is preferably arranged such that the first focal point B 1 is located substantially centrally on the mirror surface S 3 .

Die zweite Sender-Empfänger-Einheit ist vorzugsweise getrennt von der ersten Sender-Empfänger-Einheit 3 ausgebildet und entsprechend der ersten Sender-Empfänger-Einheit 3 ausgebildet. Hierbei strahlen die beiden Sender-Empfänger-Einheiten 3, – wie weiter unten beschrieben wird – in x-Richtung versetzt ein. Grundsätzlich kann allerdings auch THZ-Strahlung S von einer einzigen Sender-Empfänger-Einheit 3 auf beide Spiegel-Anordnungen 4 und aufgeteilt werden. The second transceiver unit 3 ' is preferably separate from the first transceiver unit 3 formed and according to the first transmitter-receiver unit 3 educated. Here, the two transmitter-receiver units radiate 3 . 3 ' - As described below - offset in the x direction. Basically, however, also THZ radiation S from a single transmitter-receiver unit 3 on both mirror arrangements 4 and 4' be split.

Durch die parabelförmige Krümmung des ersten und zweiten Spiegels 7 bzw. 19 erfolgt eine Umlenkung der Strahlung S, R zwischen den Brennpunkten B1´ und B2´. Demgegenüber dient der dritte Spiegel 8 zur Umlenkung der Strahlung S, R zwischen einer quer bzw. senkrecht zu der x-y-Ebene Exy´ verlaufenden z-Richtung und der x-y-Ebene Exy´. Die z-Richtung verläuft senkrecht zu der x-Richtung und der y-Richtung, sodass die x-, y- und die z-Richtung ein kartesisches Koordinatensystem ausbilden. Due to the parabolic curvature of the first and second mirror 7 respectively. 19 there is a deflection of the radiation S, R between the focal points B 1 'and B 2 '. In contrast, the third mirror is used 8th for deflecting the radiation S, R between a transverse or perpendicular to the xy plane E xy 'extending z-direction and the xy plane E xy '. The z-direction is perpendicular to the x-direction and the y-direction, so that the x-, y- and z-directions form a Cartesian coordinate system.

Die Sender-Empfänger-Einheit ist in der z-Richtung beabstandet zu der x-y-Ebene Exy´ angeordnet. Die Sender-Empfänger-Einheit ist entlang der z-Achse angeordnet und strahlt somit auf den den ersten Brennpunkt B1´ ein. Die z-Achse Z1´ ist von der z-Achse Z1 der ersten Spiegel-Anordnung 4 beabstandet, insbesondere in x-Richtung. The transceiver unit 3 ' is arranged in the z-direction at a distance from the xy plane E xy '. The transceiver unit 3 ' is arranged along the z-axis and thus radiates to the first focal point B 1 'a. The z-axis Z 1 'is from the z-axis Z 1 of the first mirror arrangement 4 spaced, especially in the x direction.

Die Sender-Empfänger-Einheit und die Spiegel-Anordnung sind ebenfalls an dem Grundgestell 11 der Messvorrichtung 1 befestigt. The transceiver unit 3 ' and the mirror arrangement 4' are also on the base frame 11 the measuring device 1 attached.

Zur Fokussierung der Strahlung S, R in der z-Richtung sind gemäß einer Ausführungsform der erste parabolische Spiegel und der zweite parabolische Spiegel 19´ in der z-Richtung konkav gekrümmt. Die Spiegeloberfläche S1 des ersten Spiegels 7 und die Spiegeloberfläche S2 des zweiten Spiegels 19 weisen in der z-Richtung zusammen gemäß einer Ausführungsform eine elliptische Krümmung auf. For focusing the radiation S, R in the z-direction, according to one embodiment, the first parabolic mirror 7' and the second parabolic mirror 19' concavely curved in the z-direction. The mirror surface S 1 of the first mirror 7 and the mirror surface S 2 of the second mirror 19 have an elliptical curvature in the z-direction together according to one embodiment.

Die Funktionsweise der zweiten Spiegel-Anordnung entspricht im wesentlichen der ersten Spiegel-Anordnung:
Die Strahlung S wird im Wesentlichen in der z-Richtung entlang der Achse Z2 emittiert und auf den ersten parabolischen Brennpunkt B1 ´ fokussiert.
The operation of the second mirror arrangement 4' corresponds essentially to the first mirror arrangement:
The radiation S is emitted substantially in the z-direction along the axis Z 2 and focused on the first parabolic focal point B 1 '.

Durch den dritten Spiegel wird die Strahlung S von der z-Richtung in die x-y-Ebene Exy´ umgelenkt und trifft auf die Spiegeloberfläche S1 des ersten parabolischen Spiegels . Durch den ersten parabolischen Spiegel 7 wird die Strahlung S umgelenkt und trifft dann auf die Spiegeloberfläche S2 des zweiten parabolischen Spiegels 19. Aufgrund der parabelförmigen Krümmung des zweiten parabolischen Spiegels 19 wird die von dem ersten parabolischen Spiegel 7 kommende Strahlung S in Richtung des zweiten parabolischen Brennpunkts B2 reflektiert. Da sich im Strahlengang zwischen der Spiegeloberfläche S2 und dem zweiten parabolischen Brennpunkt B2 das Prüfobjekt 2 befindet, trifft die Strahlung S radial auf das Prüfobjekt 2 und wird an den verschiedenen Grenzschichten des Prüfobjekts 2 reflektiert. Die einzelnen Grenzschichten sind die äußere Oberfläche und die innere Oberfläche des Prüfobjekts 2 sowie die dazwischenliegende Grenzschicht der Materialschichten K1 und K2. Die THz-Pulse der Sender-Empfänger-Einheit werden auch von der zweiten parabolischen Spiegel-Anordnung von somit wiederum – wie oben bei der ersten Spiegel-Anordnung 4 beschrieben – radial auf das Prüfobjekt 2 bzw. das Rohr 2 eingestrahlt. Through the third mirror 8th the radiation S is deflected from the z-direction into the xy-plane E xy 'and strikes the mirror surface S 1 of the first parabolic mirror 7' , Through the first parabolic mirror 7 the radiation S is deflected and then strikes the mirror surface S 2 of the second parabolic mirror 19 , Due to the parabolic curvature of the second parabolic mirror 19 becomes that of the first parabolic mirror 7 incoming radiation S in the direction of the second parabolic focal point B 2 reflected. Since in the beam path between the mirror surface S 2 and the second parabolic focal point B 2, the test object 2 is located, the radiation S hits radially on the test object 2 and will be at the different boundary layers of the test object 2 reflected. The individual boundary layers are the outer surface and the inner surface of the test object 2 as well as the intermediate boundary layer of the material layers K 1 and K 2 . The THz pulses of the transceiver unit 3 ' are also from the second parabolic mirror arrangement 4' from thus again - as above in the first mirror arrangement 4 described - radially on the test object 2 or the pipe 2 irradiated.

