JP7061727B2 - 電磁放射を用いて測定対象物を測定する方法及びTHz測定装置 - Google Patents
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Description
-測定対象物が検出されたかどうかを決定すること、
-測定対象物が検出された場合、境界表面からTHz測定装置又はTHzトランシーバーまでの現在距離を決定すること、
-決定された現在距離を限界距離と比較すること、及び
-限界距離を超えていない(下回っている)とき、主測定を次に開始すること又は主測定の開始を表示すること。
-前測定(I)の局面、当該局面では第1の周波数範囲で第1の帯域幅を有する、THz測定装置のTHzトランシーバーの第1のTHz送信ビームが、前記測定対象物に向かって光軸に沿って放出され、前記測定対象物の境界面で反射されたTHz放射線が検出され(St3)、
-前記測定対象物が検出されたかどうかを決定し(St4)、
-前記測定対象物が検出された場合、境界面からTHz測定装置又はTHzトランシーバーまでの現在距離を決定し(St5)、
-前記決定された現在距離を限界距離と比較し(St6)、及び
-前記限界距離を超えていない場合(St8)、次に主測定(II)を開始し又は前記主測定(II)の開始を表示し、
-前記主測定(II)の局面、当該局面において第2の帯域幅を有する第2のTHz送信ビームが、前記測定対象物に向かって光軸(A)に沿って照射され、反射したTHz放射線が検出され(St9)、
放出された前記第2のTHz送信ビームと検出された前記反射したTHz放射線を用いて、前記測定対象物の幾何学的特性又は材料特性の測定が実行され(St10)、
-測定結果が出力される(St11)、を有する。
測定対象物を測定するためのTHz測定装置であって、
THz放射線を光軸に沿って放出し、反射したTHz放射線を受けるTHzトランシーバー、
前記THzトランシーバーの測定信号を収集して、前記測定対象物の距離及び測定結果を決定するコントローラ装置、及び
測定結果を出力する出力装置を有する、THz測定装置において、
前記THz測定装置が携帯式(携帯可能)であり、ユーザーが把持して操作するためのグリップ領域を有し、
前記コントローラ装置が、前測定の局面において、第1の帯域幅を有する光軸に沿って第1のTHz送信ビームとして前記THz放射線を放出し、及び主測定(II)の局面において、より高い分解能のために前記第1の帯域幅より広い第2の帯域幅を有する第2のTHz送信ビームとして放出するよう構成されており、
前記コントローラ装置が、前記前測定(I)において、測定対象物が検出されたかどうかを決定し、前記測定対象物が検出された場合、前記測定対象物の境界面から前記THz測定装置又は前記THzトランシーバーまでの前記距離を決定し、当該距離と限界距離を比較し、当該比較に応じて、前記限界距離を超えていないときに前記主測定を開始し又は指示し、
前記コントローラ装置が、前記主測定において前記測定対象物の測定特性を決定するように構成されている。
レーザー;例えば三角測量によって距離を決定する距離センサー装置、それとも
超音波送信信号を出力することで及び超音波反射信号を受信することで距離を決定する超音波センサー、
それとも、例えば少し突出していて、測定対象物との接触時にボタンとして凹む接触センサー、
によって実行されてもよい。
-サーチ局面、測定対象物が検出されるまで;したがって、サーチ局面では、例えば反射したTHz放射線はまだ検出されない、と言うのも距離が大きすぎるから又は境界面が放出されるTHz放射線と垂直でないからである。
-検出局面、当該局面では測定対象物が検出されるが、限界距離にはまだ到達しない及び/又は光軸の角度が境界面と十分垂直になっていない。
-ステップSt4で、測定対象物3が既に検出されたかどうか(サーチ局面Ia)-
-ステップSt5で、測定対象物3又はその境界面3aが検出されたかどうか、現在距離d及び
-ステップSt6で、現在距離dが限界距離d_tresより上にあるかどうか(検出局面Ib)
そして、コントローラ装置10は、インジケーター信号S3によって決定される局面を表示装置16に表示する。この結果、例えば測定信号が、測定距離dのための目盛りにも表示されてもよい。
それにより、ステップSt8では、コントローラ装置10は、現在距離dが限界距離d_tresを超えないことを検出し、ステップSt9では、主測定IIが直ぐに開始されるか、又はユーザーに彼が次にアクチュエータ装置18を介して主測定IIを開始してもよいことが示される。
2 携帯THz測定装置
3 測定対象物、例えばプラスチック管
3a 測定対象物3の外面
3b 測定対象物3の内面
4 グリップ領域
5 前端領域、好ましくは接触領域
8 THzトランシーバー、例えばトランシーバー双極子
10 電子コントローラ装置
12 THz送信ビーム
12a 放出放射線の円錐
112 前測定の第1のTHz送信ビーム
212 主測定の第2のTHz送信ビーム、すなわち主測定送信ビーム
14 反射したTHz放射線
16 出力装置
18 作動装置
25 前端領域5の成形パネル
25a,25b 接触輪郭線
A 光軸
