具有NMR傳感器的手持式測量儀及其操作方法與流程

本發明涉及移動式測量儀、尤其是手持式測量儀，其具有殼體，在該殼體內至少設有傳感器裝置、用于控制傳感器裝置的控制裝置、用于分析由傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置以及用于測量儀供電的裝置。

背景技術：

由DE102005062874A1公開了一種用于發送和/或接收電磁高頻信號的裝置，其允許借助感應傳感器進行夾雜在介質內的物體的定位和/或探測。

技術實現要素：

本發明的移動式測量儀且尤其是手持式測量儀源于具有殼體的測量儀，在該殼體內設有至少一個傳感器裝置、用于控制該傳感器裝置的控制裝置、用于分析由該傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置以及測量儀供電裝置。根據本發明，該傳感器裝置具有至少一個核磁共振傳感器(NMR傳感器)，其設置用于至少探測和/或分析和/或區分工件材料特征值且尤其是工件內的材料特征值。

在此，手持式測量儀尤其應該是指該測量儀無需運輸設備輔助地僅用兩手且尤其用一手來運送，尤其也可在測量過程中沿工件被移動。為此，手持式測量儀的質量尤其小于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，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置在測量儀殼體內。尤其是所述部件的整體體積超過50%、優選超過75%、尤其優選達到100%地安置在測量儀殼體內。因此可以有利地實現一種結構緊湊、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境影響例如濕度和灰塵。

該移動式測量儀具有用于控制該傳感器裝置的控制裝置。控制裝置尤其應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、例如用于控制和調節傳感器裝置的機構和/或用于數據處理的機構和/或讓技術人員感到有意義的其它機構。尤其是該控制裝置設置用于根據至少一個使用者輸入和/或分析單元的分析結果調節測量儀的至少一個運行功能參數。“設置”尤其應該具體是指“編程”、“設計”和/或“配備”。物體設置用于某個功能尤其應該是指該物體在至少一個使用狀態和/或運行狀態下滿足和/或執行該一定功能或者被設計成滿足該功能。本發明的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的在控制過程中運行的運行程序相關聯的處理器單元。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置用于控制整個測量儀并允許其運行。為此，該控制裝置設置用于與測量儀的其它部件尤其是該傳感器裝置、分析裝置、輸入裝置和/或輸出裝置以及數據通訊接口通訊。

用于分析至少一個由傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置應該是指至少一個裝置，其具有用于接收傳感器裝置的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選能以單獨部件形式構成。該分析裝置設置用于分析由傳感器裝置獲得的測量信號并由此推導出至少涉及探測和/或分析和/或區分工件內的材料特征值且尤其是工件內的材料夾雜和/或物體的信息。

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/或內插和/或外插該分析結果以及尤其關于工件材料校準該測量儀。

測量儀供電裝置設置用于為了投入使用以及在操作使用中給測量儀供應電能。該裝置優選是與電流網無關的蓄電器，尤其是蓄電池、干電池、燃料電池、電容器、讓技術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，屬于此的現在例如有鋰電池化學和鋰離子電池化學的蓄電池、尤其是磷酸鋰鐵蓄電池、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，可分離應該尤其是指可無損分開。因此，該供電裝置最好可取下且可更換地安置在測量儀上。可取下的供電裝置可以尤其優選地在測量儀之內和/或之外又被供應來自電流網的電能和充電。

材料夾雜尤其應該是指在材料且尤其是工件材料內的其它類型的金屬和/或非金屬材料的夾雜物或物體。例如在混凝土中的木材和鋼材夾雜、在墻壁中的管道和電纜管線表現、在混凝土地面中的濕度以及材料內的空腔是這種材料夾雜。

工件尤其應該是指材料的連續部分。例如但非排他地，它可以是墻壁、地面、天花板、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、有機材料等構成。另外，原則上也可檢查液體。