Die reflektierte Strahlung R bzw. die reflektierten THz-Pulse laufen entlang desselben Strahlengangs zurück zu der Sender-Empfänger-Einheit und werden dort von dem Empfänger 10´ detektiert. The reflected radiation R or the reflected THz pulses travel along the same beam path back to the transceiver unit 3 ' and be there by the receiver 10' detected.

Auch bei der zweiten parabolischen Spiegel-Anordnung können wie oben bei der ersten Spiegel-Anordnung 4 beschrieben eine oder mehrere Linsen zur Bündelung vorgesehen sein; weiterhin kann die Krümmung des ersten und zweiten parabolischen Spiegels und 19´ sowei des dritten Spiegels (Umlenkspiegels) entsprechend der Ausführungsformen der ersten Spiegel-Anordnung 4 unterschiedlich sein. Even with the second parabolic mirror arrangement 4' can as above with the first mirror arrangement 4 described one or more lenses may be provided for bundling; Furthermore, the curvature of the first and second parabolic mirrors 7' and 19' and the third mirror (deflecting mirror) 8th according to the embodiments of the first mirror arrangement 4 be different.

Somit wird wiederum z. B. bei der realen Strahlausbreitung der Strahlung S, R gemäß 1 die emittierte Strahlung S zunächst mittels einer Linse in den ersten Brennpunkt B1 fokussiert.. Die an dem dritten Spiegel reflektierte Strahlung S weist eine Strahldivergenz auf. Die Strahlung S, R weist einerseits einen Divergenzwinkel ΔφR in der x-y-Ebene Exy´ und einen Divergenzwinkel ΔφZ in der z-Richtung auf. Durch die parabelförmige Krümmung des ersten parabolischen Spiegels und zweiten parabolischen Spiegels 19´ in der x-y-Ebene Exy´ wird die Strahlung S, R auf den jeweiligen Brennpunkt B1´ und B2´ fokussiert. Die Strahlung S trifft bei einer realen Strahlausbreitung nicht punktförmig auf das Prüfobjekt 2, sondern in einem Messbereich, wobei die einzelnen Strahlen bzw. Teilstrahlen jeweils radial auf das Prüfobjekt 2 treffen. Die Größe des Messbereichs hängt von dem Divergenzwinkel ΔφR und einem Radius r des Prüfobjekts 2 ab. Thus, in turn z. B. in the real beam propagation of the radiation S, R according to 1 the emitted radiation S is first focused by means of a lens in the first focal point B 1. The at the third mirror 8th reflected radiation S has a beam divergence. The radiation S, R has, on the one hand, a divergence angle Δφ R in the xy plane E xy 'and a divergence angle Δφ Z in the z direction. Due to the parabolic curvature of the first parabolic mirror 7' and second parabolic mirror 19' in the xy-plane E xy 'the radiation S, R is focused on the respective focal point B 1 ' and B 2 '. The radiation S does not hit the test object point-like with a real beam propagation 2 but in a measuring range, wherein the individual beams or partial beams in each case radially to the test object 2 to meet. The size of the measuring range depends on the divergence angle Δφ R and a radius r of the test object 2 from.

Der dritte Spiegel wiederum ist derart angeordnet, dass die Strahlung S idealerweise mit einem Winkel φR zu der x-Richtung zu dem ersten parabolischen Spiegel reflektiert wird, wobei die Strahlung S aufgrund der realen Strahlausbreitung einen Divergenzwinkel ΔφR aufweist. Aufgrund der festen Anordnung des dritten Spiegels gilt für den Winkel φR: φR = 90°. Die Strahlung S trifft bei idealer Strahlausbreitung mit einem Winkel φL relativ zu der z-Richtung auf das Prüfobjekt 2, wobei die Strahlung S beim Auftreffen auf das Prüfobjekt 2 einen Divergenzwinkel ΔφL aufweist. The third mirror 8th again, it is arranged such that the radiation S is ideally at an angle φ R to the x-direction to the first parabolic mirror 7' is reflected, wherein the radiation S due to the real beam propagation divergence angle Δφ R has. Due to the fixed arrangement of the third mirror 8th applies to the angle φ R : φ R = 90 °. With ideal beam propagation, the radiation S strikes the test object at an angle φ L relative to the z direction 2 , wherein the radiation S when hitting the test object 2 has a divergence angle Δφ L.

Die Abmessung d des Messbereichs unter einem bestimmten Winkel φL ist direkt proportional zum Radius r des Prüfobjekts 2. Für einen möglichst kleinen Messbereich muss ΔφL möglichst klein sein. Der Öffnungswinkel ΔφL ist vom Winkel φR abhängig. Der Winkel ΔφL ist umso kleiner, je kleiner φR ist. The dimension d of the measuring range at a certain angle φ L is directly proportional to the radius r of the test object 2 , For the smallest possible measuring range Δφ L must be as small as possible. The opening angle Δφ L depends on the angle φ R. The angle Δφ L is smaller, the smaller φ R.

