Die Erfindung betrifft ein THz-Messverfahren sowie eine THz-Messvor- richtung zum Vermessen eines Messobjektes, insbesondere zur Ermittlung von Schichtdicken des Messobjektes.

Bei der THz-Messung von Schichtdicken von Messobjekten wird ein THz- Sendestrahl entlang einer optischen Achse von einem THz-Transceiver durch ein Messobjekt ausgesandt. Insbesondere Messobjekte aus Kunststoff und Gummi, aber auch z. B. Papier- oder Keramik-Materialien sind grundsätzlich für THz-Strahlung durchlässig und weisen einen Brechungsindex n auf, der sich deutlich von dem Brechungsindex n0=1 in Vakuum bzw. Luft unterscheidet. Somit wird beim Durchtritt des THz-Sendestrahls durch die Grenzflächen der Messobjekte jeweils ein Teil-Reflexionsstrahl reflektiert, der im Allgemeinen die Intensität bzw. Strahlungsleistung des THz-Sendestrahls nicht relevant schwächt, so dass der THz-Sendestrahl mehrere derartige Grenzflächen hintereinander durchqueren kann. Die reflektierten Teil-Reflexionsstrahlen können vom THz-Transceiver wieder detektiert werden, so dass eine Signalamplitude gebildet wird, bei der Messpeaks zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommen werden. Eine derartige Messung kann als direkte Laufzeitmessung, als Frequenzmodulation oder mit gepulster THz-Strahlung durchgeführt werden.

Die Vermessungen können insbesondere in einem Endlos-Verfahren erfolgen, bei dem ein Messobjekt kontinuierlich durch den Messraum geführt wird und seine zu vermessenden Grenzflächen in erster Linie senkrecht zur optischen Achse stehen. So können insbesondere Schläuche und Profile nach ihrer Herstellung direkt vermessen werden.

Aus der ermittelten Signalamplitude können Messungen der Wanddicken und von Innenvolumina, z. B. dem Innendurchmesser eines Schlauches oder Profils durchgeführt werden.

Es zeigt sich jedoch, dass bei einigen Messungen keine direkte Ermittlung des Reflexionspeaks beim Durchtritt durch die jeweilige Grenzfläche möglich ist, da die Grenzfläche nicht senkrecht zur optischen Achse des THz- Sendestrahls steht. Dies kann insbesondere bei Sagging-Effekten an extrudierten Messobjekten, insbesondere Rohren auftreten. Hier kann das noch warme, zuvor extrudierte Material, insbesondere Kunststoff oder Gummi, an den Wandbereichen herunterlaufen und somit insbesondere eine Innenfläche bilden, die nicht-senkrecht zur optischen Achse steht. Ein derartiges Sagging ist grundsätzlich zulässig, wenn hierdurch der Innendurchmesser nicht zu sehr verringert wird und die Wandbereiche nicht zu sehr ausgedünnt werden.

Weiterhin können auch z. B. Profile vermessen werden, die unterschiedliche Grenzflächen aufweisen, die nicht sämtlich senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet werden können.

Somit werden oftmals THz-Messvorrichtungen eingesetzt, die eine Vielzahl von um den Messraum herum positionierten THz-Messvorrichtungen aufweisen, um gegebenenfalls schrägstehende Grenzflächen erfassen zu können. Auch dies ist jedoch nicht immer möglich und zudem aufwändig.

Die DE 20 2016 008 526 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen eines Durchmessers und/oder einer Wanddicke eines Strangs, mit einem THz-Sender und THz-Empfänger, sowie einem hinter dem Strang angeordneten Reflektor. Eine Auswerteeinrichtung ermittelt anhand empfangener Messsignale den Durchmesser und/oder die Wanddicke.

Die DE 10 2018 124 175 A1 beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer Produktionsanlage für plattenförmige oder strangförmige Körper mittels Messstrahlung im Gigahertz- oder Terahertzfrequenzbereich, wobei ein Brechungsindex des Körpers und/oder eine Absorption der Messtrahlung im Körper ermittelt wird, um die Produktionsanlage zu steuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein THz-Messverfahren und eine THz-Messvorrichtung zu schaffen, die eine sichere Ermittlung auch bei nicht-detektierbaren oder gegebenenfalls schrägstehenden Grenzflächen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein THz-Messverfahren und eine THz-Mess- vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.

Die erfindungsgemäße THz-Messvorrichtung kann insbesondere unter Einsatz des erfindungsgemäßen THz-Messverfahrens, d. h. insbesondere zu dessen Durchführung, eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße THz- Messverfahren kann insbesondere unter Verwendung der erfindungsgemäßen THz-Messvorrichtung durchgeführt werden.

Der THz-Sendestrahl kann insbesondere im Frequenzbereich von 10 GHz bis 10 THz, insbesondere 50 GHz bis 8 THz, z.B. 50 ober 80 GHz bis 3 oder 5 THz ausgegeben und entsprechend detektiert werden. Er kann somit auch im Bereich der Radarstrahlung oder Mikrowellenstrahlung liegen. Der THz-Transceiver kann den THz-Sendestrahl durch direkte Laufzeitmessung, frequenzmoduliert und/oder als gepulste Strahlung ausgeben und detektieren, wobei der THz-Transceiver insbesondere vollelektronisch ausgebildet sein kann.

