本發(fā)明涉及用于無損確定涉及工件材料性能的材料測量值的移動式且尤其是手持式測量儀。

背景技術(shù)：

由DE102008055196A1公開了一種發(fā)送和/或接收電磁高頻信號的裝置、尤其是用于雷達裝置的具有至少一個平面輻射元件的超寬帶傳感器單元。該裝置尤其可被用于墻壁濕度的探測和分級。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的移動式測量儀且尤其是手持式測量儀源于一種用于無損確定涉及工件材料性能的材料測量值且尤其是工件內(nèi)的材料測量值的測量儀，它具有殼體，在該殼體內(nèi)至少設(shè)有第一傳感器裝置、第二傳感器裝置、用于控制第一和/或第二傳感器裝置的控制裝置、用于分析由第一和/或第二傳感器裝置提供的至少一個測量信號的分析裝置以及測量儀供電裝置。

根據(jù)本發(fā)明，第一傳感器裝置具有至少一個核磁共振傳感器(NMR傳感器)，而第二傳感器裝置具有至少一個基于介電方法和/或電阻方法的傳感器，在此，通過分析由第一傳感器裝置提供的測量信號來獲得關(guān)于工件材料性能的、尤其是存在于工件內(nèi)的濕度的信息，該信息設(shè)置用于該第二傳感器裝置的優(yōu)化控制和/或由該第二傳感器裝置提供的測量信號的優(yōu)化分析。

工件尤其應(yīng)該是指材料連貫部分。例如且非排他地，它在此可以是墻壁、地面、屋頂、頂樓、有機組織(尤其是身體部分)和/或陸地部分。所述材料例如尤其可以由木材、玻璃、塑料、混凝土、石材、磚瓦、石膏、金屬、有機材料等構(gòu)成。另外，原則上也可以嘗試液體。

涉及工件材料性能的材料測量值以下尤其應(yīng)該是通過使用測量儀來確定的材料表征信息。該信息最好是關(guān)于物理和/或化學參數(shù)或性能的定量說明，其尤其可借助特征值和/或數(shù)值描述。替代地或附加地，該材料測量值也可包含邏輯說明和/或?qū)Ρ日f明。涉及工件材料性能的材料測量值例如尤其可以是指下述值，其涉及工件材料的密度、多孔性、濃度且尤其是工件材料內(nèi)的其它材料的濃度、一種或多種材料的混合比、材料組成等。涉及工件材料性能的材料測量值也尤其優(yōu)選可以表征存在于工件內(nèi)的濕度。

手持式測量儀尤其應(yīng)該是指該測量儀無需運輸設(shè)備輔助地僅用兩手且尤其用一手來運送，尤其也在測量過程中沿工件被移動。為此，手持式測量儀的質(zhì)量尤其小于5公斤、有利地小于3公斤且尤其有利地小于1公斤。該測量儀最好可以具有手柄或手柄部，可以借此將測量儀移動到待檢物體上方，尤其是移動到工件上方。

提出了該傳感器裝置、控制裝置、分析裝置以及測量儀供電裝置的部件至少部分安裝在測量儀殼體內(nèi)。尤其是所述部件的整個體積超過50%、最好超過75%且尤其優(yōu)選達到100%地安裝在測量儀殼體內(nèi)。通過這種方式，可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的且易單手操控的測量儀。另外，可以通過這種方式有利地保護這些部件以避免損傷和環(huán)境影響例如濕度和灰塵。

移動式測量儀具有用于控制第一和/或第二傳感器裝置的控制裝置?？刂蒲b置尤其應(yīng)該是指具有至少一個控制電路的裝置，其具有用于與測量儀的其它部件通訊的機構(gòu)、例如用于控制和調(diào)節(jié)第一和/或第二傳感器裝置的機構(gòu)和/或用于數(shù)據(jù)處理的機構(gòu)和/或讓技術(shù)人員感到有意義的其它機構(gòu)。尤其是該控制裝置設(shè)置用于根據(jù)至少一個使用者輸入和/或分析單元的分析結(jié)果調(diào)節(jié)測量儀的至少一個運行功能參數(shù)?！霸O(shè)置”尤其應(yīng)該具體是指“編程”、“設(shè)計”和/或“配備”。物體設(shè)置用于某個功能尤其應(yīng)該是指該物體在至少一個使用狀態(tài)和/或運行狀態(tài)下滿足和/或執(zhí)行一定功能或者被設(shè)計成滿足功能。本發(fā)明控制裝置的控制電路可以有利地是指與存儲器單元以及與存儲在存儲器單元內(nèi)的在控制過程中運行的驅(qū)動程序相關(guān)聯(lián)的處理器單元。尤其是，該控制裝置的這些電子元件可以安置在電路板(印刷電路板)上，最好以微控制器形式。另外，該控制裝置尤其有利地可以設(shè)置用于控制該整個測量儀并允許其運行。為此，該控制裝置設(shè)置用于與測量儀的其它部件尤其是第一和第二傳感器裝置、分析裝置、輸入裝置和/或輸出裝置以及數(shù)據(jù)通訊接口通訊。

用于分析至少一個由第一和/或第二傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置應(yīng)該是指至少一個裝置，其具有用于接收測量信號的信息輸入端、用于處理且尤其是分析所接收的測量信號的信息處理單元以及用于轉(zhuǎn)送被處理的和/或被分析的測量信號的信息輸出端。該分析單元有利地具有下述部件，其至少包含處理器、存儲器和具有分析計算例行程序的運行程序。尤其是該分析裝置的電子元件可以安置在電路板(印刷電路板)上，最好是在具有尤其優(yōu)選呈微控制器形式的控制裝置的共同電路板上。另外，該控制裝置和分析裝置尤其也優(yōu)選能以單獨部件形式構(gòu)成。該分析裝置設(shè)置用于分析由第一和/或第二傳感器裝置獲得的測量信號并由此推導(dǎo)出至少一個涉及工件材料性能、尤其涉及存在于工件內(nèi)的濕度的信息。

另外，該分析裝置和/或控制裝置可以具有存儲的修正表和/或校準表，其允許解讀和/或換算和/或內(nèi)插和/或外插該分析結(jié)果以及尤其關(guān)于工件材料校準該測量儀。

測量儀供電裝置設(shè)置用于為了投入使用以及在操作使用中給測量儀供應(yīng)電能。該裝置優(yōu)選是與電流網(wǎng)無關(guān)的蓄電器，尤其是蓄電池、干電池、燃料電池、電容器、讓技術(shù)人員感到有意義的其它蓄電器或者其組合/擴增。尤其是具有電池化學的蓄電池優(yōu)選適用于給測量儀供電，其提供高的功率密度和/或能量密度，現(xiàn)在包含例如鋰電池化學和鋰離子電池化學的蓄電池、尤其是磷酸鐵鋰蓄電池、鋰錳氧化物蓄電池、鋰鎳鈷錳氧化物蓄電池、過度鋰化的鋰鎳鈷錳氧化物蓄電池、鋰硫蓄電池、鋰聚合物蓄電池和鋰氧化物蓄電池。供電裝置優(yōu)選具有可分離的形狀配合連接接口和/或傳力配合連接接口。與此相關(guān)，可分離應(yīng)該尤其是指可無損分離。因此，該供電裝置最好可取下且可更換地安置在測量儀上?？扇∠碌墓╇娧b置可以尤其優(yōu)選地在測量儀之內(nèi)和/或之外又被供應(yīng)來自電流網(wǎng)的電能和充電。

根據(jù)本發(fā)明，測量儀的第一傳感器裝置具有至少一個核磁共振傳感器，其至少設(shè)置用于獲得關(guān)于工件材料性能、尤其關(guān)于存在于工件內(nèi)的濕度的第一信息且尤其是用于確定工件的濕度測量值、尤其用于確定工件內(nèi)的濕度測量值。核磁共振傳感器的工作方式基于核物理作用，此時，尤其是工件內(nèi)的材料試樣的原子核在磁場中吸收和發(fā)出電磁交變場。此時，核磁共振基于材料試樣內(nèi)的原子核的核自旋圍繞恒定的且尤其是靜態(tài)的第一磁場的磁場線的進動(拉莫進動)。尤其是，材料試樣內(nèi)的原子核核自旋通過第一磁場被對準方向。如果呈第二電磁場且尤其是交變場如脈沖磁場形式的能量被入射至原子核，其隨核自旋的拉莫進動而共振(能量子)，則原子核可通過吸收能量改變其相對于第一磁場的自旋的取向。入射的第二磁場因此用于激勵核自旋，其在接收能量情況下改變其核自旋狀態(tài)。等同地，能量子發(fā)射因所激勵的核自旋返回另一較低能量水平而造成發(fā)出電磁交變場，它可以借助用于探測磁場變化的裝置尤其是天線和/或線圈來觀察。