Indem die Spiegeloberfläche S1 und S2 in der z-Richtung elliptisch gekrümmt ist, wird die Strahlung S, R auch in der z-Richtung fokussiert. Der erste und zweite Spiegel bzw. 19´ sind in der z-Richtung zusammen vorzugsweise derart elliptisch gekrümmt, dass ein erster Brennpunkt mit dem ersten Brennpunkt B1´ zusammenfällt und ein zweiter Brennpunkt auf der äußeren Oberfläche des Prüfobjekts 2 liegt. Dies ist in 1 veranschaulicht. Die Strahlung S weist somit auch in der z-Richtung einen optimierten, also einen möglichst kleinen Messbereich auf. By the mirror surface S 1 and S 2 is elliptically curved in the z-direction, the radiation S, R is also focused in the z-direction. The first and second mirrors 7' respectively. 19' are preferably elliptically curved in the z-direction together so that a first focus coincides with the first focus B 1 'and a second focus on the outer surface of the test object 2 lies. This is in 1 illustrated. The radiation S thus also has an optimized, ie the smallest possible measuring range in the z-direction.

Vorzugsweise ist wiederum der dritte Spiegel um die z-Achse Z1´ mittels einer dritten Antriebseinheit 160 verschwenkbar, insbesondere um 360° drehbar. Der Winkel φR ist somit durch die Drehung veränderbar. Hierdurch ist das Prüfobjekt 2, selbst wenn dieses um die zweite z-Achse Z2 fest steht, in einem weiten Umfangsbereich vermessbar. Hierbei sind zusätzliche Strahlverläufe der Strahlung S eingezeichnet, die eine Vermessung des Prüfobjekts 2 veranschaulichen. Unabhängig von dem Winkel φR wird die Strahlung S mittels des ersten parabolischen Spiegels und zweiten parabolischen Spiegels 19´ zwischen den Brennpunkten B1´ und B2´ umgelenkt. Beim Vermessen des Prüfobjekts 2 trifft die Strahlung S unabhängig von dem Winkel φR immer radial bzw. senkrecht auf das Prüfobjekt 2. Preferably, in turn, the third mirror 8th around the z-axis Z 1 'by means of a third drive unit 160 pivotable, in particular rotatable through 360 °. The angle φ R is thus variable by the rotation. This is the test object 2 even if it is fixed about the second z-axis Z 2 , it can be measured over a wide circumferential range. In this case, additional beam paths of the radiation S are shown, which is a measurement of the test object 2 illustrate. Regardless of the angle φ R , the radiation S by means of the first parabolic mirror 7' and second parabolic mirror 19' deflected between the focal points B 1 'and B 2 '. When measuring the test object 2 Irrespective of the angle φ R , the radiation S always impinges radially or perpendicularly on the test object 2 ,

Bei einem Winkel φR,max tangiert die zu dem Prüfobjekt 2 verlaufende Strahlung S das Prüfobjekt 2, so dass das Prüfobjekt 2 bei größeren Winkeln als φR,max an einer dem dritten Spiegel abgewandten Seite abgeschattet wird. Der abgeschattete Bereich des Prüfobjekts 2 ist in 4 gestrichelt dargestellt und mit D bezeichnet. At an angle φ R, max affects the to the test object 2 extending radiation S the test object 2 so that the test object 2 at angles greater than φ R, max at one of the third mirrors 8th is shaded away from the opposite side. The shaded area of the test object 2 is in 4 shown by dashed lines and denoted by D.

Hierbei ergänzen sich somit die erste und zweite Spiegel-Anordnung 4 und , indem sie jeweils die abgeschatteten Bereiche D der anderen Spiegel-Anordnung 4 und erfassen. In this case, the first and second mirror arrangement complement each other 4 and 4' by placing the shaded areas D of the other mirror arrangement respectively 4 and 4' to capture.

Weiterhin können auch in der zweiten parabolischen Spiegel-Anordnung der erste parabolische Spiegel und der zweite parabolische Spiegel 19´ in der z-Richtung parabolisch gekrümmt sein, wobei der erste Brennpunkt B1´ bei allen Winkeln φR mit dem Brennpunkt der Parabel zusammenfällt. Durch Reflexion der Strahlung S wird die Strahlung S in der z-Richtung kollimiert. Furthermore, even in the second parabolic mirror arrangement 4' the first parabolic mirror 7' and the second parabolic mirror 19' be parabolically curved in the z-direction, wherein the first focus B 1 'at all angles φ R coincides with the focus of the parabola. By reflection of the radiation S, the radiation S is collimated in the z-direction.