Die Messobjekte können insbesondere aus einem Kunststoffmatenal oder Gummi, aber weiterhin auch aus Papier, Glas oder Keramik ausgebildet sein.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, vorab eine Kalibrierung oder Leermessung an einem hinter dem Messraum vorgesehenen Hauptreflektor (auch Teilreflektor), insbesondere Total-Reflektor oder Spiegel, durchzuführen, um die Laufzeit des leeren Messraums festzustellen, und nachfolgende Messungen, d.h. Objektvermessungen, hiermit vergleichen zu können. Somit wird zunächst eine Kalibriermessung durch den leeren, d. h. insbesondere mit Luft gefüllten Messraum durchgeführt und ein Kalibrierungs-Zeitpunkt des Hauptreflexionspeaks ermittelt.

Bei einer nachfolgenden Objektvermessung werden Teilreflektions- peaks der Grenzflächen ermittelt und Schichtdicken entlang der optischen Achse, d.h. Wandbereiche oder Luftschichten, als Zeitdifferenzen zwischen den Teilreflektionspeaks erkannt. Wenn die Teilreflektionspeaks einer oder zweier Grenzflächen fehlen, kann grundsätzlich eine Schrägstellung vorlie- gen oder auch eine entsprechende Oberflächenrauheit. Somit kann die Schichtdicke einer Materialschicht bzw. eine Wanddicke nicht direkt ermittelt werden, es kann jedoch die Laufzeit bis zum Hauptreflexionspeak ermittelt und mit der Kalibriermessung verglichen werden, um die Gesamt- Zeitverzögerung des THz-Sendestrahls bis zu dem Hauptreflektor zu ermitteln.

Diese Gesamt-Verzögerung des Totalreflexionspeaks in der Signalamplitude gegenüber der Kalibriermessung entspricht der Gesamt-Verzögerung des THz-Sendestrahls durch das Material des Messobjektes, d. h. der Summe der Wanddicken (bzw. mit dem Material gefüllten Schichtdicken) Somit kann ein Gleichungssystem aufgestellt werden, aus dem eine nicht direkt ermittelbare Schichtdicke ermittelt werden kann, da in dem Gleichungssystem die Zusatz-Information der Gesamt-Verzögerung durch das Material vorliegt, so dass lediglich ein Parameter fehlt und somit eine fehlende Schichtdicke ermittelbar ist.

Somit kann insbesondere z. B. ein Rohr oder entsprechendes Messobjekt vermessen werden, bei dem an der Innenfläche einer Wand Effekte wie Sagging auftreten. Somit kann insbesondere das Sagging abgeschätzt werden und es kann ermittelt werden, ob das Sagging in einem zulässigen Bereich liegt, so dass trotz des Fehlens der inneren Grenzfläche eines der Wandbereiche ein zulässiges Messobjekt vorliegt.

Weiterhin können jedoch auch Messobjekte vermessen werden, die Stege oder Bereiche aufweisen, die zwei nicht-detektierbare Grenzflächen aufweisen, d.h. Grenzflächen, die nicht-senkrecht zur optischen Achse stehen. Dies kann z. B. ein mehrkammeriges Profil mit einer schräg stehenden inneren Lamelle oder einem inneren Steg sein, der den Innenraum unterteilt. Weiterhin kann auch ein allein stehendes, schräges Profil bzw. eine schräge Platte entsprechend vermessen werden. In derartigen Fällen wird somit die Gesamtverzögerung des Hauptreflexionspeaks direkt der geometrischen Schichtdicke des Materials zugeordnet.

Nach der Ermittlung einer Schichtdicke einer schräg stehenden Wand kann eine weitere Auswertung erfolgen, bei der der Winkel der Grenzfläche gegenüber der optischen Achse herangezogen wird und z. B. bei internen Lamellen oder Stegen somit unter Berücksichtigung der Projektion (Sinus o- der Cosinus) die geometrische Schichtdicke des Stegs oder der Lamelle ermittelt wird. Weiterhin unterscheiden sich z.B. bei direkten Laufzeitmessungen die Messpeaks eines Strahl-Eintritts in das Material von dem Messpeaks eines Strahl-Austritts aus dem Material, insbesondere mit entgegengesetzten Amplitudenverläufen. Somit kann diese weitere Information eines Eintritts- Peaks oder Austritts-Peaks zur Verifizierung herangezogen werden, welche Grenzfläche in der Signalamplitude fehlt.