b1 例えば1Ghzの第1の小さめの帯域幅、前測定のより狭い第1の周波数帯
b2 例えば20,30又は40Ghzの第2の大きめの帯域幅、主測定のより広い第2の周波数帯
d 境界面3aからTHzトランシーバー8の距離
d_tres 限界距離
d3 層厚さ
e1 例えばサーチ局面Iaのための第1の表示
e2 例えば検出局面Ibのための第2の表示
I 前測定の局面
Ia 測定対象物3を検出するためのサーチ局面
Ib 検出局面
II 主測定の局面
S1 作動信号
S2 制御信号
S3 測定信号
S4 出力装置16への出力信号
St1~St11 方法のステップ
Claims (26)
- 測定対象物(3)をテラヘルツ測定するための方法であって、少なくとも以下のステップ、
-前測定(I)の局面において、第1の周波数範囲(fb1)で第1の帯域幅(b1)を有する、THz測定装置(2)のTHzトランシーバー(8)の第1のTHz送信ビーム(112)が、前記測定対象物(3)に向かって光軸(A)に沿って放出され、前記測定対象物(3)の境界面(3a)で反射されたTHz放射線(14)が検出され(St3)、
-前記測定対象物(3)が検出されたかどうかを決定し(St4)、
-前記測定対象物(3)が検出された場合、境界面(3a)から前記THz測定装置(2)又は前記THzトランシーバー(8)までの現在距離(d)を決定し(St5)、
-前記決定された現在距離(d)を限界距離(d_tres)と比較し(St6)、及び
-前記限界距離(d_tres)を超えていない場合(St8)、次に主測定(II)を開始し又は前記主測定(II)の開始を表示し、
-前記主測定(II)の局面において主測定帯域幅(b2)を有する主測定THz送信ビーム(212)が、第2の送信ビーム(212)、前記測定対象物(3)に向かって光軸(A)に沿って放出され、反射したTHz放射線(14)が検出され(St9)、ここで、前記主測定送信ビーム(212)の前記主測定帯域幅(b2)は前記第1の帯域幅(b1)より大きく、
放出された前記主測定THz送信ビーム(212)と検出された前記反射したTHz放射線(14)を用いて、前記測定対象物(3)の幾何学的特性又は材料特性の測定が実行され(St10)、
-測定結果が出力される(St11)、を有する方法。 - 前記測定装置(2)が携帯式であって、グリップ領域(4)によって保持され、操作され、前端領域(5)が前記測定対象物(3)の前にあるように又は上にあるようにそれが位置決めされる(St1,St7)、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記携帯THz測定装置(2)が、前記限界距離(d_tres)を超えないように、ユーザーによって、前記前端領域(5)に形成された接触面により、前記測定対象物(3)の境界面(3a)に対して配置される、ことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記接触面は成形パネル(25)である、ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記前測定(I)の局面及び/又は前記主測定(II)の局面が、作動装置(18)を作動させることで開始される(St2)、ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記作動装置(18)はボタン又はスイッチである、ことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記局面又は前記局面(I,II)の一部が表示装置(16)に示され、及び/又は光学表示装置により、光信号として出力される、ことを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記主測定(II)の局面において、前記主測定THz送信ビーム(212)を用いて前記測定対象物(3)を測定するとき、幾何学的特性の測定が実行される、ことを特徴とする請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記測定対象物(3)の境界面(3a,3b)の間の層厚さ(d3)が決定される、ことを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記主測定(II)の局面において、前記主測定THz送信ビーム(212)を用いて前記測定対象物(3)を測定するとき、前記測定対象物(3)の材料分析が実行される、ことを特徴とする請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記測定対象物(3)の分光分析が実行される、ことを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記測定対象物(3)の空間分解分光分析が実行される、ことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記限界距離(d_tres)を超えていないことが算出された場合に、前記主測定(II)の局面が自動的に開始される(St9)、ことを特徴とする請