Gemäß 5 ergänzen sich somit die beiden Spiegel-Anordnungen 4 und , wobei sie in der z-Richtung zueinander beabstandet und derart zueinander gedreht sind, dass die zweiten Brennpunkte B2 und B2’ beabstandet zueinander auf der zweiten z-Achse Z2 liegen und die ersten Brennpunkte B1 und B1’ in einer durch die zweiten Brennpunkte B2 und B2’ verlaufenden x-z-Ebene Exz. Die Brennpunkte B1 und B1’ sind somit von einer durch die zweiten Brennpunkte B2 und B2’ verlaufenden, y-z-Ebene Eyz maximal beabstandet. Die zweiten Spiegel 8, 8’ sind um ihre zugehörigen und durch den jeweiligen ersten Brennpunkt B1, B1’ verlaufenden ersten z-Achsen Z1 und Z1’ drehbar. Das Prüfobjekt 2 wird inline im Herstellungsprozess vermessen und ist dementsprechend um die eigene Mittellängsachse L, also um die zweite z-Achse Z2 bzw. Z2’ nicht verschwenkbar. Wie zu dem zweiten Ausführungsbeispiel bereits erläutert wurde, hat das Prüfobjekt 2 bei der Vermessung durch die jeweilige Spiegel-Anordnung 4, 4’ und die zugehörige Sender-Empfänger-Einheit 3, 3’ einen abgeschatteten Bereich D, D’. Durch die Positionierung der Spiegel-Anordnungen 4, 4’ kann jedoch die Spiegel-Anordnung 4’ den abgeschatteten Bereich D der Spiegel-Anordnung 4 vermessen und entsprechend die Spiegel-Anordnung 4 den abgeschatteten Bereich D’ der Spiegel-Anordnung 4’. Somit ist das Prüfobjekt 2 vollumfänglich vermessbar, obwohl dieses nicht verschwenkbar bzw. drehbar ist. Das Prüfobjekt 2 weist aufgrund des Herstellungsprozesses eine Extru-sionsrichtung auf, die in der z-Richtung verläuft, so dass das Prüfobjekt 2 auch entlang seiner Länge vermessbar ist bzw. vermessen wird. Der Prüfobjekthalter 5 muss das Prüfobjekt 2 somit weder aktiv verschwenken noch linear verfahren und kann dementsprechend einen vereinfachten Aufbau derart aufweisen, dass lediglich eine Führung des Prüfobjekts 2 gewährleistet ist. According to 5 Thus, the two mirror arrangements complement each other 4 and 4' , wherein they are spaced apart in the z-direction and are rotated relative to each other, that the second focal points B 2 and B 2 'spaced from each other on the second z-axis Z 2 and the first focal points B 1 and B 1 ' in a through the second foci B 2 and B 2 'extending xz plane Exz. The foci B 1 and B 1 'are thus maximally spaced from a yz plane E yz passing through the second foci B 2 and B 2 '. The second mirror 8th . 8th' are about their associated and through the respective first focus B 1 , B 1 'extending first z-axis Z 1 and Z 1 ' rotatable. The test object 2 is measured inline in the manufacturing process and is accordingly about its own central longitudinal axis L, ie about the second z-axis Z 2 or Z 2 'not pivotable. As already explained for the second exemplary embodiment, the test object has 2 in the measurement by the respective mirror arrangement 4 . 4 ' and the associated transceiver unit 3 . 3 ' a shaded area D, D '. By positioning the mirror assemblies 4 . 4 ' However, the mirror arrangement can 4 ' the shaded area D of the mirror arrangement 4 measured and according to the mirror arrangement 4 the shaded area D 'of the mirror arrangement 4 ' , Thus, the test object 2 fully vermessbar, although this is not pivotable or rotatable. The test object 2 has an extrusion direction due to the manufacturing process, which runs in the z-direction so that the test object 2 also measurable or measured along its length. The test object holder 5 that must be UUT 2 Thus, neither actively pivot nor move linearly and accordingly may have a simplified structure such that only a guide of the test object 2 is guaranteed.

Erfindungsgemäß wird auch erkannt, dass abweichend von 5 die erste und zweite Spiegel-Anordnung 4 und gemäß einer weiteren Ausführungsform z. B. jeweils nur einen Winkelbereich etwas über 180° erfassen brauchen, da sie sich überschneiden. According to the invention it is also recognized that different from 5 the first and second mirror arrangement 4 and 4' according to another embodiment z. B. each need only detect an angular range slightly above 180 °, since they overlap.

Weiterhin können abweichend von 5 die beiden Spiegel-Anordnungen 4 und auch nicht in x-Richtung, sondern davon abweichend relativ zueinander positioniert sein. Grundsätzlich ist zunächst nur eine deckungsgleiche Position der zweiten Brennpunkte B2 und B2’ vorgesehen; somit können die ersten Brennpunkte bezüglich der xy-Ebene auch an andere Positionen relativen zueinander vorgesehen sein. Furthermore, different from 5 the two mirror arrangements 4 and 4' also not in the x-direction, but be deviating relative to each other. In principle, initially only a congruent position of the second focal points B 2 and B 2 'is provided; Thus, the first focal points with respect to the xy plane can also be provided to other positions relative to each other.

Ein Anwendungsbereich der Messvorrichtung 1 ist somit die Inline-Vollprüfung der Wanddicke dW und der Schichtdicken d1 und d2 des als Kunststoffrohr ausgebildeten Prüfobjekts 2 im Extrusionsprozess. Die Vermessung des Prüfobjekts 2 erfolgt entsprechend den vorangegangenen Ausführungsbeispielen kontaktfrei und ohne jegliches Kopplungsmedium. Dadurch, dass für die vollständige bzw. vollumfängliche Vermessung des Prüfobjekts 2 lediglich zwei Sender-Empfänger-Einheiten 3, 3’ erforderlich sind, bleibt der Aufbau vergleichsweise einfach, wodurch die Messvorrichtung 1 ein akzeptables Kosten-Nutzen-Verhältnis gewährleistet. Falls mehr als zwei Spiegel-Anordnungen 4 und entsprechend zugehörige Sender-Empfänger-Einheiten 3 benötigt werden, ist dies bei der Messvorrichtung 1 selbstverständlich möglich. Die Sender-Empfänger-Einheiten 3, 3’ sind zudem ortsfest zu den zugehörigen ersten Spiegeln 7, 7’ angeordnet, wodurch ebenfalls ein einfacher Aufbau gewährleistet ist. An application of the measuring device 1 is thus the in-line full test of the wall thickness d W and the layer thicknesses d 1 and d 2 of the test object designed as a plastic pipe 2 in the extrusion process. The measurement of the test object 2 takes place according to the preceding embodiments without contact and without any coupling medium. Thereby, that for the complete or complete measurement of the test object 2 only two transceiver units 3 . 3 ' are required, the structure remains relatively simple, causing the measuring device 1 ensures an acceptable cost-benefit ratio. If more than two mirror assemblies 4 and corresponding transmitter-receiver units 3 are needed, this is the measuring device 1 of course possible. The transmitter-receiver units 3 . 3 ' are also fixed to the associated first mirrors 7 . 7 ' arranged, which also ensures a simple structure.

Hinsichtlich des weiteren Aufbaus und der weiteren Funktionsweise wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele verwiesen. With regard to the further structure and further operation, reference is made to the preceding embodiments.