Weiterhin kann gemäß einer bevorzugten Ausbildung das Messobjekt in einem Endlos-Verfahren vermessen werden, d. h. fortlaufend durch den Messraum geführt werden, insbesondere entlang einer Förderrichtung senkrecht zur optischen Achse, so dass fortlaufend Objektvermessungen durchgeführt und miteinander verglichen werden, so dass bei Wegfall eines Messpeaks, z. B. einer Innenfläche, auf eine entsprechende Änderung dieser Grenzfläche geschlossen werden kann. So kann z. B. das Auftreten von Sagging erkannt werden. Somit können insbesondere zunächst bei ordnungsgemäßen Messungen aus dem Messsignal die Grenzflächen eindeutig zugeordnet werden, und nachfolgend bei Wegfall eines Messpeaks aus dem Vergleich mit vorherigen Messungen erkannt werden, welcher Messpeak wegfällt und welche Grenzfläche somit betroffen ist, so dass hier direkt die relevante Schichtdicke aus dem erfindungsgemäßen Messverfahren nachfolgend ermittelbar ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung weist das Messobjekt ein einheitliches Material bzw. Material mit einheitlichem Brechungsindex auf. Somit kann bei der Ermittlung ein einheitlicher Brechungsindex des Materials angesetzt werden, der z.B. auch individuell bekannt sein kann.

Der Brechungsindex kann hierbei zum einen bekannt sein und z.B. vom Benutzer händisch eingegeben werden. Bei Vermessung von einigen Messobjekten ist jedoch zunächst der Brechungsindex des Materials nicht oder nicht genau bekannt. So kann der Brechungsindex des Materials unbekannt sein oder sich ändern, wenn z.B. unterschiedliche Ausgangsmatenalien eingesetzt und gemischt werden, z.B. bei Extrusion von Kunststoffobjekten oder Gummiobjekten. Entsprechend den Mischungsverhältnissen kann der Brechungsindex des Messobjektes nachfolgend variieren, so dass das Mischungsverhältnis unbekannt sein kann und eine direkte Ermittlung von Materialdicken aufgrund des unbekannten Brechungsindex nicht möglich ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung kann der Brechungsindex daher auch vorab ermittelt werden.

Hierzu ist vorgesehen, dass zunächst eine Leermessung oder Kalibriermessung erfolgt, bei der der THz-Transceiver den leeren Messraum vermisst, an dessen Ende der Hauptreflektor, d.h. insbesondere ein Spiegel, zur Reflexion des THz-Sendestrahls angeordnet ist. Der THz-Transceiver gibt somit den THz-Sendestrahl durch den Messraum aus und detektiert einen Kalilbrier- Hauptreflexionspeak des Hauptreflektors zu einem Kalibrierungs-Zeitpunkt.

Nach der Kalibriermessung erfolgt ohne Veränderung der Messvorrichtung, d.h. auch ohne Verstellung des Hauptreflektors, die Objektmessung, bei der das Messobjekt in den Messraum eingebracht wird, wobei es z. B. kontinuierlich durch den Messraum geführt werden kann.

Bei der Objektmessung werden ein Mess-Hauptreflexionspeak des Hauptreflektors und Messpeaks (Teil-Reflektionspeaks) der Grenzflächen ermittelt.

Erfindungsgemäß wird erkannt, dass eine Zeitdifferenz zwischen den Hauptreflektionen der Kalibriermessung und der Objektmessung verglichen werden kann mit der Gesamt-Zeitverzögerung, die sich aus der Summe der Wandlaufzeiten, d.h. der Laufzeiten bzw. Laufzeitverzögerungen in den Materialbereichen ergibt, wobei die Laufzeiten in den Materialbereichen durch die Messpeaks (Teilreflektions-Peaks) bestimmt sind.

Somit kann aus der Differenz der Reflektionszeitpunkte des Hauptreflektors in der Kalibriermessung und der Objektmessung eine Verzögerung des Hauptreflektionspeaks ermittelt werden, die der Summe der zeitlichen Verzögerungen der Wandlaufzeiten gegenüber den entsprechenden Laufzeiten in Luft oder Vakuum entspricht.

Sowohl die Verzögerung des Hauptreflektionspeaks als auch die zeitliche Verzögerung der Summe der Wandlaufzeiten hängen wiederum vom Brechungsindex und der Summe der geometrischen Wanddicken ab.

Somit kann eine Gleichung aufgestellt werden, in der der Brechungsindex und die ermittelten Zeitpunkte der Messpeaks der beiden Messungen auftreten, so dass hieraus der Brechungsindex ermittelt werden kann.

Das Messobjekt kann kontinuierlich durch den Messraum geführt werden, z.B. ein Rohr mit vorderem und hinteren Wandbereich, insbesondere mit seiner Symmetrieachse senkrecht durch die optische Achse, und kontinuierlich der Brechungsindex des Materials des Messobjektes ermittelt werden, wenn bzw. solange die Messpeaks der Grenzflächen detektiert werden können.