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記前測定(I)の局面において、前記THz送信ビーム(112)が、測定対象物の連続的な検出及び現在の測定距離(d)と前記限界距離(d_tres)の比較のために連続的に放出される、ことを特徴とする請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記主測定(II)の局面において、前記前測定(I)の局面における周波数範囲とは異なる周波数範囲が放出される、ことを特徴とする請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記主測定(II)の局面において、前記前測定(I)の局面における強度とは異なる強度が放出される、ことを特徴とする請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。
- 測定対象物(3)を測定するためのTHz測定装置(2)であって、
THz放射線(12)を光軸(A)に沿って放出し、反射したTHz放射線(14)を受けるTHzトランシーバー(8)、
前記THzトランシーバー(8)の測定信号を収集して、前記測定対象物(3)の距離(d)及び測定結果(d3)を決定するコントローラ装置(10)、及び
測定結果を出力する出力装置(16)を有する、THz測定装置(2)において、
前記THz測定装置(8)が携帯式であり、ユーザーが把持して操作するためのグリップ領域(4)を有し、
前記コントローラ装置(10)が、前測定(I)の局面及び主測定(II)の局面のために構成されており、
前記コントローラ装置(10)が、前記前測定(I)の局面において、第1の帯域幅(b1)を有する光軸(A)に沿って第1のTHz送信ビーム(112)として前記THz放射線(12)を放出し、
前記コントローラ装置(10)が、前記主測定(II)の局面において、主測定帯域幅(b2)を有する第2のTHz送信ビーム(212)として主測定THz送信ビーム(212)を前記光軸(A)に沿って放出するように構成されており、
前記主測定帯域幅(b2)は、より高い分解能のために前記第1の帯域幅(b1)より広く、
前記コントローラ装置(10)が、前記前測定(I)において、測定対象物が検出されたかどうかを決定し、前記測定対象物(3)が検出された場合、前記測定対象物(3)の境界面(3a)から前記THz測定装置(2)又は前記THzトランシーバー(8)までの前記距離(d)を決定し、当該距離と限界距離(d_tres)を比較し、当該比較に応じて、前記限界距離(d_tres)を超えなかったときに前記主測定(II)を開始し又は指示し、
前記コントローラ装置(10)が、前記主測定(II)において前記測定対象物の測定特性を決定するように構成されている、ことを特徴とするTHz測定装置。 - 前記コントローラ装置(10)が、前記主測定(II)において、前記測定対象物の幾何学的特性及び/又は材料特性を決定するように構成されている、ことを特徴とする請求項17に記載のTHz測定装置。
- 前記コントローラ装置(10)が、前記主測定(II)において、2つの境界面(3a,3b)の間の距離としての層厚さ(d3)及び/又は分光分析による材料特性を決定するように構成されている、ことを特徴とする請求項18に記載のTHz測定装置。
- 前記局面を光学的若しくは音響的に出力し又は表示するための出力装置(16)を有する、ことを特徴とする請求項17~19のいずれか一項に記載のTHz測定装置。
- 前記局面はユーザーによる位置決めを補正するための前記前測定(I)である、ことを特徴とする請求項20に記載のTHz測定装置。
- 前記THz測定装置が、前記測定対象物の外面(3a)と接触して配置されるように、輪郭線(25a,25b)を有するその前端領域(5)に成形パネル(25)を有し、前記輪郭線(25a,25b)が前記測定対象物(3)の前記外面(3a)に接触したとき、現在の前記距離(d)が前記限界距離(d_tres)より低い、ことを特徴とする請求項17~21のいずれか一項に記載のTHz測定装置。
- 前記THz測定装置が、ユーザーが前記距離(d)を操作し調節するために、自律式である又は無線で若しくはフレキシブルなデータ及び電力源(6)を介して固定ユニットに接続している、ことを特徴とする請求項17~22のいずれか一項に記載のTHz測定装置。
- 前記THz放射線(12)が0.01~10THzの周波数範囲にある、ことを特徴とする請求項17~23のいずれか一項に記載のTHz測定装置。
- 前記THzトランシーバー(8)が、周波数変調又はパルス放射線を用いて、完全に電子的に設計されており、
前記測定対象物の測定特性又は分光分析のより正確な決定を行うために、広めの前記主測定帯域幅(b2)を使用する主測定(II)において、測定結果の高めの分解能が生成できる、ことを特徴とする請求項17~24のいずれか一項に記載のTHz測定装置。 - 前記THzトランシーバー(8)がトランシーバー双極子として設計されている、ことを特徴とする請求項17~25のいずれか一項に記載のTHz測定装置。
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