核磁共振傳感器有利地允許該工件內(nèi)的材料試樣的原子核借助電磁交變場被激勵以及因為核磁共振作用產(chǎn)生輸出信號。當適當選擇核磁共振傳感器的工作參數(shù)時，可以借助應(yīng)答信號的振幅和/或弛豫時間直接推導(dǎo)出被檢體積內(nèi)的元素種類量且尤其是氫原子量，由此可以分析關(guān)于工件材料性能、尤其關(guān)于存在于工件內(nèi)的濕度的信息?？梢杂欣赝ㄟ^這種方式尤其確定工件材料的絕對濕度測量值。

原子核激勵尤其應(yīng)該是指入射的電磁場且尤其是交變場的能量造成原子核的核自旋的變化。另外，以下假定尤其是可變的磁場與電場耦聯(lián)(見馬克斯維爾公式)，因而電場與磁場之間無差別。對于激起核磁共振作用重要的尤其是通過入射電磁輻射所傳輸?shù)哪芰?。所述能量可有利地借助脈沖電磁場來傳輸。

“工件材料性”能應(yīng)該如上所述尤其是指至少部分表征材料的性能，其通過采用測量儀來確定。它在此最好是工件材料和/或工件所含的其它材料的物理性能和/或化學性能。為了說明本發(fā)明的優(yōu)點，以下基本上舉例地提出檢查工件內(nèi)的濕度。顯然，相關(guān)原理也套用至其它的材料性能例如尤其是密度、多孔性、濃度尤其是工件材料內(nèi)的其它材料的濃度、一種或多種材料的混合比、材料組成等。在此意義上，以下所用術(shù)語“濕度”也可以由任何其它的描述工件材料性能的術(shù)語且尤其是上述術(shù)語如密度、多孔性、濃度、混合比、組成等替代。

借助核磁共振傳感器確定尤其在工件內(nèi)的工件濕度測量值工件尤其應(yīng)該是指從獲得的核磁共振測量數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出說明，其尤其涉及相對的和/或絕對的含水量和/或伸入工件的濕度梯度和/或構(gòu)成濕度的水的結(jié)合狀態(tài)和/或構(gòu)成濕度的水的時間動態(tài)過程。移動式測量儀尤其有利地允許確定尤其在工件內(nèi)的工件濕度測量值，而沒有損壞工件。尤其是，測量方法是非損壞的尤其非接觸的測量方法，即濕度測量值在本發(fā)明測量儀的一個實施方式中也可以在測量儀根本未接觸待測試樣且或許也沒有接觸待檢工件的情況下獲得。該測量儀且尤其是其所包含的核磁共振傳感器緊鄰工件表面就位允許深入工件達到幾厘米材料深度地確定濕度測量值。核磁共振傳感器可尤其有利地通過這種方式在達到材料深度的可接近測量區(qū)內(nèi)絕對確定濕度分布、尤其是工件材料內(nèi)的濕度梯度。可實現(xiàn)的測量深度尤其由核磁共振傳感器的物理參數(shù)限制。

為了確定涉及工件材料性能的材料測量值且尤其是濕度測量值，可以規(guī)定測量儀的校準且尤其是傳感器裝置的校準。關(guān)于濕度確定的例子，例如可以執(zhí)行對單純水樣品(如充有水的玻璃)的校準測量，其在接通測量儀之后來進行，以確定最大濕度(對應(yīng)于100%)和進而執(zhí)行測量儀校準。所有隨后測量尤其是對待檢工件的測量借助與校準測量相關(guān)地被分析。另外，當借助傳感器裝置被檢測的體積是已知時，可以分析絕對濕度以及體積參數(shù)尤其是濃度、體積百分比信息等。

另外，可有利地確定例如涉及工件材料的組成、層厚和/或鹽含量的其它信息。

另外，根據(jù)本發(fā)明，該測量儀具有第二傳感器裝置，其包含至少一個基于介電方法和/或電阻方法的傳感器。第二傳感器裝置有利地允許借助發(fā)射和/或接收和/或測量深入工件的電磁場、尤其是發(fā)射和/或接收和/或測量深入工件的高頻信號來無損確定涉及工件材料性能尤其是工件濕度的第二信息。

該第二傳感器裝置允許除了由第一傳感器裝置確定的信息外還確定其它的并非必要的冗余信息。根據(jù)本發(fā)明，可在采用兩個傳感器裝置情況下獲得互補的即涉及工件不同材料性能的信息和/或涉及工件相同材料性能的信息。

本發(fā)明提議，通過分析至少一個由第一傳感器裝置提供的測量信號來獲得關(guān)于工件材料性能、尤其是存在于工件內(nèi)的濕度的信息，該信息設(shè)置用于優(yōu)化控制該第二傳感器裝置和/或優(yōu)化分析由第二傳感器裝置提供的測量信號。因此，尤其有利地可以將在采用核磁共振傳感器情況下獲得的測量結(jié)果即尤其是絕對濕度測量值和/或在核磁共振傳感器測量范圍(測量深度)內(nèi)的濕度梯度用于第二傳感器裝置的優(yōu)化控制和/或由第二傳感器裝置提供的測量信號的優(yōu)化分析。

“第二傳感器裝置的優(yōu)化控制”尤其應(yīng)該是指涉及工件材料性能的第一信息被用于影響、有利地改善和/或優(yōu)化且尤其有利地校準用于控制第二傳感器裝置的控制裝置的至少一個特征參數(shù)和/或控制參數(shù)，其目的是利用第二傳感器裝置執(zhí)行適配于工件狀況的且因而改善和/或更精確的測量。有利地而非排他地，這些控制參數(shù)和特征參數(shù)涉及用于運行第二傳感器裝置的物理參數(shù)和/或技術(shù)參數(shù)例如電壓、電流強度、脈沖持續(xù)時間、功率、射出方向等。

“由第二傳感器裝置提供的測量信號的優(yōu)化分析”尤其應(yīng)該是指涉及工件材料性能的第一信息被用于影響、有利地改善和/或優(yōu)化、尤其有利地校準分析裝置的至少一個分析例行程序和/或分析過程，其目的是實現(xiàn)由第二傳感器裝置提供的測量信號的適配于工件狀況且因而改善和/或更精確的分析。優(yōu)化分析尤其有利地允許與用第一傳感器裝置確定的涉及工件材料性能尤其是工件濕度的信息且尤其是例如絕對濕度測量值和/或深入工件的濕度梯度相關(guān)地設(shè)定用第二傳感器裝置確定的涉及材料性能尤其是濕度的信息且尤其是例如相對濕度測量值。通過這種方式，可以尤其有利地執(zhí)行第二傳感器裝置的測量信號的校準和/或該測量信號的分析的校準。

在本發(fā)明測量儀的一個有利實施方式中，第二傳感器裝置具有來自以下組的至少一個傳感器，即電容傳感器、微波傳感器、超聲波傳感器、電阻傳感器、導(dǎo)電性傳感器和/或雷達傳感器且尤其是超寬帶雷達傳感器和/或?qū)拵}沖雷達傳感器。

關(guān)于濕度的例子，可以基于電阻測量方法例如借助在兩個被壓入工件的尖之間的傳導(dǎo)性測量實現(xiàn)近表面確定尤其是相對的濕度測量值。替代地和/或附加地，可以基于電容測量方法通過壓靠工件的電極例如獲得工件材料近表面的介電常數(shù)。

借助至少一個天線被射入工件中且其材料內(nèi)部反射和/或散射被接收的雷達波和/或微波的使用有利地允許在尤其相比于核磁共振測量法或?qū)щ娦詼y量法明顯更大的測量深度處確定涉及工件材料性能的材料測量值。

因此，雷達波和/或微波的使用也有利地允許在尤其相比于核磁共振測量方法或傳導(dǎo)性測量方法在明顯更大的測量深度確定工件介電常數(shù)。該測量方法也允許尤其在工件內(nèi)的工件濕度測量值的未經(jīng)校準的尤其是相對測量。尤其可針對達到10厘米、有利地達到15厘米且尤其有利地超過15厘米的材料深度實現(xiàn)相對濕度測量。

尤其有利地可以采用雷達傳感器用于分辨深度的測量。

尤其只有當干介電常數(shù)ε_T即干透的工件材料的介電常數(shù)是已知的且因而被測的濕度測量值與干介電常數(shù)ε_T相關(guān)聯(lián)且可以計算出水的相應(yīng)質(zhì)量含量時，才可實現(xiàn)在此測量方法中的絕對濕度測量。