In dem Fall, dass bei der Ermittlung des Brechungsindex zeitliche Änderungen ermittelt werden, können Fehlersignale und/oder Korrektursignale ausgegeben werden, und/oder es kann eine Regelung einer Zuführung von z.B. zwei unterschiedlichen Ausgangsmatenalien mit unterschiedlichem, an sich bekanntem Brechungsindex durchgeführt werden. Somit ermöglicht die Erfindung eine komplexe und flexible Ermittlung bei Vorliegen unterschiedlicher Zustände, insbesondere auch flexibel in Abhängigkeit der Messungen. So können folgende Schritte erfolgen:

- zunächst die Kalibriermessung,

- im Fall des Vorliegens sämtlicher Messpeaks der optionale Schritt einer Bestimmung des Brechungsindex des Materials des Messobjektes,

- im Fall des Vorliegens sämtlicher Messpeaks eine Bestimmung der geometrischen Schichtdicken,

- im Fall des Fehlens eines oder mehrerer Messpeaks ein Schritt der Ermittlung der Schichtdicken aus einem Vergleich der Differenzen der Zeitpunkte der Messpeaks mit der Gesamt- Zeitverzögerung.

Diese Schritte können erfindungsgemäß auch fortlaufend bzw. wiederholt ausgeführt werden. So kann z.B. bei Vorliegen sämtlicher Messpeaks fortlaufend die Bestimmung des Brechungsindex und/oder eine Bestimmung der Schichtdicken erfolgen, wenn dann z.B. ein Messpeak wegfällt, z.B. bei Sagging, kann der erfindungsgemäße Schritt der Ermittlung der Schichtdicken bei einem fehlenden Messpeak durchgeführt werden.

Grundsätzlich kann der Brechungsindex vom Benutzer aber auch eingegeben werden, dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Fall des Fehlens eines oder mehrere Messpeaks vorliegt, ohne dass vorher eine Ermittlung des Brechungsindex möglich war.

Die erfindungsgemäße THz-Messvorrichtung weist insbesondere den THz-Transceiver, den Messraum und den hinter dem Messraum vorgesehenen Hauptreflektor, sowie eine Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Auswertung der Signalamplitude auf, wobei der THz-Transceiver mit der Steuer- und Auswerteeinrichtung in einer Baueinheit integriert sein kann. Der Hauptreflektor kann insbesondere ein Spiegel, d.h. Totalreflektor sein, aber es sind auch Ausführungsformen z.B. mit halbdurchlässigen Spiegeln als Hauptreflektor möglich, bei denen somit ein Teil-Strahl durchgelassen wird und in der Signalamplitude somit weitere, auszuwertende Messungen folgen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Messvorrichtung bei einer Kalibriermessung oder Leermessung mit der Signalamplitude, zur Kalibrierung der nachfolgenden Objektvermessungen;

Fig. 2 eine Vermessung eines Zylinderrohrs als Messobjekt, mit Signalamplitude;

Fig. 3 eine Vermessung eines Zylinderrohrs mit Sagging, mit Signalamplitude;

Fig. 4 eine Vermessung eines mehrkammerigen Profils, mit Signalamplitude;

Fig. 5 eine Vermessung eines schräg stehenden Bandes, mit Signalamplitude.

Gemäß Figur 1 weist eine THz-Messvorrichtung 1 einen THz-Transceiver 2, einen Spiegel 3 und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 4 auf. Der THz- Transceiver 2 sendet einen THz-Sendestrahl 5 entlang einer optischen Achse A durch einen Messraum 6, der zur Aufnahme unterschiedlicher Messobjekte zwischen dem THz-Transceiver 2 und dem Spiegel 3 vorgesehen ist. Der Spiegel 3 ist senkrecht zur optischen Achse A ausgerichtet, so dass bei der in Figur 1 gezeigten Leermessung der THz-Sendestrahl 5 entlang der optischen Achse A zurück zu dem THz-Transceiver 2 gespiegelt und dort detektiert wird. Der THz-Transceiver 2 kann insbesondere vollelektronisch ausgebildet sein und somit einen Sende- und Empfangsdipol aufweisen. Die THz-Messung kann auf einer direkten Laufzeitmessung basieren; weiterhin ist auch eine Frequenzmodulation möglich, und/oder der Einsatz gepulster THz-Strahlung. Der THz-Sen- destrahl 5 kann insbesondere im Frequenzbereich von 10 GHz bis 10 THz, insbesondere 5 GHz bis 8 THz, ausgesendet werden, d. h. er kann Terahertz- Strahlung, Mikrowellen-Strahlung und/oder Radar-Strahlung entsprechen.

In Schritt St1 der Leermessung der Figur 1 durchquert der THz-Sende- strahl 5 somit den leeren Messraum 6, d. h. mit lediglich Luft als Medium, in dem die Lichtgeschwindigkeit cO im Wesentlichen der Vakuum-Geschwindigkeit entspricht. In der in Figur 1 gezeigten Signalamplitude S, die in ihrem zeitlichen Verlauf, d. h. gegenüber der Zeit t, aufgetragen ist, wird somit zum Zeitpunkt tPO ein Totalreflexionspeak PO der am Spiegel 3 ermittelt.

Nach dem ersten Verfahrensschritt St1 der Kalibriermessung ist somit der Zeitpunkt tPO des Kalibrierungs-Hauptrekflektionspeaks PO festgelegt bzw. einkalibriert. Diese Anordnung wird nachfolgend nicht geändert.