Die Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele können beliebig miteinander kombiniert werden. Insbesondere kann die Fokussierung bzw. Kollimation der Strahlung S in der z-Richtung je nach Bedarf erfolgen und beliebig mit anderen Merkmalen der Messvorrichtung 1 kombiniert werden. Zudem kann die Spiegeloberfläche S1 des jeweiligen ersten Spiegels 7 bzw. 7’ in der z-Richtung dahingehend optimiert werden, dass für einen vordefinierten Radiusbereich des Prüfobjekts 2 ein Messbereich bzw. Messpunkt mit akzeptabler Fokusgröße erzielt wird. Hierzu kann die Spiegeloberfläche S1 in der z-Richtung als Freiformfläche ausgebildet sein. The features of the described embodiments can be combined with each other as desired. In particular, the focusing or collimation of the radiation S in the z-direction can be done as needed and arbitrarily with other features of the measuring device 1 be combined. In addition, the mirror surface S 1 of the respective first mirror 7 respectively. 7 ' be optimized in the z-direction such that for a predefined radius range of the test object 2 a measuring range or measuring point with acceptable focus size is achieved. For this purpose, the mirror surface S 1 may be formed in the z-direction as a free-form surface.

Der bevorzugte Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1 ist die Vollprüfung bzw. Inline-Vollprüfung von Wand- und/oder Schichtdicken von Kunststoffrohren, insbesondere im Herstellungs- bzw. Extrusionsprozess. The preferred application of the measuring device according to the invention 1 is the full test or inline full test of wall and / or layer thicknesses of plastic pipes, especially in the manufacturing or extrusion process.

Die emittierte Strahlung ist insbesondere als gepulste THz-Strahlung, als CW-THz-Strahlung (CW: Continuous Wave) und/oder als FMCW-THz-Strahlung (FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave) ausgebildet. Ein zeitlicher Verlauf einer gepulsten THz-Strahlung ist in 8 dargestellt. Die aufeinanderfolgenden THz-Pulse T1 und T2 sowie entsprechende weitere THz-Pulse weisen jeweils ein Frequenzspektrum auf, das in dem erwähnten THz-Bereich liegt. Mittels der THz-Strahlung erfolgen die Messungen kontaktfrei und ohne Kopplungsmedium. The emitted radiation is designed in particular as pulsed THz radiation, as CW-THz radiation (CW: Continuous Wave) and / or as FMCW-THz radiation (FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave). A time course of a pulsed THz radiation is in 8th shown. The successive THz pulses T 1 and T 2 and corresponding further THz pulses each have a frequency spectrum which lies in the mentioned THz range. By means of the THz radiation, the measurements are made without contact and without coupling medium.

Darüber hinaus können mit der erfindungsgemäßen Terahertz-Messvorrichtung 1 weitere Auswertungen bzw. Messungen vorgenommen werden. Beispielsweise kann die Position der Mittellängsachse L des Prüfobjekts 2 relativ zu dem zweiten Brennpunkt B2 bestimmt werden. Aufgrund der elliptischen Krümmung des ersten Spiegels 7 bzw. 7’ ist die Wegstrecke eines Strahlengangs, der von einem Brennpunkt mittels Reflexion an der Spiegeloberfläche S1 in den anderen Brennpunkt übergeht, immer konstant. Bei einem konzentrisch zu dem zweiten Brennpunkt B2 angeordneten Prüfobjekts 2 haben dementsprechend alle Strahlengänge die exakt gleiche Wegstrecke. Somit ändert sich die Laufzeit der reflektierten Strahlung R bzw. THz-Pulse nicht und die detektierte zeitliche Position bleibt beim Abtasten des Prüfobjekts 2 konstant. Fallen die Mittellängsachse L und der zweite Brennpunkt B2 nicht zusammen, ändert sich die zeitliche Position der THz-Pulse beim Abtasten des Prüfobjekts 2. Die THz-Pulse, die entlang der durch die Mittellängsachse L und den zweiten Brennpunkt B2 definierten Geraden einfallen, weisen die maximalen Pulsverschiebungen auf. Somit ist die Richtung der Verschiebung als auch die Größe der Verschiebung aus der maximalen Laufzeitdifferenz gegeben und kann bei der Auswertung ermittelt werden. Die Position der Mittellängsachse L relativ zu dem zweiten Brennpunkt B2 kann somit bestimmt werden. Diese Informationen können beispielsweise für das automatische Einjustieren des Prüfobjekts 2 beim Anfahren des Extrusionsprozesses oder für eine gegebenenfalls notwendige Nachjustierung der Messvorrichtung 1 verwendet werden. Eine Referenzmessung ist nicht erforderlich. In addition, with the terahertz measuring device according to the invention 1 further evaluations or measurements are made. For example, the position of the central longitudinal axis L of the test object 2 be determined relative to the second focal point B 2 . Due to the elliptical curvature of the first mirror 7 respectively. 7 ' is the distance of an optical path, which passes from one focal point by reflection on the mirror surface S 1 in the other focal point, always constant. In a test object arranged concentrically to the second focal point B 2 2 Accordingly, all beam paths have the exact same distance. Thus, the transit time of the reflected radiation R and THz pulses does not change and the detected time position remains when scanning the test object 2 constant. If the central longitudinal axis L and the second focal point B 2 do not coincide, the temporal position of the THz pulses changes during scanning of the test object 2 , The THz pulses incident along the straight line defined by the central longitudinal axis L and the second focal point B 2 have the maximum pulse displacements. Thus, the direction of the shift and the size of the shift from the maximum transit time difference is given and can be determined in the evaluation. The position of the central longitudinal axis L relative to the second focal point B 2 can thus be determined. For example, this information can be used for automatic adjustment of the test object 2 when starting the extrusion process or for any necessary readjustment of the measuring device 1 be used. A reference measurement is not required.