尤其有利地可將在采用核磁共振傳感器情況下獲得的測量結(jié)果即尤其在核磁共振傳感器測量范圍(測量深度)內(nèi)的絕對濕度測量值和/或濕度梯度用于優(yōu)化控制第二傳感器裝置和/或優(yōu)化分析由第二傳感器裝置提供的測量信號。

用核磁共振傳感器確定的濕度測量值且尤其是絕對濕度測量值和/或伸入工件的濕度梯度可以有助于確定工件材料的干介電常數(shù)ε_T，因而可以被用作用于第二傳感器裝置例如雷達傳感器的計算基礎(chǔ)。尤其可以規(guī)定，單獨由核磁共振傳感器的測量信號確定干介電常數(shù)ε_T，或者在借助第二傳感器的測量信號情況下。通過這種方式，可以尤其有利地獲得絕對濕度測量值至深入工件的明顯較大的材料深度，并且測量儀的測量范圍被顯著擴大。可以通過這種方式尤其針對達到10厘米、有利地達到15厘米且尤其有利地超過15厘米的材料深度實現(xiàn)絕對濕度測量。

在移動式測量儀的一個有利實施方式中，移動式測量儀的核磁共振傳感器具有用于產(chǎn)生第一磁場尤其是具有規(guī)定的場梯度的第一磁場的第一裝置、用于產(chǎn)生第二磁場的第二裝置且尤其是高頻線圈和/或天線，第二磁場與第一磁場重疊，其中該控制裝置具有用于控制第二裝置的至少一個控制單元，該控制單元尤其設(shè)置用于改變第二磁場且尤其是產(chǎn)生脈沖串。

由第一裝置產(chǎn)生的第一磁場用于存在于工件材料內(nèi)的原子核的核自旋的在下述意義上的取向，核自旋因其磁核自旋力矩而對準磁場的磁場線，以便尤其預(yù)報磁場的磁場線。核自旋激勵因呈由第二裝置所產(chǎn)生的電磁場且尤其是電磁交變場如脈沖磁場形式的能量射入實現(xiàn)。

用于產(chǎn)生尤其具有規(guī)定場梯度的第一磁場的第一裝置尤其可以指像永磁體、電磁體、線圈裝置這樣的裝置。由第一裝置產(chǎn)生的磁場一般用B0標示。

用于產(chǎn)生第二磁場的第二裝置原則上可以是指相同的機構(gòu)，但第二裝置有利地借助高頻線圈和/或天線來實現(xiàn)。該高頻線圈尤其有利地以兆赫級頻率工作。該頻率尤其低于900兆赫，最好低于200兆赫，尤其優(yōu)選低于50兆赫。

用于控制第二裝置的即用于控制最好是高頻線圈的控制單元允許產(chǎn)生第二磁場的脈沖串，從而可以在時間上且與位置相關(guān)地改變由第二裝置產(chǎn)生的第二磁場。借助脈沖串，可以尤其有利地通過電磁交變場激勵存在于待檢工件內(nèi)的材料原子核的核自旋，以便吸收和發(fā)出能量子且尤其是共振。

在本發(fā)明測量儀的一個有利實施方式中，該核磁共振傳感器具有用于探測磁場變化的裝置且尤其是用于探測磁場變化的接收線圈，其允許借助由核自旋松弛造成的磁場變化推斷出材料專屬的特征參數(shù)。

可以有利地利用用于探測磁場變化的裝置來發(fā)現(xiàn)存在于工件內(nèi)且被激勵的原子核核自旋的因第一和/或第二磁場的影響而產(chǎn)生的核磁共振作用。發(fā)出電磁場的原子核核自旋的反轉(zhuǎn)可以尤其有利地借助接收線圈以由磁場變化感生的電壓和/或感生電流的形式來探測。該電壓和/或電流可以被轉(zhuǎn)送至分析裝置以分析核自旋信號。

在本發(fā)明測量儀的一個替代實施方式中，接收線圈也可以通過用于產(chǎn)生第二磁場的第二裝置的高頻線圈來實現(xiàn)。在此情況下，原子核的核磁共振可以如此變得引人注目，核自旋反轉(zhuǎn)和隨后發(fā)出電磁場在線圈內(nèi)感生出電壓(等同于電流)，該電壓與所加的交變電壓重疊，從而可以發(fā)現(xiàn)對高頻線圈運行所需要的功率的影響。

在本發(fā)明測量儀的一個有利實施方式中，由核磁共振傳感器的第一裝置產(chǎn)生的第一磁場基本平行于測量儀的第一殼體側(cè)面取向，由第二裝置產(chǎn)生的磁場基本垂直于第一磁場取向。

第一殼體側(cè)面是該殼體的基本平面的外壁，該外壁將測量儀相對于其環(huán)境分界開。尤其是該第一殼體側(cè)面在測量儀使用時朝向待檢工件且尤其背對操作者。

第一磁場的取向可以通過一個永磁體的至少兩個永磁體極(北、南)來產(chǎn)生，尤其當兩極按照北-南取向平行于第一殼體側(cè)面且位于其附近時。這種布置尤其可以在結(jié)構(gòu)上簡單地通過使用馬蹄形磁鐵來實現(xiàn)。

存在于材料試樣內(nèi)的原子核的核自旋方向?qū)仕玫牡谝淮艌鲇绕渚哂谐^0.1特斯拉、最好超過1.5特斯拉且尤其優(yōu)選超過5特斯拉的磁場強度。尤其是，強永磁體適用于產(chǎn)生該磁場，例如由鐵氧體或最好作為鐵鈷鎳合金或尤其優(yōu)選作為釹鐵硼合金或釤鈷合金制造。

或者，第一磁場的磁場取向可以通過至少兩個永磁體實現(xiàn)，它們垂直于測量儀第一殼體側(cè)面的表面地反并聯(lián)、尤其在殼體內(nèi)且在第一殼體側(cè)面附近取向。從第一永磁體的北極延伸至第二永磁體的南極的磁場線可以在這兩個永磁體相互間隔對準時被視為基本平行于測量儀的第一殼體表面。尤其是，“基本平行于”應(yīng)該是指存在第一區(qū)域，在第一區(qū)域中，描繪第一磁場的磁場線能被視為幾乎平行。尤其在此第一區(qū)域內(nèi)，磁場線相對于理論平行的偏差小于20度，優(yōu)選小于10度，尤其優(yōu)選小于5度。

基本垂直于第一磁場延伸的第二磁場可以在一個特別有利的實施方式中用線圈和/或天線、尤其是用高頻線圈來產(chǎn)生。該線圈為此尤其在一個平面內(nèi)平行地且緊鄰第一殼體側(cè)面表面地最好設(shè)置在殼體內(nèi)或者也外設(shè)在殼體上或殼體壁內(nèi)。由流過電流的線圈產(chǎn)生的磁場的磁場線在線圈附近垂直于線圈平面延伸。在此，“基本垂直于第一磁場”應(yīng)該是指存在這樣的第二區(qū)域，在第二區(qū)域中，描繪第二磁場的磁場線可被視為幾乎垂直于第一磁場的磁場線。尤其是，第一和第二磁場的磁場線從垂直線的角度偏差小于20度、有利地小于10度且尤其有利地小于5度。所述第一和第二區(qū)域尤其有利地重合。

第一磁場的磁場取向也可以通過兩個平行于第一殼體側(cè)面且共線設(shè)置的永磁體來獲得，即按照北-南/北-南順序，其中在兩個永磁體之間有一個高頻線圈，其繞組平面相對于永磁體延伸方向共線且平行于第一殼體側(cè)面。所述布置此時也就位在第一殼體側(cè)面附近。

通過適當?shù)貙⒂糜诋a(chǎn)生磁場的裝置定位在第一殼體側(cè)面附近，有利地做到了兩個磁場重疊的區(qū)域至少部分位于測量儀殼體外，從而允許磁場侵入待檢工件中。

在一個替代實施方式中，由核磁共振傳感器的第一裝置產(chǎn)生的第一磁場基本垂直于測量儀的第一殼體側(cè)面取向，而由第二裝置產(chǎn)生的第二磁場基本垂直于第一磁場取向。