Auf die Kalibriermessung der Figur 1 folgt in Schritt St2 ohne Verstellung der Elemente 2, 3 eine Objektvermessung eines ersten Messobjektes 8, hier eines einschichtigen, symmetrischen Zylinderrohrs 8, das z. B. entlang seiner Symmetrieachse B senkrecht zur optischen Achse A durch den Messraum 6 geführt wird und eine Außenfläche 8a sowie eine Innenfläche 8b aufweist. Das Messobjekt 8 ist aus einem für den Sendestrahl 5 bzw. die THz- Strahlung durchlässigen Material, insbesondere Kunststoff, Gummi, aber auch z. B. Keramik oder Papier, ausgebildet, mit einem Brechungsindex n1 + 1 für den THz-Sendestrahl 5. Somit findet beim Durchqueren der Grenzflächen 8a und 8b jeweils eine Teilreflexion des THz-Sendestrahls 5 statt, zu der gemäß der Signalamplitude S der Figur 2 jeweils zu den Zeiten t1 , t2, t3 und t4 Messpeaks (Teil-Reflexionspeaks) P-t1 , P-t2, P-t3, P-t4 ermittelt werden. Da das als Messobjekt dienende Zylinderrohr 8 hier symmetrisch mit seiner Symmetrieachse B durch die optische Achse A geführt wird, können somit hier vier Messpeaks aufgenommen werden, d. h. beim Eintritt in die Außenfläche 8a, Austritt aus der Innenfläche 8b, nachfolgend nach Durchqueren des Innendurchmessers D1 des Innenraums 9i des Rohres 8, dann wiederum beim Eintritt in die Innenfläche 8b und nachfolgend dem Austritt aus der Außenfläche 8a in den Messraum 6 bzw. Außenraum. Nachfolgend gelangt der THz-Sendestrahl 5 zum Zeitpunkt tP 1 an den Spiegel 3 und wird dort reflektiert, so dass entsprechend der Messpeak P-t1 aufgenommen wird. Da die Teilreflexion jeweils nur einen Anteil an der Intensität von z. B. 2 bis 5 % des ein- bzw. ausfallenden Strahls ausmachen, sind Mehrfachreflexionen an den Grenzflächen 8a, 8b für die Messung nicht relevant.

In Figur 2 ist zusätzlich zu dem Zeitpunkt tP 1 des Totalreflexionspeaks am Spiegel 3 auch der Zeitpunkt tPO aus Figur 1 eingezeichnet, der somit dem Zeitpunkt der Leermessung der Figur 1 entspricht. Wie aus Figur 2 zu entnehmen ist, ist hier der aktuelle Messpeak P1 der Totalreflexion gegenüber dem Zeitpunkt tPO der Kalibriermessung bzw. Leermessung aus Figur 1 zeitlich verzögert, da der THz-Sendestrahl 5 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 sowie zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 durch das Material des Messobjektes 8 getreten ist und aufgrund der niedrigeren Lichtgeschwindigkeit C1 , mit n1 = C0/C1 , in diesen beiden Zeiträumen langsamer war. Hierbei liegt z. B. bei Kunststoffen der Brechungsindex n1 bei 1 ,5, so dass eine signifikante zeitliche Verzögerung auftritt und entsprechend die zeitlichen Verzögerungen des Totalreflexionspeaks messbar sind.

Die zeitliche Verzögerung tP1 -tPO kann somit auf diese zeitliche Verzögerung in den Bereichen zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 sowie den Zeit- punkten t3 und t4 durch das Material des Zylinderrohrs 8 zurückgeführt werden, wobei hier angesetzt werden kann, dass der Brechungsindex n1 in diesen Zeitbereichen konstant bzw. einheitlich ist.

In Fig. 2 kann folgendes Gleichungssystem GL2 angesetzt werden, bei der WTij die Schichtdicke bzw. Breite zwischen den Grenzflächen der Messpeaks zu den Zeitpunkten ti und tj angibt, d.h. mit der vorderen Wandbreite WT12 , hinteren Wandbreite WT34, dem Innendurchmesser ID= WT23 und dem Außendurchmesser OD als Summer dieser drei Schichtdicken, d.h.

GL2:

WT12 = (t2-ti) ■ Co / 2 m

ID = WT23 = (ts-t2) ■ Co / 2 no

WT34 = (t4-ts) ■ Co / 2 m

OD = WT12 + WT23 + WT34

Somit kann aus dieser Objektvermessung nachfolgend in einem Schritt St3 einer ordnungsgemäßen Objektvermessung eine Ermittlung der Schichtdicken WTij, d.h. WT12 , WT23 , WT34 und somit auch von OD erfolgen.

Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der nach der Kalibriermessung der Figur 1 als Messobjekt ein Zylinderrohr 18 durch den Messraum 6 geführt wird. Das Zylinderrohr 18 kann grundsätzlich dem Zylinderrohr 8 der Figur 2 entsprechen: es weist aber an seiner Innenfläche 18b einen Sagging-Bereich 11 auf. Ein derartiges Sagging kann insbesondere bei der Extrusion von Rohren aus Kunststoff oder Gummi auftreten, wenn das noch warme Material Schwerkraft-bedingt an den Flächen, insbesondere an der Innenfläche 8 herunterläuft. Grundsätzlich sind derartige Saggingbereiche 11 im gewissen Ausmaß zulässig, solange sie nicht zu stark sind bzw. zu weiteren nachteilhaften Effekten führen. So kann z.B. als Bewertungskriterium die Dicke des Saggingbereichs 11 bzw. der verbleibende Innendurchmesser Di des Zylinderrohrs 18 in diesem Bereich herangezogen werden, und entsprechend eine Verringerung der Wanddicke in anderen Bereichen.

Gemäß der Signalamplitude S der Figur 3 werden wiederum in der Objektvermessung des Schrittes St2 in der ersten Hälfte des Zylinderrohrs 18 zu den Zeitpunkten t1 und t2 die ordnungsgemäßen Messpeaks gemäß Figur 2 ermittelt; nachfolgend wird bei einem entsprechenden Zeitpunkt t3 kein Messpeak (Reflexionspeak) ermittelt, da die Innenfläche 11a des Saggingbereichs 11 hier nicht-senkrecht zur optischen Achse A steht und somit der THz-Sendestrahl 5 aus der optischen Achse A herausreflektiert wird. Nachfolgend wird zum Zeitpunkt t4 wiederum der ordnungsgemäße Messpeak beim Austreten des THz- Sendestrahls 5 aus der Außenfläche 8a des Zylinderrohrs 18 ermittelt, und nachfolgend zum Zeitpunkt tp1 der Totalreflexionspeaks am Spiegel 3.

Die Breite WT34 ist somit aus der Signalamplitude S (t) nicht direkt ermittelbar und wird in einem

- Schritt St4 einer Ermittlung der Schichtdicke bei fehlendem Messpeak durch das Gleichungssystem GL3 mit den einzelnen Gleichungen GL3a, GL3b, GL3c ermittelt:

GL3:

GL3a: tpi-tpo = (t2-ti) ■ (m-no) + (t4-ts) ■ (ni-no) GL3b: (t4-ts) = ( ( tpi-tpo) / (ni-no) ) - (t2-ti ) GL3c: WT34 = (t4-ts) ■ Co / 2 ni

= ( ( ( tp-i-tpo ) / (ni-no) ) - (t2-ti ) ) ■ Co / 2 m

Hierbei wird in GL3a die zeitliche Gesamtverzögerung aus einem Vergleich von Fig. 3 und Fig. 1 links als tpi-tpo ermittelt und mit der rechts stehenden Summe der einzelnen Wanddicken gleichgesetzt. Hierbei ist die zeitliche Verzögerung des ersten Wandbereichs als (t2-ti) ■ m - (t2-ti) ■ no, d.h. somit als (t2-ti) ■ (m-no) anzusetzen, entsprechend die zeitliche Verzögerung des zweiten Wandbereichs als

(t4-ts) ■ (ni-no).

Hieraus kann GL3b umgeformt werden, woraus dann nach GL3c die Wanddicke WT34 ermittelt werden kann, die somit aus bekannten Größen und Messgrößen, nämlich t2, ti, tpi, tpo, ni, no und Co berechnet werden kann.

Da im Bereich der Zeitpunkte t1 , t2 und t4 ordnungsgemäße Messpeaks vorliegen, kann auch angesetzt werden, welche Grenzfläche nicht detektiert wird, da im Bereich um t3 ein Messpeak erwartet wird und fehlt.

Die Messung nach Figur 3 kann sich zeitlich insbesondere auch an Messungen gemäß Figur 2 anschließen, bei denen das Rohr 18 zunächst ordnungsgemäß war, so dass in der Signalamplitude S der Peak p-t3 wegfällt.

Figur 4 zeigt eine weitere Messung, die sich an eine Kalibriermessung der Figur 1 anschließt. Hier wird als Messobjekt ein mehrkammeriges Profil 28 vermessen, das in der optischen Achse A somit eine Vorderwand 128 und eine Rückwand 228 mit jeweils zwei Grenzflächen 128a und 128b sowie entsprechend 228a und 228b aufweist. Weiterhin weist das Profil 28 einen Zwischensteg 328 auf, der hier schräg bzw. nicht-senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist und somit den Innenraum des Profils 28 in ungleiche Kammern 27, 29 unterteilt. In der Signalamplitude der Figur 4 können somit zu den Zeitpunkten t1 , t2 und entsprechend t5, t6 die Reflexionen an den Grenzflächen des vorderen Stegs 128 und des hinteren Stegs 228 gemessen werden. Beim Durchtritt durch den schräg verlaufenden Steg 328 zu Zeitpunkten t3, t4 werden jedoch keine Messpeaks gemessen. Der Zeitpunkt tp1 der Totalreflexion am Spiegel 3 ist wiederum gegenüber dem Zeitpunkt tpO der Kalibriermessung verschoben, entsprechend der gesamten zeitlichen Verzögerung durch sämtliche Stege 128, 228 und 328, und zwar entsprechend ihrem Anteil bzw. der Weglänge entlang der optischen Achse A. Es gilt:

GL4

GL4a: tpi-tpo = (t2-ti) ■ (m-no) + (t4-ts) ■ (ni-no) + (te-ts) ■ (ni-no)

GL4b: (t4-ts) = ( ( tpi-tpo ) / (ni-no) ) - (t2-ti ) - (te-ts)

GL4c: WT34 = (t4-ts) ■ Co / 2 ni

= ( ( ( tp-i-tpo ) / (ni-no) ) - (t2-ti ) - (te-ts) ) ■ Co / 2 m

Auch in Gleichung 4 kann wiederum

- in einem Schritt St4 einer Ermittlung der Schichtdicke bei fehlendem Reflex die Schichtdicke WT34 durch Einsetzen des Terms (t4-t3) aus Gleichung 4b in die Gleichung 4c ermittelt werden. Somit kann wiederum WT34 aus bekannten Größen und Messgrößen berechnet werden.

Zwar sind in der Ausführungsform der Fig. 4 Ort und Dicke der Strebe bzw. Lamelle 328 nicht bekannt; ihre geometrische Schichtdicke entlang der optischen Achse A kann jedoch ermittelt werden. Die geometrische Lamellendicke d_328 ermittelt sich entsprechend unter Berücksichtigung des geometrischen Winkels a der Strebe gegenüber der optischen Achse A, d. h. mit dem Sinus bzw. Cosinus des Winkels zur optischen Achse A.

Figur 5 zeigt eine weitere Vermessung, bei der in dem Schritt St2 der Objektvermessung ein Messobjekt 328 vermessen wird, das durch eine schräg zur optischen Achse A stehende Band, Platte oder Strebe gebildet ist und z.B. wiederum im Endlosverfahren hergestellt wird. Gemäß der hier gezeigten Ausführungsform kann es insbesondere planparallel sein, so dass seine Flächen 328a und 328b zueinander parallel und jeweils unter einem nicht-senkrechten Winkel a zur optischen Achse A angeordnet sind; die Breite kann aber auch bei nicht-parallelen Grenzflächen ermittelt werden, der THz-Sendestrahl 5 tritt durch die Grenzflächen 328A, 328b, bei denen jeweils Teil-Reflexionsstrahlen wegreflektiert werden, die nicht zur optischen Achse A zurück reflektiert werden, wobei das Messobjekt 328 hier eine Breite WT12 entlang der optischen Achse A aufweist, in der der Sendestrahl 5 entsprechend zeitlich verzögert wird. Somit ist in der Signalamplitude S gemäß Figur 5 zu den Zeitpunkten t1 und t2, in denen der Sendestrahl 5 durch das Messobjekt 328 tritt, kein Messpeak oder eine relevante Änderung der Signalamplitude S zu detektieren. Es wird lediglich der Zeitpunkt tP 1 ermittelt, zu dem der Totalreflexionspeak P1 am Spiegel 3 auftritt, und aus dem die zeitliche Verzögerung tP1 -tPO gegenüber dem Totalreflexionspeak der Leermessung bzw. Kalibriermessung der Figur 1 ermittelt werden kann.

Es gilt:

GL5:

GL5a tpi-tpo = (t2-ti) ■ (m-no)

GL5b (t2-ti) = ( tpi-tpo ) / (m-no)

GL5c WT12 = (t2-ti) ■ Co / 2 m

=( ( tpi-tpo ) / (m-no) ) ■ Co / 2 m sodass wiederum WT12 berechnet werden kann.

Somit kann hier wiederum

- in dem Schritt St4 Ermittlung Schichtdicken WTi,j falls ein Reflex fehlt - der Term (t2-t1 ) direkt aus Gleichung 5b in Gleichung 5c eingesetzt werden, und somit aus den Messdaten der Leermessung nach Figur 1 und der nachfolgenden Vermessung aus Figur 5 die geometrische Schichtdicke WT12 ermittelt werden.

Auch hier ergibt sich die Wanddicke des Messobjekts 38 senkrecht zu seinen Flächen unter Berücksichtigung des geometrischen Winkels a zwischen der optischen Achse A und seiner Symmetrieachse C, d. h. die geometrische Schichtdicke d_328 kann für a ungleich 0 wie folgt ermittelt werden: d_328 = WT12 * sin a. Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform erfolgt nach der Kalibriermessung des Schrittes St1 nachfolgend und vor dem Schritt St3 der Objektvermessung

- ein optionaler Schritt St2 Ermittlung Brechungsindex n1 d.h. es erfolgt eine Bestimmung der Schichtdicken, ohne dass vorab der Brechungsindex n1 des Materials des Messobjektes 8 bekannt ist bzw. wenn der Brechungsindex n1 gegebenenfalls geändert sein kann.

