[发明专利]用于测量物体的层厚的方法和设备

说明书

本发明描述一种用于测量物体的层厚的方法和设备。首先，提供具有一定层厚的物体。随后，执行至少两个测量步骤(M_i)，其中分别地，将具有分配给相应测量步骤(M_i)的频带(F_i)中的频率(f)的电磁辐射入射到物体上。频带(F_i)是带宽(B)的不同分区。检测自物体的边界面发出的二次辐射并测定测量步骤(M_i)相关的测量信号。根据相应测量步骤(M_i)相关的频带(F_i)，将测量信号合并成评估信号，由此确定基频并计算层厚。通过该方法，可以借助窄带测量步骤(M_i)实现大带宽(B)。这样就能克服公知方法的物理限制，并且提高测量精度。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求德国专利申请DE10 2017 207 648.8的优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于测量物体、特别是塑料物体的层厚的方法和装置。

背景技术

在工业制造中，例如在质量保证过程中，通常需要测量物体的确切层厚。层厚是物体在物体的两个间隔的边界面之间的延展度。例如特别是由塑料制成的管的壁厚。

关于厚度测量，例如采用借助电磁辐射的太赫兹测量技术。一种可能的手段是使用脉冲测量信号，其中可以使用测得的渡越时间差推断出物体的层厚。替代地，可以使用连续的电磁辐射(CW)，特别是调频或调相的电磁辐射。这时，穿过物体的电磁辐射经历相移。由此产生的相位差能够确定层厚。

而这样测量的分辨率局限于仍须在电磁辐射的传播方向上分开两个时移信号。这种时间分辨率取决于电磁辐射的光谱带宽。

发明内容

本发明的目的是提供一种简便又准确的用于测量物体的层厚的方法。所述方法特别是能够低成本地执行。

本发明用以达成上述目的的解决方案为一种具有权利要求1中指定步骤的方法。首先，提供物体，该物体具有以层厚间隔的两个边界面。该物体例如是管、特别是塑料管。随后，执行至少两个测量步骤，其中分别地，将电磁辐射入射到物体上，并检测自物体的边界面反射的二次辐射。根据检测到的二次辐射，在每个测量步骤中测定测量信号。将测量步骤的测量信号合并成评估信号，并由此确定基频。根据基频，能够计算层厚。

在各个测量步骤中入射的电磁辐射的特征在于分配给各个测量步骤的频带中的频率。分配给测量步骤的频带是带宽的不同分区。频带特别是具有不同的中频。合并各个测量步骤的测量信号取决于测量步骤的相应频带。这就表明，根据针对各个测量步骤选择的带宽的不同分区，进行对测量信号的合并。这样的优点在于，可以通过在带宽分区中的各个测量步骤来估算整个带宽上的测量值。特别是，可以采用不同的频率范围来代替利用宽带电磁辐射进行测量，而相对于利用宽带电磁辐射的测量不会降低所述方法的分辨率。这样就能实现使用多个低成本的窄带系统(诸如用于电磁辐射的发射机和接收机)进行精确的测量。无需高成本的宽带系统。这会减少用于执行根据本发明的方法的准备工作量。

此外，分辨率和测量精度不受限于各个测量系统的带宽，而这常在物理上受到限制。这样就能提高测量精度。

在本发明的意义上，二次辐射是指入射的辐射在物体的边界面处反射或透射产生的电磁辐射。至少一次穿过物体的二次辐射经历相移。由此,可以测定测量信号。为此，例如自物体的以层厚间隔的不同边界面反射的二次辐射分量可以叠加。

也能够通过将入射的辐射与二次辐射叠加而生成测量信号。

当合并各个测量步骤的测量信号时，根据各个测量步骤中使用的频带来计算这些测量信号。这时，可以考虑各个频率范围之间的重叠和/或频率间隔。例如可以规定，根据相应的频率范围，在公共频率轴上标绘测量信号。为了确定基频，则可以拟合在频率轴上标绘的测量信号。基频可以特别是测量信号在频域中出现的法布里-珀罗振荡。