在移動式測量儀的一個有利實施方式中，核磁共振傳感器的用于產(chǎn)生第二磁場的第二裝置且尤其是高頻線圈可更換地實現(xiàn)。

“可更換”尤其應(yīng)該是指該高頻線圈具有可分離的形狀配合連接接口和/或傳力配合連接接口，線圈借此可以無損地與測量儀分離，尤其可由最終使用者更換。因此，該線圈優(yōu)選可取下和可更換地安裝在測量儀上。為了實現(xiàn)可換性，測量儀尤其可以在第一殼體側(cè)面具有至核磁共振傳感器的第二裝置的入口。

通過這種方式可以實現(xiàn)具有不同特性尤其是繞組數(shù)、幾何形狀以及線徑的線圈的無損更換和隨后使用?？梢酝ㄟ^適當選擇該線圈來改變由第二裝置產(chǎn)生的磁場，并且適應(yīng)所需要的工作條件且尤其是待檢工件的材料。另外可以做到第一和第二磁場重疊的區(qū)域的位置移動和/或其幾何形狀改變。

在移動式測量儀的一個有利實施方式中，核磁共振傳感器的磁場限定核磁共振傳感器的第一敏感區(qū)且尤其是層狀區(qū)，其基本上與第一殼體側(cè)面平行間隔地在測量儀殼體外延伸。

第一敏感區(qū)尤其位于第一和第二磁場的重合區(qū)中。根據(jù)入射電磁場的頻率(拉莫頻率)和第一磁場的靜磁場強度，第一敏感區(qū)在理想情況下由下述面限定，在該面上該第一磁場的磁場強度是恒定的且尤其具有規(guī)定值。實際上，該面因為并不準確的即非離散的頻率而實際上并非層狀的。因為這些磁場線還并非精確平行延伸，故第一敏感區(qū)因而可以沿磁場線是彎曲的和/或非均勻的，尤其是就其層延伸尺寸而言是不均勻的。

通過這種方式尤其有利地可以做到借助將移動式測量儀就位在工件表面使磁場深入工件且使核磁共振傳感器的第一敏感區(qū)位于工件內(nèi)，其中測量儀的第一殼體側(cè)面緊鄰待檢工件的表面就位。

在測量儀的一個替代的和/或附加的實施方式中，傳感器裝置可如此運行，該敏感區(qū)在殼體內(nèi)位于兩個磁場的重合區(qū)內(nèi)，尤其位于核磁共振傳感器內(nèi)部，優(yōu)選居中位于兩個界定第一磁場的永磁體磁極之間。通過這種方式，可以結(jié)構(gòu)簡單地實現(xiàn)下述測量儀，待測材料試樣可被裝入其中。例如，材料試樣可以通過這種方式借助試樣管經(jīng)測量儀第一殼體側(cè)面中的開口被裝入測量儀，即它們居中位于限定第一磁場的永磁體兩極之間且因而在核磁共振傳感器的敏感區(qū)內(nèi)。尤其有利地可以規(guī)定，可以在敏感區(qū)的不同布置之間、尤其在敏感區(qū)就位在測量儀殼體之內(nèi)和之外之間轉(zhuǎn)換。這樣的轉(zhuǎn)換可以有利地以機械方式(例如通過用于在測量儀內(nèi)產(chǎn)生第一或第二磁場的第一和/或第二裝置的屏蔽和/或換位)或電子方式(例如通過改變高頻線圈內(nèi)的頻率)來實現(xiàn)。

當由第一敏感區(qū)所限定的體積即測量中待檢的工件材料體積是已知時，可以分析絕對值以及尤其是涉及材料性能的材料測量值且尤其是濕度測量值例如濃度、體積百分比信息等的體積參數(shù)。由第一敏感區(qū)限定的體積可以有利地由結(jié)構(gòu)決定和/或通過設(shè)備測量而已知。

還提出，該核磁共振傳感器的第一敏感區(qū)可以沿測量儀第一殼體側(cè)面的垂直線在殼體外移動，尤其是以機械方式和/或電子方式移動，有利地移動1厘米，尤其有利地移動2厘米，尤其移動3厘米。

在此，第一敏感區(qū)的位移可以有利地通過借助線圈(所謂勻場線圈)或(可移動的)磁屏蔽機構(gòu)改變磁場如通過改變其形狀和/或均勻性、尤其有利地也通過改變高頻線圈頻率以及通過測量儀殼體內(nèi)機械移動該核磁共振傳感器來獲得。因而，第一敏感區(qū)可以在測量儀恒定定位情況下如此在工件內(nèi)移動，即可以通過簡單且很經(jīng)濟的方式實現(xiàn)分辨深度的測量例如深度輪廓和/或深入工件的濕度測量值的梯度的測量。

在本發(fā)明測量儀的一個有利實施方式中，第二傳感器裝置具有第二敏感區(qū)，其基本上關(guān)于測量儀第一殼體側(cè)面的垂直線對稱地沿該垂直線延伸。

第二敏感區(qū)尤其應(yīng)該是指延伸方向、空間角度或空間體積，在此該第二傳感器裝置具有最大敏感度。在雷達傳感器情況下，該延伸方向例如是電磁射線的主射出方向(空間角度)。在設(shè)置成在不同空間角度下在不同的工作狀態(tài)中具有最大敏感度的傳感器裝置情況下，“第二敏感區(qū)”應(yīng)該有利地是指各自空間角度或平均空間角度。

因此可以有利地做到測量儀的第一和第二傳感器裝置具有尤其是相同的主測量方向，其基本平行于第一殼體側(cè)面的垂直線。于是，主測量方向尤其應(yīng)該是指直線，第一傳感器裝置的第一敏感區(qū)可以沿該直線移動，第二傳感器裝置的第二敏感區(qū)可以基本沿該直線延伸。因此，可以根據(jù)本發(fā)明做到材料性能且尤其是濕度借助第一和第二傳感器裝置的測量所依據(jù)的工件內(nèi)材料狀況對于利用第一傳感器裝置的測量以及利用第二傳感器裝置的測量是相似的，尤其是相同的。由該敏感區(qū)限定的工件體積交叉。

在本發(fā)明測量儀的一個替代實施方式中，第二傳感器裝置具有替代的第二敏感區(qū)，其基本上沿平行于測量儀第一殼體側(cè)面的垂直線的直線延伸。

在此實施方式中，由第一和第二傳感器裝置的敏感區(qū)限定的工件體積不一定相交。

在本發(fā)明測量儀的一個有利實施方式中設(shè)有允許影響第一和/或第二敏感區(qū)的延伸方向和/或均勻性和/或幾何形狀的多個機構(gòu)。

所述機構(gòu)尤其可以是指例如產(chǎn)生電磁場的電極和/或線圈(所謂勻場線圈)，借此產(chǎn)生修正場和/或重疊場，其允許以期望的有利程度影響且尤其是均勻化第一和/或第二敏感區(qū)的延伸方向和/或均勻性和/或幾何形狀。

敏感區(qū)的均勻化尤其應(yīng)該是指描繪電磁場的場線及其局部電場強度或磁場強度僅遇到輕微變化或理想地沒有遇到變化，尤其不具有場畸變。

另外，可以利用這些機構(gòu)獲得敏感區(qū)的幾何形狀變形，例如根據(jù)敏感區(qū)聚焦或散焦的縮小或擴大。

還提出設(shè)有多個屏蔽機構(gòu)，它們允許將傳感器裝置的相互干擾影響減至最低程度。

尤其可以由鐵磁性材料和/或Mu金屬和/或?qū)щ娫?gòu)成的電磁屏蔽機構(gòu)允許影響第一和/或第二傳感器裝置的電磁場的場線走向并且能有利地被用于實現(xiàn)傳感器裝置相互間的有效屏蔽。磁屏蔽機構(gòu)尤其有利地可以被用于至少部分將核磁共振傳感器所用的磁場與其它干擾影響尤其是第二傳感器裝置的電磁輻射屏蔽開，反之亦然。另外，可以有利地相對于測量儀內(nèi)部傳感器裝置的電磁射線至少部分屏蔽移動式測量儀的部件。

Mu金屬(也稱為μ金屬)是指具有高透磁性的軟磁合金，其可被用于屏蔽磁場。

另外，這樣的屏蔽機構(gòu)也可以屬于下述機構(gòu)，其允許影響第一和/或第二敏感區(qū)的延伸方向和/或均勻性和/或幾何形狀。

提出了在移動式測量儀的一個有利實施方式中該分析裝置設(shè)計用于分析由第一和/或第二傳感器裝置提供的測量信號，尤其是相對的和/或絕對的含水量和/或工件內(nèi)的濕度梯度和/或構(gòu)成濕度的水的結(jié)合狀態(tài)和/或構(gòu)成濕度的水的時間動態(tài)過程和/或其它結(jié)構(gòu)工程相關(guān)的參數(shù)尤其是工件材料的鹽含量、組成、密度、非均勻性以及孔隙度。