Falls der Brechungsindex n1 nicht bekannt ist, kann in dem Schritt St2 „Ermittlung Brechungsindex n1“ der Brechungsindex n1 aus einem Vergleich mit der Kalibriermessung der Figur 1 bestimmt werden:

In einem Gleichungssystem GL6 kann zunächst wiederum eine Gleichung GL6a entsprechend den obigen Gleichungen GL3a, GL5a angesetzt werden:

GL6a: tpi-tpo = (t2-ti) ■ (m-no) + (t4-ts) ■ (m-no) woraus sich somit bei Auflösung nach n1 ergibt:

GL6b: m = ( (tpi -tpo) / (t2-ti +t4-ts) ) + no tPO wird in der Kalibriermessung gemessen. t1 , t2, t3, t4, tP1 werden in der Objektmessung gemessen.

Mit n0=1 kann somit n1 ermittelt werden.

Hierbei wird lediglich davon ausgegangen, dass das Messobjekt einen einheitlichen bzw. in den Messstrecken konstanten Brechungsindex n1 aufweist.

Der Schritt St1 der Kalibrierung kann einmalig vor Einführung des Messobjektes 8 durchgeführt und nachfolgend verwendet werden. Somit können in Schritten St2 Materialänderungen während des Prozesses ermittelt werden. Solange sämtliche Grenzflächen direkt gemessen werden können, d.h. nicht der Fall z.B. der Fig. 3, 4 oder 5 vorliegt, kann somit in einem Schritt St2 der Brechungsindex n1 des Messobjektes 8 kontinuierlich bestimmt werden.

Falls somit zwei Materialien gemischt werden, z.B. mit an sich bekannten Brechungsindices n2 und n3, mit n2 ungleich n3, kann aus n1 das Verhältnis der Materialien ermittelt werden.

Somit ergeben sich die Ausführungsformen mit

- in Schritt St1 zunächst die Kalibriermessung,

- im Fall des Vorliegens sämtlicher Messpeaks P-ti optionaler Schritt St2 einer Bestimmung des Brechungsindex n1 ,

- im Fall des Vorliegens sämtlicher Messpeaks P-ti nachfolgend fortlaufend Schritt St3 Bestimmung der geometrischen Wanddicken WTij,

- im Fall des Fehlens eines oder mehrerer Messpeaks P-ti Schritt St4 der Ermittlung der Schichtdicken WTi aus Vergleich mit Gesamt- Zeitverzögerung tP1 -tPO.

Bezugszeichenliste:

1 THz-Messvorrichtung

2 THz-Transceiver

3 Reflektor, insbesondere Spiegel oder Totalreflektor

4 Steuer- und Auswerteeinrichtung

5 THz-Sendestrahl

6 Messraum

8 erstes Messobjekt, regelmäßiges Zylinderrohr

8a Außenfläche des Zylinderrohrs 8

8b Innenfläche des Zylinderrohrs 8

9 Innenraum des Zylinderrohrs 8

11 Sagging-Bereich in Fig. 3 11 a Innenfläche des Sagging-Bereichs 11

18 zweites Messobjekt, Zylinderrohr mit Sagging in Fig. 3

18a Außenfläche des zweiten Messobjekts 18

18b Innenfläche des zweiten Messobjekts 18

28 drittes Messobjekt der Fig. 4 als mehrkammeriges Profil mit Innenleiste

128 vordere Wand der Fig. 4

228 hintere Wand der Fig. 4

328 Innenleiste oder Strebe der Fig. 4

328a, 328b Grenzflächen der Innenleiste 328 der Fig. 4

38 Messobjekt der Figur 5, schrägstehende Leiste oder Schicht

38a, 38b Grenzflächen des Messobjektes 38

A optische Achse

B Symmetrieachse der Messobjekte 8, 18, 28, 38

C geometrische Symmetrieachse des Messobjekts 38

ID Innendurchmesser nO Brechungsindex von Luft n0=1 n1 Brechungsindex des Materials des Messobjektes 8

OD Außendurchmesser

PO Kalibrierungs-Hauptreflexionspeak (Totalreflexionspeak)

P1 Mess-Hauptreflexionspeak (Totalreflexionspeak)

P-ti Messpeak zum Zeitpunkt ti

S Signalamplitude t Zeit tPO Kalibrierungs-Zeitpunkt der Kalibrierungsmessung (Leermessung) tP 1 Hauptreflektions-Zeitpunkt der Objektmessung ti, t1 , t2, t3, t4, t5, t6 Teil-Reflektionszeitpunkte t2-t1 zeitliche Verzögerung zwischen Zeitpunkten t1 und t2 t4-t3 zeitliche Verzögerung zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 tP 1 -tPO Gesamt- Zeitverzögerung

WTij geometrische Schichtdicke entlang der optischen Achse zwischen den Grenzflächen beim Durchtritt des Sendestrahls 5 zu den Zeitpunkten ti, tj, geometrische Schichtdicken von Wandbereichen o- der Luftschichten werden entlang der optischen Achse A ermittelt

St1 Kalibriermessung, Leermessung St2 optional Ermittlung Brechungsindex n1

St3 Ermittlung Schichtdicken WTi bei ordnungsgemäßer Messung der Fig. 2, d.h. falls alle Messpeaks ermittelt werden

St4 Ermittlung Schichtdicken WTij falls ein mindestens ein

Messpeak fehlt, z.B. Fig. 3, 4, 5