Aus der Laufzeit der THz-Pulse kann außerdem der Durchmesser bzw. Radius r des Prüfobjekts 2 sowie etwaige Abweichungen von der Kreisform, wie beispielsweise Exzentrizität oder Ovalität bestimmt werden. Der Durchmesser des Prüfobjekts 2 ergibt sich bei bekannten Parametern des elliptischen Spiegels 7 bzw. 7’ direkt aus der Laufzeit des jeweiligen THz-Pulses. Formparameter, wie Exzentrizität und Ovalität, können aus den Abweichungen der Laufzeit einzelner THz-Pulse berechnet werden. The duration of the THz pulses can also be used to determine the diameter or radius r of the test object 2 and any deviations from the circular shape, such as eccentricity or ovality are determined. The diameter of the test object 2 results from known parameters of the elliptical mirror 7 respectively. 7 ' directly from the duration of the respective THz pulse. Shape parameters, such as eccentricity and ovality, can be calculated from the deviations of the transit time of individual THz pulses.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008046988 A [0002] DE 102008046988 A [0002]

Claims (17)

Terahertz-Messvorrichtung zur Vermessung von Prüfobjekten, die mindestens aufweist: a) eine Sender-Empfänger-Einheit (3) mit einem Sender (9) zum Emittieren von Strahlung (S) im Terahertz-Bereich und einem zugehörigen Empfänger (10) zum Detektieren einer an einem Prüfobjekt (2) rekflektierten Strahlung (R), b) eine elliptische erste Spiegel-Anordnung (4) mit – b1) einem elliptischen ersten Spiegel (7;), der in einer ersten x-y-Ebene (Exy) einen ersten elliptischen Brennpunkt (B1) und einen zweiten elliptischen Brennpunkt (B2) ausbildet, und der zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen den Brennpunkten (B1, B2) in der ersten x-y-Ebene (Exy) zumindest abschnittsweise elliptisch gekrümmt ist, – b2) einem im Bereich des ersten elliptischen Brennpunkts (B1) angeordneten zweiten Spiegel (8) zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen einer quer zu der ersten x-y-Ebene (Exy) verlaufenden z-Richtung und der ersten x-y-Ebene (Exy), c) eine parabolische zweite Spiegel-Anordnung (4') mit – c1) einem ersten parabolischen Spiegel (7'), der in einer zweiten x-y-Ebene (Exy’) einen ersten parabolischen Brennpunkt (B1') ausbildet, und – c2) einem zweiten parabolischen Spiegel (19'), der in der zweiten x-y-Ebene (Exy’) parabolisch ausgebildet ist und einen zweiten parabolischen Brennpunkt (B2') ausbildet und gegenüberliegend zu dem ersten parabolischen Spiegel (7') angeordnet ist, wobei der erste parabolische Spiegel (7') und der zweite parabolische Spiegel (19') zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen den parabolischen Brennpunkten (B1', B2') parabelförmig gekrümmt sind, und c3) einem im Bereich des ersten Brennpunkts (B1') angeordneten dritten Spiegel (8') zur Umlenkung der Strahlung (S, R) zwischen einer quer zu der zweiten x-y-Ebene (Exy') verlaufenden z-Richtung und der zweiten x-y-Ebene (Exy'), d) einem Prüfobjekthalter (5) zur Anordnung des Prüfobjekts (2) im Bereich der zweiten Brennpunkte (B2, B2') beider XY-Ebenen, und e) einer Steuereinheit (6) zur Auswertung der detektierten Strahlung (R) und Ermittlung mindestens einer Schichtdicke des Prüfobjektes, wobei die zweite x-y-Ebene (Exy') der zweiten Spiegel-Anordnung () in der z-Richtung versetzt zu der ersten x-y-Ebene (Exy') der ersten Spiegel-Anordnung (4) vorgesehen ist. Terahertz measuring device for measuring test objects, comprising at least: a) a transceiver unit ( 3 ) with a transmitter ( 9 ) for emitting radiation (S) in the terahertz range and an associated receiver ( 10 ) for detecting a test object ( 2 ) rekflektierten radiation (R), b) an elliptical first mirror arrangement ( 4 ) with - b1) an elliptical first mirror ( 7 ;) forming a first elliptical focal point (B 1 ) and a second elliptical focal point (B 2 ) in a first xy plane (E xy ), and for deflecting the radiation (S, R) between the focal points (B 1 , B 2 ) in the first xy plane (E xy ) is elliptically curved at least in sections, - b2) a second mirror arranged in the region of the first elliptical focal point (B 1 ) ( 8th ) for deflecting the radiation (S, R) between a z-direction running transversely to the first xy plane (E xy ) and the first xy plane (E xy ), c) a parabolic second mirror arrangement ( 4 ' ) with - c1) a first parabolic mirror ( 7 ' ), which forms a first parabolic focal point (B 1 ') in a second xy plane (E xy '), and - c2) a second parabolic mirror ( 19 ' ) which is parabolic in the second xy plane (E xy ') and forms a second parabolic focal point (B 2 ') and opposite to the first parabolic mirror ( 7 ' ), the first parabolic mirror ( 7 ' ) and the second parabolic mirror ( 19 ' ) for deflecting the radiation (S, R) between the parabolic focal points (B 1 ', B 2 ') are parabolically curved, and c3) a in the region of the first focal point (B 1 ') arranged third mirror ( 8th' ) for deflecting the radiation (S, R) between a transverse to the second xy plane (E xy ') extending z-direction and the second xy plane (E xy '), d) a Prüfobjekthalter ( 5 ) for the arrangement of the test object ( 2 ) in the region of the second focal points (B 2 , B 2 ') of both XY planes, and e) a control unit ( 6 ) for evaluating the detected radiation (R) and determining at least one layer thickness of the test object, wherein the second xy plane (Exy ') of the second mirror arrangement ( 4' ) in the z-direction offset from the first xy plane (Exy ') of the first mirror arrangement ( 4 ) is provided. Terahertz-Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) zur Ermittlung mindestens einer Schichtdicke des Prüfobjektes (2) durch Laufzeitmessung der Strahlung (S) im Terahertz-Bereich unter Reflektion an Grenzschichten ausgebildet ist. Terahertz measuring device according to claim 1, characterized in that the control unit ( 6 ) for determining at least one layer thickness of the test object ( 2 ) is formed by propagation time measurement of the radiation (S) in the terahertz range under reflection at boundary layers. Terahertz-Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Sender-Empfänger-Einheit (3, 3') entlang einer parallel zu der z-Richtung durch den ersten Brennpunkt (B1, B1') verlaufenden z-Achse (Z1, Z1') angeordnet ist. Terahertz measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the first and / or second transceiver unit ( 3 . 3 ' ) is arranged along a z-axis (Z 1 , Z 1 ') running parallel to the z-direction through the first focal point (B 1 , B 1 '). Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen zweiten Brennpunkte (B2, B2') der beiden Spiegel-Anordnungen (4, 4') auf einer Geraden (Z2) liegen, die parallel zu der z-Richtung verläuft. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the respective second focal points (B 2 , B 2 ') of the two mirror arrangements ( 4 . 4 ' ) lie on a straight line (Z 2 ), which runs parallel to the z-direction. Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen ersten Brennpunkte (B1, B1') der beiden Spiegel-Anordnungen (4, 4') quer oder senkrecht zu der z-Richtung beabstandet sind, vorzugsweise in x-Richtung. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the respective first focal points (B 1 , B 1 ') of the two mirror arrangements ( 4 . 4 ' ) are spaced transversely or perpendicularly to the z-direction, preferably in the x-direction. Terahertz-Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen ersten Brennpunkte (B1, B1') der beiden Spiegel-Anordnungen (4, 4') auf verschiedenen Seiten einer durch die zweiten Brennpunkte (B2, B2') verlaufenden y-z-Ebene (Eyz) liegen. Terahertz measuring device according to claim 5, characterized in that the respective first focal points (B 1 , B 1 ') of the two mirror arrangements ( 4 . 4 ' ) lie on different sides of a yz plane (E yz ) passing through the second foci (B 2 , B 2 '). Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spiegel-Anordnung (4, 4') eine eigene Sender-Empfänger-Einheit (3, 3') zugeordnet ist. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that each mirror arrangement ( 4 . 4 ' ) own transmitter-receiver unit ( 3 . 3 ' ) assigned. Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elliptische Spiegel (7, 7') entlang einer Ellipse gekrümmt ist, die definiert ist durch eine erste Halbachse (A) mit einer Länge a und einer im Vergleich zu der ersten Halbachse (A) kürzeren zweiten Halbachse (B) mit einer Länge b, wobei für ein Verhältnis der Längen gilt: a/b ≤ 1,3, insbesondere: a/b ≤ 1,2, und insbesondere a/b ≤ 1,1. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the first elliptical mirror ( 7 . 7 ' ) is curved along an ellipse which is defined by a first semiaxis (A) having a length a and a shorter second semiaxis (B) having a length b compared to the first semiaxis (A), where the ratio of the lengths is : a / b ≦ 1.3, in particular: a / b ≦ 1.2, and in particular a / b ≦ 1.1. Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiegel (7, 7') der ersten und/oder zweiten Spiegel-Anordnung (4, 4') in der z-Richtung eine konkave Krümmung aufweist, wobei die Krümmung insbesondere aus der Gruppe parabolisch, elliptisch und sphärisch ausgewählt ist. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the first mirror ( 7 . 7 ' ) of the first and / or second mirror arrangement ( 4 . 4 ' ) in the z-direction has a concave curvature, wherein the curvature is selected in particular from the group parabolic, elliptical and spherical. Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiegel (7, 7') der ersten und/oder zweiten Spiegel-Anordnung (4, 4') in der z-Richtung plan ausgebildet ist und mindestens ein Fokussier-Element (18) zur Fokussierung der Strahlung (S) in z-Richtung vorgesehen ist. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the first mirror ( 7 . 7 ' ) of the first and / or second mirror arrangement ( 4 . 4 ' ) is planar in the z-direction and at least one focusing element ( 18 ) is provided for focusing the radiation (S) in the z-direction. Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste parabolische Spiegel (7’) und der zweite parabolische Spiegel (19’), insbesondere in Form und/oder Größe, identisch ausgebildet sind. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the first parabolic mirror ( 7 ' ) and the second parabolic mirror ( 19 ' ), in particular in the form and / or size, are identical. Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste parabolische Spiegel (7’) eine erste Öffnung aufweist und der zweite parabolische Spiegel (19’) eine zweite Öffnung aufweist, wobei der erste parabolische Spiegel (7’) und der zweite parabolische Spiegel (19’) derart angeordnet sind, dass die erste Öffnung und die zweite Öffnung einander zugewandt sind. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the first parabolic mirror ( 7 ' ) has a first opening and the second parabolic mirror ( 19 ' ) has a second opening, wherein the first parabolic mirror ( 7 ' ) and the second parabolic mirror ( 19 ' ) are arranged such that the first opening and the second opening facing each other. Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste parabolische Spiegel (7’) und der zweite Spiegel (19’) spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet und ausgebildet sind. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the first parabolic mirror ( 7 ' ) and the second mirror ( 19 ' ) are arranged and formed mirror-symmetrically to each other. Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste parabolische Spiegel (7’) und der zweite parabolische Spiegel (19’) beabstandet zueinander angeordnet sind. Terahertz measuring apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the first parabolic mirror ( 7 ' ) and the second parabolic mirror ( 19 ' ) are arranged spaced from each other. Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste parabolische Spiegel (7’) und der zweite parabolische Spiegel (19’) jeweils als Parabolrinne oder rotationssymmetrischer Parabolspiegel ausgeführt sind. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the first parabolic mirror ( 7 ' ) and the second parabolic mirror ( 19 ' ) are each designed as a parabolic trough or rotationally symmetrical parabolic mirror. Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Spiegel (8’) die Strahlung (S) auf den ersten parabolischen Spiegel (, 7’) umlenkt und der erste parabolische Spiegel (7’) die Strahlung (S) auf den zweiten parabolischen Spiegel (19’) umlenkt, wobei der zweite parabolische Spiegel (19’) die Strahlung (S) auf den zweiten parabolischen Brennpunkt (B2’) umlenkt. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the third mirror ( 8th' ) the radiation (S) on the first parabolic mirror (, 7 ' ) and the first parabolic mirror ( 7 ' ) the radiation (S) on the second parabolic mirror ( 19 ' ), the second parabolic mirror ( 19 ' ) redirects the radiation (S) to the second parabolic focal point (B 2 '). Terahertz-Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste parabolische Spiegel (7’) die in unterschiedlichen Winkeln auftreffende Strahlung (S) derart auf den zweiten parabolischen Spiegel (19’) umlenkt, dass die Strahlung (S) dann zwischen dem ersten parabolischen Spiegel (7’) und dem zweiten parabolischen Spiegel (19’) stets parallel, aber beabstandet zueinander verläuft. Terahertz measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the first parabolic mirror ( 7 ' ) the radiation (S) impinging at different angles on the second parabolic mirror ( 19 ' ) deflects the radiation (S) between the first parabolic mirror ( 7 ' ) and the second parabolic mirror ( 19 ' ) is always parallel but spaced from each other.
DE202016008433.0U 2015-05-22 2016-05-23 Terahertz measuring device for measuring test objects using terahertz radiation Active DE202016008433U1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015108190.3 2015-05-22
DE102015108190.3A DE102015108190A1 (en) 2015-05-22 2015-05-22 Terahertz measuring device and method for measuring test objects by means of terahertz radiation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202016008433U1 true DE202016008433U1 (en) 2017-12-05