該分析裝置尤其有利地設(shè)計用于分析由第一傳感器裝置提供的測量信號，通過確定工件內(nèi)的1H原子數(shù)量來至少分析相對的和/或絕對的含水量和/或深入工件的濕度梯度和/或構(gòu)成濕度的水的結(jié)合狀態(tài)和/或構(gòu)成濕度的水的時間動態(tài)過程和/或其它結(jié)構(gòu)工程相關(guān)參數(shù)尤其是工件材料的鹽含量、組成和/或多孔性。

因此，根據(jù)本發(fā)明，移動式測量儀可以被用來包括利用核磁共振傳感器在對應(yīng)于測量深度的近表面區(qū)內(nèi)的濕度相關(guān)地表征工件。關(guān)于相對的和/或絕對的含水量以及關(guān)于深入工件的濕度梯度的說明允許工件的尤其關(guān)于可加工性、干燥度、發(fā)霉危險、強度、承載能力等的可靠分析。尤其是關(guān)于工件濕度所獲得的信息可以被用于確定工件材料的干介電常數(shù)ε_T。干介電常數(shù)ε_T的信息可以根據(jù)本發(fā)明被用來優(yōu)化控制第二傳感器裝置和/或優(yōu)化分析由第二傳感器裝置提供的測量信號。

對構(gòu)成濕度的水的結(jié)合狀態(tài)說明還允許確定濕度是否是游離水、毛細水、物理吸收水或化學吸收水、結(jié)晶水等?？梢杂纱诉M一步推導(dǎo)出可能的干燥狀況和/或干燥結(jié)果。

通過記錄并分析構(gòu)成濕度的水的時間動態(tài)過程，像水且尤其是材料內(nèi)的水前鋒的遷移、對流以及移動這樣的過程被檢測?？梢杂纱送茖?dǎo)出可能的干燥狀況或濕透狀況和/或干燥結(jié)果。

可利用移動式測量儀的分析裝置在使用由核磁共振傳感器提供的測量信號情況下被分析的其它結(jié)構(gòu)工程相關(guān)參數(shù)尤其包含工件材料的鹽含量、組成和/或混合比以及其密度和/或多孔性，但也包含讓技術(shù)人員感到有意義的其它參數(shù)。

另外，該分析裝置尤其有利地設(shè)計用于分析由第二傳感器裝置提供的測量信號，尤其是分析且尤其是分辨深度地分析工件材料的相對濕度測量值。

根據(jù)本發(fā)明，由此允許在采用深入工件的電磁場的情況下例如在使用雷達波和/或微波時在尤其相比于核磁共振測量方法以明顯更大的測量深度確定工件的介電常數(shù)。

在使用核磁共振傳感器情況下獲得的測量結(jié)果即在核磁共振傳感器測量區(qū)域內(nèi)的尤其是絕對的濕度測量值和/或濕度梯度可以尤其有利地被用于優(yōu)化控制該第二傳感器裝置和/或優(yōu)化分析由該第二傳感器裝置提供的測量信號。

另外提出，該測量儀的控制裝置具有下述操作模式，在該操作模式中可以通過使用者輸入來說明關(guān)于工件的數(shù)據(jù)和/或?qū)⑵涮峁┙o測量儀。

操作模式尤其應(yīng)該是指稱信息處理、信息輸出或信息輸入，與此相關(guān)地該控制裝置采用運行程序、調(diào)節(jié)例行程序、控制例行程序、分析例行程序和/或計算例行程序。

對工件的說明例如可以涉及工件材料、其物理性能或化學性能以及任何讓技術(shù)人員感到有意義的其它技術(shù)條件。

針對一個有利的實施方式而提出，該測量儀的控制裝置具有下述操作模式，在該操作模式中規(guī)定了該輸出裝置的輸出參數(shù)和/或可將其提供給測量儀。

輸出參數(shù)應(yīng)該是指所有涉及輸出的技術(shù)條件，尤其是讓使用者感興趣的特征參數(shù)、輸出形式(例如以數(shù)字、圖形、圖表、換算等同參數(shù)形式)、換算可能性、誤差顯示、修正系數(shù)等。

在本發(fā)明測量儀的一個有利實施方式中，設(shè)有用于輸入工作參數(shù)的輸入裝置，尤其是設(shè)置在測量儀的第二殼體側(cè)面中的輸入裝置。

輸入裝置應(yīng)該尤其是指這樣的機構(gòu)，其設(shè)置用于從例如呈用戶接口形式的測量儀操作者和/或其它設(shè)備通過聲音、光學、手勢輔助的和/或觸感的輸入接收至少一個信息并轉(zhuǎn)送至測量儀的控制裝置。例如該輸入裝置可以由操作件、鍵盤、顯示器尤其是觸屏、語音輸入模塊、手勢識別單元和/或定位裝置(如鼠標)構(gòu)成。另外，該輸入裝置也可以附加設(shè)置在該測量儀外，例如呈外部數(shù)據(jù)設(shè)備如智能手機、平板電腦、電腦或者呈讓技術(shù)人員感到有意義的其它外部數(shù)據(jù)設(shè)備形式，其通過數(shù)據(jù)通訊接口與測量儀的控制裝置相連。后者情況在外部數(shù)據(jù)設(shè)備允許和/或支持測量儀擴展功能性例如建立多維圖表或具有濕度測量值的平面圖時是尤其有利的。

工作參數(shù)表示尤其是用于其控制的所有所需的和/或有意義的測量儀工作參數(shù)以及涉及測量結(jié)果分析的參數(shù)。

殼體側(cè)面尤其是指相對于其環(huán)境將測量儀分界開的殼體外壁?！霸O(shè)置于殼體側(cè)面中”應(yīng)該是指輸入裝置和/或輸出裝置安置、安裝或以其它方式固定在第二殼體側(cè)面的表面中。尤其是殼體本身也可以是該輸入裝置或輸出裝置的組成部分。

第二殼體側(cè)面有利地在測量儀使用時朝向使用者。

在移動式測量儀的一個有利實施方式中設(shè)有用于輸出工作參數(shù)和/或分析結(jié)果的輸出裝置，尤其是設(shè)置在測量儀的第二殼體側(cè)面中的輸出裝置。

輸出裝置應(yīng)該至少是指下述機構(gòu)，其設(shè)置用于以聲音、光學和/或觸覺方式向操作者發(fā)出至少一個變化的信息。這例如可以借助顯示器、觸屏、聲調(diào)信號、工作參數(shù)改變、振動傳感器和/或LED顯示器來實現(xiàn)。尤其是也可以將待發(fā)出信息如分析結(jié)果和/或涉及測量儀工作狀態(tài)的信息發(fā)送給機器控制裝置，尤其也發(fā)送給傳感器裝置的控制裝置和/或尤其為了增強使用者舒適性而發(fā)送給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。后者包括至少輸出信息給外部設(shè)備如智能手機、平板電腦、電腦以及讓技術(shù)人員感到有意義的其它外部數(shù)據(jù)設(shè)備，其通過數(shù)據(jù)通訊接口與測量儀的分析裝置相連。

因此，該輸入裝置和輸出裝置都可以有利地直接安裝在移動式測量儀的殼體內(nèi)和/或移出且例如通過外部裝置來實現(xiàn)。后一種實現(xiàn)可能性明確包含通過連線的和/或無線的外部系統(tǒng)如遙控裝置、計算機控制裝置、平板電腦和/或其它移動設(shè)備如移動電話、智能手機等的測量結(jié)果的控制、分析和輸出。

在本發(fā)明的移動式測量儀的一個尤其有利的實施方式中，容納所述輸入裝置和/或輸出裝置的第二殼體側(cè)面與測量儀的第一殼體側(cè)面對置且尤其布置在儀器背側(cè)。

通過這種方式可以有利地做到該測量儀在以所述敏感區(qū)指向工件、尤其以第一殼體側(cè)面鄰接該工件定位時可通過在測量儀第二殼體側(cè)面上所容納的輸入裝置和/或輸出裝置來操作或者測量結(jié)果可被讀取。

在本發(fā)明的移動式測量儀的另一有利實施方式中，設(shè)有用于測定尤其關(guān)于工件的測量儀的至少一個瞬間位置和/或取向的位置確定裝置。

該位置確定裝置可以為此尤其具有來自以下傳感器組的一個或多個傳感器，其至少包含傾斜度傳感器、角度傳感器、距離傳感器、平移傳感器、加速度傳感器以及轉(zhuǎn)速敏感型傳感器。另外，位置確定也可以利用讓技術(shù)人員感到有意義的其它機構(gòu)來實現(xiàn)。

例如該位置確定裝置可以在使用滾動體、尤其在使用安置在測量儀殼體上的輪的情況下實現(xiàn)，所述輪在測量儀相對于工件移動時記錄位置變化。因為在測量儀與工件之間的距離最好應(yīng)被盡量減小以增大磁場進入工件的透入深度，該位置確定裝置尤其也優(yōu)選能以光學位移傳感器形式設(shè)置，其安置在使用測量儀時朝向待檢工件的殼體側(cè)面中。

還提出用于分析由第一和/或第二傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置被設(shè)計用于根據(jù)尤其關(guān)于工件的測量儀的位置和/或取向分析第一和/或第二傳感器裝置的測量信號。

因此可以有利地做到被分析的參數(shù)能與工件上的測量儀位置相關(guān)聯(lián)。另外，可以通過連續(xù)測量工件來建立和/或分析多維矩陣或圖表，在其中掌握了關(guān)于尤其涉及工件的測量儀的位置和/或取向的測量結(jié)果。這尤其有利地可以被用于產(chǎn)生呈工件圖表尤其是多維圖表形式的所分析的測量信號的顯示。

在移動式測量儀的另一個有利實施方式中，設(shè)有至少一個用于存儲測量結(jié)果和/或工作參數(shù)的存儲器裝置。

該存儲器裝置可以在外和內(nèi)電子存儲器且尤其是數(shù)字存儲器上包括所有信息，尤其還有存儲器芯片如USB棒、記憶棒、存儲插件板等。

另外提出，本發(fā)明測量儀的控制裝置和/或分析裝置具有尤其用于無線通訊的數(shù)據(jù)通訊接口，借此能發(fā)出和接收測量儀的測量結(jié)果和/或工作參數(shù)。

數(shù)據(jù)通訊接口優(yōu)選采用用于傳輸電子數(shù)據(jù)且尤其是數(shù)字數(shù)據(jù)的標準化通訊協(xié)議。該數(shù)據(jù)通訊接口有利地包括無線接口，尤其是例如WLAN接口、藍牙接口、紅外接口、NFC接口、RFID接口或讓技術(shù)人員感到有意義的其它無線接口?；蛘?，該數(shù)據(jù)通訊接口也可以具有電纜相連的適配器如USB適配器或者微型USB適配器。

可以有利地借助數(shù)據(jù)通訊接口將測量結(jié)果和/或工作參數(shù)從測量儀發(fā)送給外部數(shù)據(jù)設(shè)備如智能手機、平板電腦、電腦、打印機或讓技術(shù)人員感到有意義的其它外部設(shè)備，或者由其接收。借助本發(fā)明的實施方式，可以有利地實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，該數(shù)據(jù)可以被用于進一步分析用測量儀獲得的測量信號。另外，可以有利實現(xiàn)和綁定各種各樣的附加功能，其尤其也需要與智能手機(尤其通過編程應(yīng)用)或類似便攜式數(shù)據(jù)設(shè)備的直接通訊。它們例如可以包含自動繪圖功能、固件更新、數(shù)據(jù)再處理、數(shù)據(jù)編排、用其它儀器的數(shù)據(jù)調(diào)準等。

在本發(fā)明測量儀的另一個實施方式中，該傳感器裝置具有至少另一個選自以下傳感器組的傳感器，該組至少包括感應(yīng)傳感器、電容傳感器、超聲波傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、輻射傳感器、傾斜度傳感器、角度傳感器、磁場傳感器、加速度傳感器以及轉(zhuǎn)速敏感型傳感器。

通過這種方式，可以實現(xiàn)將相似的和/或互補的測量儀器進一步集成到本發(fā)明的測量儀中。例如該核磁共振傳感器可以尤其有利地被擴充感應(yīng)傳感器和/或電容敏感傳感器。其它傳感器的信號也最好被用于分析由傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置分析。各種傳感器的分析結(jié)果可以有利地相互關(guān)聯(lián)，尤其是借助其它傳感器獲得的測量值可被用于修正和/或優(yōu)化和/或校準由該核磁共振傳感器和/或由第二傳感器裝置確定的測量結(jié)果?；蛘?，另一測量結(jié)果的輸出也可以作為補充測量值和/或互補值借助輸出裝置來發(fā)生。例如可以借助附加集成的空氣濕度和空氣溫度傳感器來預(yù)報該工件在一定環(huán)境條件(溫度和空氣濕度)下的干燥時間。

提出一種用于借助移動式測量儀尤其是手持式測量儀無損確定尤其在工件內(nèi)的涉及工件材料性能的材料測量值的本發(fā)明方法，其中，借助至少第一傳感器裝置且尤其是核磁共振傳感器來獲得關(guān)于工件材料性能尤其是存在于工件內(nèi)的濕度的至少第一信息，其特征是，至少另一個尤其基于介電方法和/或電阻方法的傳感器裝置被用于獲得關(guān)于工件材料性能尤其是存在于工件內(nèi)的濕度的至少第二信息，其中第一信息被用于優(yōu)化控制該第二傳感器裝置和/或優(yōu)化分析由第二傳感器裝置提供的測量信號。

在本發(fā)明方法的一個有利實施方式中，由所述第一傳感器裝置獲得的第一信息被用于校準該第二傳感器裝置和/或校準由第二傳感器裝置提供的測量信號。

在本發(fā)明方法的一個有利實施方式中，借助第一傳感器裝置關(guān)于存在于工件內(nèi)的濕度所獲得的信息至少被用于確定工件的干介電常數(shù)ε_T。

在本發(fā)明方法的一個有利實施方式中，利用所述第一和第二傳感器裝置并行和/或近似并行和/或依序來測量。

在本發(fā)明方法的一個有利實施方式中，第二傳感器裝置利用至少一個基于介電方法和/或電阻方法的傳感器尤其是電容傳感器、微波傳感器、超聲波傳感器、電阻傳感器、傳導(dǎo)性傳感器和/或雷達傳感器尤其是超寬帶雷達傳感器和/或?qū)拵}沖雷達傳感器。

該方法尤其允許確定至少一個涉及工件材料性能的材料測量值且尤其是濕度測量值、尤其是在工件內(nèi)的濕度測量值，其中該方法的特點是以下主要步驟：

?在工件內(nèi)借助尤其設(shè)置于測量儀內(nèi)的第一裝置產(chǎn)生第一磁場，

?在工件內(nèi)借助測量儀的第二裝置且尤其是高頻線圈產(chǎn)生高頻脈沖，

?尤其借助在接收線圈中感生的電流和/或感生電壓檢測至少源自工件內(nèi)的核自旋激勵的測量信號的振幅和/或弛豫時間，

?從測量信號尤其是在接收脈沖內(nèi)感生的電流和/或在接收線圈中感生的電壓中提取拉莫頻率，

?從核磁共振傳感器的測量信號中確定涉及工件材料性能的材料測量值的尤其是涉及工件濕度的信息，尤其確定深入工件的濕度測量值的絕對濕度測量值和/或梯度輪廓，

?利用所述信息來確定工件的干介電常數(shù)，

?借助第二傳感器裝置尤其是雷達信號和/或微波信號產(chǎn)生尤其進入工件的電磁信號，

?探測反射的電磁信號，

?尤其深入工件分辨深度地分析尤其是相對濕度測量值，

?借助用第一傳感器裝置獲得的涉及工件濕度的信息優(yōu)化第二傳感器裝置的控制和/或優(yōu)化由第二傳感器裝置提供的測量信號的分析。

附圖說明

在以下說明中結(jié)合附圖所示的實施例來詳述本發(fā)明。附圖、說明書和權(quán)利要求書包含許多特征組合。技術(shù)人員也能適當?shù)貑为毧紤]這些特征并組成有意義的其它組合。在附圖中的相同的或相似的附圖標記表示相同的或相似的零部件，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的移動式測量儀的實施方式的立體示意圖，