Family

ID=56292406

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015108190.3A Withdrawn DE102015108190A1 (en) 2015-05-22 2015-05-22 Terahertz measuring device and method for measuring test objects by means of terahertz radiation
DE202016008433.0U Active DE202016008433U1 (en) 2015-05-22 2016-05-23 Terahertz measuring device for measuring test objects using terahertz radiation

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015108190.3A Withdrawn DE102015108190A1 (en) 2015-05-22 2015-05-22 Terahertz measuring device and method for measuring test objects by means of terahertz radiation

Country Status (2)

Country Link
DE (2) DE102015108190A1 (en)
WO (1) WO2016188515A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109254352B (en) * 2018-10-30 2019-11-26 北京交通大学 A kind of fast light terahertz waveguide

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008046988A1 (en) 2008-09-12 2010-04-22 [0X1] Software Und Consulting Gmbh Reflectometer for characterizing materials or material surfaces, has optical radiation source, where material and/or material surface samples that are rotated around rotational axis to detect optical radiation resulting for rotation angles

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1048050B (en) * 1957-07-30 1958-12-31 Guetermann & Co Method and device for the optical inspection of running textile threads for manufacturing defects
JPS58202862A (en) * 1982-05-21 1983-11-26 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp Surface inspection method and apparatus thereof
JPH02195601A (en) * 1989-01-24 1990-08-02 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Lighting method and device, and visual inspection method of material
US5509733A (en) * 1993-12-21 1996-04-23 Ta Instruments, Inc. Infrared heated differential thermal analyzer
CA2288765A1 (en) * 1997-05-22 1998-11-26 Corning Incorporated Methods and apparatus for detecting surface defects of an optical fiber
JPH11223574A (en) * 1998-02-05 1999-08-17 Mitsubishi Rayon Co Ltd Method and device for measuring scattered light
DE19914696C2 (en) * 1999-03-31 2002-11-28 Fraunhofer Ges Forschung Device for the rapid measurement of angle-dependent diffraction effects on finely structured surfaces
US7768660B1 (en) * 2001-01-09 2010-08-03 J.A. Woollam Co., Inc. Non-destructive approach to ellipsometric monitoring of a film coating on the inner surface of a tube shaped sample
DE10346850B4 (en) * 2003-10-09 2005-12-15 Infineon Technologies Ag Method for determining a property of a structured layer
DE102011100203A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 Synview Gmbh Method for detecting e.g. half-moon seal ring in pipe section using RADAR i.e. frequency modulated continuous-wave-RADAR, involves partially extending object into hollow body that is partially made of plastic material
DE102014212633B4 (en) * 2014-06-30 2017-03-09 Inoex Gmbh Measuring device and method for measuring test objects

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008046988A1 (en) 2008-09-12 2010-04-22 [0X1] Software Und Consulting Gmbh Reflectometer for characterizing materials or material surfaces, has optical radiation source, where material and/or material surface samples that are rotated around rotational axis to detect optical radiation resulting for rotation angles

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015108190A1 (en) 2016-11-24
WO2016188515A1 (en) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3071927B1 (en) Measuring device and method for measuring test objects
EP3443297B1 (en) Terahertz measuring apparatus for measuring test object and a terahertz measurement method
EP3169505B1 (en) Measuring device and method for measuring test objects
DE102014212633B4 (en) Measuring device and method for measuring test objects
WO2015027994A1 (en) Measuring device for reflection measurements of test objects and method for measuring radiation reflected on test objects
EP3948158B1 (en) Thz measuring device and thz measuring method for determining a layer thickness or a distance between interfaces of a measurement object
DE2504988C2 (en) Acoustic microscope
DE112007000422B4 (en) X-ray convergence element and X-ray irradiation device
EP4172559B1 (en) Thz measuring device and thz measurement method for measuring test objects, in particular pipes
DE202016008433U1 (en) Terahertz measuring device for measuring test objects using terahertz radiation
DE19909595A1 (en) Method for measuring spatial power density distribution of highly divergent beams by imaging captured radiation using fluorescent screen, dispersion body, integrator or detector
EP3349042A1 (en) Surveillance sensor and floor-bound vehicle
DE10218415B4 (en) Particle Monitoring Equipment
EP3374732A1 (en) Method and device for determining the spatial position of an object by means of interferometric length measurement
DE102009015627B4 (en) Method and device for determining the inner diameter, outer diameter and wall thickness of bodies
DE102016204441A1 (en) Method and arrangement for determining the wall thickness of a cylindrical object
DE4343345A1 (en) Optical transmission or reflection characteristics measuring system
DE102016102431B3 (en) long path
EP2271913A1 (en) Optical coherence tomography system and optical coherence tomography method
DE3219388C2 (en) Optical-electrical measuring device for measuring the position and / or the dimensions of objects
DE202017100095U1 (en) Monitoring sensor and on-board vehicle
DE102015208605A1 (en) Measuring system for determining the spectrally resolved directional reflectance of mirror specimens
DE102011011541A1 (en) Ultrasonic transducer arrangement, has concave reflector surface whose focus region lies in subsequent semi-infinite space rear to ultrasonic transducer that turns transducer surface, and reflecting body provided with reflector surface
WO2021224254A1 (en) Testing device for an active optical sensor
DE102015005779A1 (en) Method for calibrating an apparatus for inspecting an optical device and method for inspecting an optical device

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years