圖2是本發(fā)明測量儀的同一實施方式的第二殼體側(cè)面的視圖，

圖3是本發(fā)明測量儀的同一實施方式的示意側(cè)視圖，

圖4是構(gòu)成第一和第二傳感器裝置的部件以及由此產(chǎn)生的電磁場的實施方式的簡化示意圖，

圖5是本發(fā)明測量儀的測量方法的示意圖。

具體實施方式

圖1和圖2以立體圖或簡化示意俯視圖示出本發(fā)明的手持式測量儀10的一個實施例的兩個視圖。

舉例說明的手持式測量儀10具有殼體12、適于通斷該手持式測量儀、啟動和配置測量過程并輸入工作參數(shù)的呈操作件14形式的輸入裝置以及呈顯示器16形式的用于輸出工作參數(shù)和/或分析結(jié)果的輸出裝置。手持式測量儀10具有手柄18用于運輸機器操控。手柄18、操作件14及顯示器16位于測量儀10的第二殼體側(cè)面20上，該第二殼體側(cè)面在測量儀使用時通常朝向使用者。

為了給手持式測量儀10供電，該儀器在在儀器背側(cè)與第二殼體側(cè)面20相對的第一殼體側(cè)面40(以下也稱為測量儀背面)上具有凹空部，其最好設(shè)置用于容納與電流網(wǎng)無關(guān)的蓄電器22尤其是電池或充電蓄電池。舉例提出的儀器具備鋰離子蓄電池，其高能量功率密度有利地適用于測量儀供電。在一個替代實施方式中，蓄電器22也可以被安裝在測量儀10的手柄18內(nèi)。供電裝置優(yōu)選具有可分離的形狀配合連接接口和/或傳力配合連接接口，從而蓄電器22(一般也有多個)可取出更換地布置。另外，蓄電器22可以在測量儀之內(nèi)和/或之外由電流網(wǎng)供電和充電。

該手持式測量儀的位置確定裝置在此實施例中包括四個輪24，手持式測量儀10可借此沿工件42的表面44移動(見圖3)。對輪24的轉(zhuǎn)動敏感的傳感器測量測量儀10的運動以及所走過的距離，因此允許調(diào)設(shè)與測量儀位置相關(guān)的且尤其是涉及工件42的測量結(jié)果。在測量儀10的一個替代實施方式中，該位置確定裝置可以代替輪地具有光學位移傳感器。為了更精確確定位置，附加地還可以設(shè)有其它傳感器且尤其是傾斜度傳感器、角度傳感器、平移傳感器、加速度傳感器以及轉(zhuǎn)速敏感型傳感器。在手持式測量儀10安放在待測工件42的表面44例如墻壁或者混凝土地面之后，確定因儀器在工件上移動而造成的手持式測量儀位置變化。該位置數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)送至分析裝置30以便進一步分析。尤其有利地可以借助與位置相關(guān)的工件測量和分析產(chǎn)生多維的測量結(jié)果顯示，例如尤其呈圖表和/或偽三維顯示的形式。

在支承件26尤其是殼體12內(nèi)的系統(tǒng)電路板或印刷電路板上安裝有測量儀10的其它部件，尤其是具有核磁共振傳感器32'的第一傳感器裝置32、具有超寬帶雷達傳感器60'的第二傳感器裝置60、用于控制第一和第二傳感器裝置的控制裝置28、用于分析至少一個由第一和/或第二傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置30以及與該控制裝置和/或分析裝置相連的數(shù)據(jù)通訊接口54(尤其見圖2)。

控制裝置28具有控制電路，其包括用于與該測量儀的其它部件通訊的機構(gòu)，例如用于控制和/或調(diào)節(jié)第一和第二傳感器裝置的機構(gòu)以及用于控制該測量儀的機構(gòu)?？刂蒲b置28尤其包括具有處理器單元、存儲器單元和存儲在存儲器單元內(nèi)的運行程序的單元。控制裝置28設(shè)置用于根據(jù)由使用者、分析裝置和/或數(shù)據(jù)通訊接口54的至少一個輸入來調(diào)節(jié)測量儀的至少一個運行功能參數(shù)。

在圖4中被具體說明的核磁共振傳感器32'設(shè)置用于激起工件42材料的原子核的核自旋的核磁共振。根據(jù)本發(fā)明，測得的共振信號至少被用于無損確定工件濕度測量值，尤其根據(jù)傳感器測量深度地用于確定工件42內(nèi)的濕度測量值，即用于確定以下信息，該信息其中涉及相對的和/或絕對的含水量、深入工件的濕度梯度、構(gòu)成濕度的水的結(jié)合狀態(tài)和/或構(gòu)成濕度的水的時間動態(tài)過程。該測量深度此時尤其達到深入工件1厘米，有利地達到2厘米，尤其優(yōu)選達到3厘米。在工件42材料內(nèi)所激勵的原子核核自旋的核磁共振信號借助核磁共振傳感器32'的接收線圈來探測。所產(chǎn)生的測量信號且尤其是其幅度和/或弛豫時間被轉(zhuǎn)送至分析裝置30，由其通過分析例行程序被分析和處理且被轉(zhuǎn)送至輸出裝置16和/或控制裝置28和/或數(shù)據(jù)通訊接口54。

超寬帶雷達傳感器60'有利地被用于發(fā)射深入工件42材料中的電磁信號，通過該傳感器測量信號的工件內(nèi)反射和/或散射。由該傳感器產(chǎn)生的測量信號被分析裝置30分析，從而獲得濕度測量值且尤其是深度分辨的濕度測量值。尤其是，該超寬帶雷達傳感器60'的測量深度達到10厘米，有利地達到15厘米，尤其有利地超過15厘米。

用于分析至少一個由第一和/或第二傳感器裝置提供的測量信號且或許也用于分析手持式測量儀10的其它傳感器裝置的測量信號的分析裝置30尤其具有信息輸入端、信息處理器和信息輸出端。分析裝置30有利地至少由處理器、存儲器連同存儲器上存儲的可運行的運行程序組成并且允許分析核磁共振傳感器32'的至少一個測量信號和/或超寬帶雷達傳感器60'的測量信號并且確定涉及工件的濕度測量值。該分析裝置尤其最好具有存儲的修正表和/或校準表，其允許解讀、換算、內(nèi)插和/或外插該分析結(jié)果以及就工件材料校準該測量儀尤其是分析例行程序。

根據(jù)本發(fā)明，可以利用借助核磁共振傳感器32'獲得的涉及工件濕度的信息來影響、最好優(yōu)化且尤其最好校準由超寬帶雷達傳感器60'提供的測量信號的分析。由此可以實現(xiàn)由第二傳感器裝置提供的測量信號的適應(yīng)于工件狀況的且因而被優(yōu)化的分析。因此，尤其有利地可以使超寬帶雷達傳感器60'的相對濕度測量值與利用核磁共振傳感器測定的絕對濕度測量值直接關(guān)聯(lián)起來，因而獲得達到最大測量深度的絕對濕度測量值，該最大測量深度對應(yīng)于超寬帶雷達傳感器60'的最大測量深度(見圖5)。

另外，借助核磁共振傳感器32'獲得的且涉及工件濕度的信息可被用于通過該控制裝置實現(xiàn)第二傳感器裝置尤其是超寬帶雷達傳感器60'的優(yōu)化控制。例如可根據(jù)該信息來調(diào)節(jié)和/或控制物理的和/或技術(shù)的控制參數(shù)和特征參數(shù)如超寬帶雷達傳感器60'的電壓、電流強度、脈沖持續(xù)時間、功率、射出方向。

該分析結(jié)果被分析裝置30輸出以便通過控制裝置28被進一步用來發(fā)送數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)通訊接口54，或是直接發(fā)送給測量儀10的使用者。對使用者的輸出尤其可以借助在顯示器16上的顯示來完成。在顯示器16上的輸出可以圖形地、數(shù)字地和/或字母地例如以測量值、測量曲線、信號曲線、時間曲線的下述作為圖形數(shù)據(jù)或者在梯度表示中以及其組合來實現(xiàn)。替代地或附加地，可以實現(xiàn)借助信號指示的顯示，尤其例如借助發(fā)光二極管，其例如通過顏色編碼(如紅、黃、綠)評估目標參數(shù)。

為了確定尤其是工件內(nèi)的工件濕度測量值，測量儀10以其第一殼體側(cè)面40即儀器背面平面地緊鄰工件42就位，尤其是接觸其表面44。此時，由核磁共振傳感器32'產(chǎn)生的磁場34、36以及超寬帶雷達傳感器60'的電磁射線經(jīng)第一殼體側(cè)面40從測量儀10出來并進入工件42，其中，第一敏感區(qū)38和第二敏感區(qū)62位于該工件內(nèi)(尤其見圖3)。測量儀10緊鄰工件表面44就位允許確定尤其深入工件42達到10厘米、有利達到15厘米且尤其有利超過15厘米的絕對濕度測量值。

在圖3中以簡化示意側(cè)視圖示出圖1和圖2的手持式測量儀10的本發(fā)明的實施方式。核磁共振傳感器32'包括兩個用于產(chǎn)生磁場的裝置且尤其是產(chǎn)生第一磁場的永磁體組件46、46'(見圖4)以及產(chǎn)生第二磁場36的高頻線圈48(見圖4)。核磁共振傳感器32'如此配置，第一磁場34基本上平行于第一殼體側(cè)面40取向，而第二磁場36基本垂直于第一磁場34的磁場線取向。這兩個磁場在一個伸展區(qū)域內(nèi)重疊，核磁共振傳感器32'的敏感區(qū)38作為尤其層狀區(qū)尤其也位于該伸展區(qū)域內(nèi)。

設(shè)置用于發(fā)射出電磁射線且探測在工件內(nèi)反射的和/或散射的信號的超寬度雷達傳感器60'具有第二敏感區(qū)62，第二敏感區(qū)與傳感器最高靈敏度的空間角度(延伸方向)相同。第二敏感區(qū)62關(guān)于測量儀第一殼體側(cè)面的垂直線對稱地延伸，核磁共振傳感器32'的第一敏感區(qū)38可以有利地沿該垂直線移動。

手持式測量儀10以第一殼體側(cè)面40緊鄰待檢查的工件42如此就位，即在第一殼體側(cè)面40和工件表面44之間的距離被減至最小。通過這種方式做到了核磁共振傳感器32'的這些磁場34、36以及超寬帶雷達傳感器60'的電磁射線進入工件且第一及第二敏感區(qū)38、62位于工件42內(nèi)。

通過由第二裝置產(chǎn)生的第二磁場36的變化即尤其是高頻線圈48的變化和/或高頻線圈48中的頻率變化和/或電流變化和/或電壓變化，可以改變第一敏感區(qū)38距第一殼體側(cè)面40的距離，因而改變工件內(nèi)的敏感區(qū)38距其工件表面44的距離。替代地和/或附加地，核磁共振傳感器32'可以如此尤其以機械方式在手持式測量儀10的殼體12內(nèi)換位，即，核磁共振傳感器32'距第一殼體側(cè)面40的距離被改變，因而工件42內(nèi)的第一敏感區(qū)38距離其工件表面44的距離被改變。尤其有利地可通過這種方式制定濕度測量值的深度輪廓。

根據(jù)本發(fā)明，借助核磁共振傳感器獲得的涉及工件濕度的信息可被用于影響、優(yōu)選是優(yōu)化且尤其優(yōu)選是校準由超寬帶雷達傳感器60'所提供的測量信號的分析。由此能實現(xiàn)由第二傳感器裝置60提供的測量信號的適配于工件狀況且由此優(yōu)化的分析。因此，超寬帶雷達傳感器60'的相對濕度測量值可以尤其有利地與借助核磁共振傳感器32'被測量的絕對濕度測量值直接關(guān)聯(lián)起來，因而，達到最大測量深度地獲得絕對濕度測量值，該最大測量深度對應(yīng)于超寬帶雷達傳感器60'的最大測量深度(見圖5)。

在圖4中以簡化示意圖示出根據(jù)本發(fā)明的核磁共振傳感器32'以及超寬帶雷達傳感器60'的一個實施方式的部件。兩個垂直于第一殼體側(cè)面40且相互反并聯(lián)布置的永磁體46、46'產(chǎn)生尤其靜態(tài)的第一磁場34，第一磁場基本平行于第一殼體側(cè)面40的表面延伸。設(shè)置用于校準存在于材料試樣內(nèi)的原子核的核自旋方向的第一磁場例如尤其具有0.5特斯拉的磁場強度，其中該永磁體由釹鐵硼合金制造。用于產(chǎn)生第二磁場的第二裝置在此實施例中由一高頻線圈48構(gòu)成。一旦有電流流過該線圈，就產(chǎn)生一個電磁場且尤其是第二磁場36。 這兩個磁場在一個區(qū)域中疊加，該區(qū)域基本上位于測量儀10的殼體12外。核磁共振傳感器32'的敏感區(qū)38也位于磁場34、36的重疊區(qū)內(nèi)。根據(jù)入射電磁場36的頻率和第一磁場34的靜磁場強度，該敏感區(qū)在理想情況下由一個面限定，在該面上，第一磁場34的磁場強度是恒定的且尤其具有規(guī)定值。現(xiàn)實中，該面因為并不準確的頻率而實際上是層狀的。因為磁場線34并非準確平行于第一殼體側(cè)面40延伸，故敏感區(qū)38也對應(yīng)于磁場線是彎曲的。第一磁場34的和進而敏感區(qū)38的彎曲和修整可以在采用其它機構(gòu)如勻場線圈56和/或磁屏蔽機構(gòu)58的情況下被影響且尤其是被均勻化。

超寬帶雷達傳感器60'作為導(dǎo)電面被示出，尤其是作為金屬片被示出。超寬帶雷達傳感器60'的第二敏感范圍62對應(yīng)于傳感器的主射出方向且因而限定射出錐，其在測量儀適當定位情況下可以深入該工件中。

圖5示意性示出根據(jù)本發(fā)明的測量儀的可能測量過程。以在步驟64中的核磁共振傳感器32'測量開始，針對深入工件的不同測量深度z_m(m=1...a)，直到核磁共振傳感器的最大測量深度z_a，構(gòu)成濕度的水的體積組成v_m作為在工件內(nèi)的離散層m=1...a的測量深度z_m的函數(shù)F₁來求出：

在此例如是雷達傳感器60'的第二傳感器裝置60允許達到雷達傳感器的最大測量深度地測量工件內(nèi)的測量信號S|_l...b，如步驟66所示。在d_m對于不同的m均恒定的特殊情況下，最大測量深度可簡化為z_b=b?d_m。測量信號S|_l...b基本取決于(函數(shù)關(guān)系F₁)雷達頻率f、層厚d_m及其復(fù)值的有效建筑材料介電常數(shù)ε_eff,m(v_m、d_m、ε_eff,m等表示各自單獨一層的參數(shù))：

或者，該測量信號也可表現(xiàn)為雷達頻率f、層厚d_m、工件材料的干介電常數(shù)ε_T、在相應(yīng)測量深度的構(gòu)成濕度的水的介電常數(shù)e_wasser和體積組成V_m的函數(shù)(F₃)：

信號S|_l...b可以分為信號部分S|_l...a和S|_a+1...b，其中，后一信號部分源于超出核磁共振傳感器32'的最大測量深度z_a的層(步驟68)：

通過將超出核磁共振傳感器32'的測量深度的信號部分S|_a+1...b設(shè)為零或直接確定近表面反射S|_l...a(例如通過測量數(shù)據(jù)的建模)，可以針對達到z_a的測量深度將核磁共振傳感器32'的測量值與雷達傳感器60'的測量值相關(guān)聯(lián)起來并且在步驟70中確定干介電常數(shù)ε_T：

其中，V_i'和ε_i表示工件材料內(nèi)的其它材料部分例如毛細水、空氣夾雜等的體積組成或介電常數(shù)。參數(shù)α通過所依據(jù)的模型來確定。

在知道干介電常數(shù)ε_T情況下，更深的層的信號部分S|_a+1...b可以就濕度的水體積組成被分析(步驟72)。

當知道了材料密度ρ時，可以在步驟74中將濕度的水體積組成換算為質(zhì)量組成。材料密度可以通過使用者說明工件材料或者也由在步驟76中利用核磁共振傳感器32'的測量進行。最后，所求出的測量值被輸出給使用者(步驟78)，例如借助顯示器16、LED、色標或者通過與該測量儀無線相連的數(shù)據(jù)設(shè)備尤其是智能手機。

另外，在由使用者具體說明所述材料時，可以在步驟80中執(zhí)行磁共振傳感器32'和/或雷達傳感器60'的測量信號的修正和/或校準。例如，工件有機組成部分對構(gòu)成濕度的水的測量信號的貢獻可以通過校準表來考慮。

或者，可以提供在儀器內(nèi)部的校準功能，借此可以在存在干燥工件時測量相關(guān)參數(shù)尤其是例如干介電常數(shù)并存儲在儀器中以便進一步使用，從而可以在步驟80中進行核磁共振傳感器32'的測量信號校準。

另外，可以在步驟80中通過輸入材料參數(shù)且尤其是構(gòu)成工件的材料的層序來獲得用于測量信號校準或其分析的校準數(shù)據(jù)。替代地或附加地，這些校準數(shù)據(jù)也可以在步驟80中從核磁共振傳感器32'的或雷達傳感器60'的測量信號中推導(dǎo)出。