根據本發明，測量儀的傳感器裝置具有至少一個核磁共振傳感器，其至少設置用于探測和/或分析和/或區分工件內的材料特征值。核磁共振傳感器的工作方式基于核物理作用，此時，尤其是工件內的材料試樣的原子核在磁場中吸收和發出電磁交變場。此時，核磁共振基于材料試樣內的原子核的核自旋圍繞恒定的且尤其是靜態的第一磁場的磁場線的進動(拉莫進動)。尤其是材料試樣內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。等同地，能量子發射因所激勵的核自旋返回另一較低能量水平而造成發出電磁交變場，它可以借助用于探測磁場變化的裝置、尤其借助天線和/或線圈來觀測。

核磁共振傳感器有利地允許該工件內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生輸出信號。當適當選擇核磁共振傳感器的工作參數時，可以借助應答信號的振幅和/或弛豫時間直接推導出被檢體積內的材料特征值且尤其是材料夾雜和/或材料非均質性。

原子核激勵尤其應該是指入射的電磁場且尤其是交變場的能量造成原子核核自旋的變化。另外，以下以尤其是可變的磁場與電場耦聯(見馬克斯維爾公式)因而電場與磁場之間無差別為出發點。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的能量。所述能量可有利地借助脈沖電磁場來傳輸。

為了執行測量，將移動式測量儀且尤其是其所包含的核磁共振傳感器移近待檢工件。

“探測和/或分析和/或區分工件內的材料特征值”尤其應該是指，從所獲得的核磁共振測量數據推導出用于尤其分析相對的和/或絕對的碳氫化合物含量和/或化學化合物的結合狀態和/或深入工件的材料濃度梯度和/或化學化合物的時間動態過程和/或相對的和/或絕對的含水量和/或其它結構工程相關參數尤其是工件材料的鹽含量、組成和/或多孔性的說明。

該移動式測量儀尤其有利地允許探測和/或分析和/或確定工件內的材料特征值尤其是材料夾雜和物體而無需損壞工件。測量方法尤其是非損壞性的、尤其非接觸式的測量方法，即，材料特征值也可以在本發明測量儀的一個實施方式中在測量儀沒有接觸待測試樣的情況下或許也沒有接觸待檢工件的情況下獲得。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直達幾厘米材料深度地深入工件內部檢查。測量儀的主要目標參數是工件內的材料夾雜和/或材料非均質性和/或物體的位置、尺寸、取向和深度。

為了準確測量工件，可以規定測量儀的校準，尤其是傳感器裝置的校準。例如可以在純的工件試樣(如純金屬)上進行在接通測量儀后所執行的校準測量以確定最大可探測濃度和進而校準測量儀。所有隨后進行的測量、尤其是在待檢工件上的測量接著與該校準測量相關地被分析。另外，當借助傳感器裝置所檢查的體積是已知時，可以分析絕對值和體積參數、尤其是濃度、體積百分比信息等。

在根據本發明的測量儀的一個有利實施方式中，有用于輸入工作參數的輸入裝置，尤其是在測量儀殼體中。

輸入裝置應該尤其是指這樣的機構，其設置用于從測量儀操作者(于是尤其是用戶接口)和/或其它設備通過聲音、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)構成。另外，該輸入裝置也可以附加是在該測量儀外，例如呈外部數據設備如智能手機、平板電腦、電腦或者呈讓技術人員感到有意義的其它外部數據設備形式，其通過數據通訊接口與測量儀的控制裝置相連。

工作參數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以及涉及測量結果分析的參數。

在移動式測量儀的一個有利實施方式中存在有用于輸出工作參數和/或分析結果的輸出裝置，尤其是在測量儀殼體中。

輸出裝置應該至少是指下述機構，其設置用于以聲音、光學和/或觸覺方式向操作者發出至少一個變化的信息。這例如可以借助顯示器、觸屏、聲調信號、工作參數改變、振動傳感器和/或LED顯示器來實現。尤其是也可以將待發出信息如分析結果和/或涉及測量儀工作狀態的信息發送給機器控制裝置，尤其也發送給傳感器裝置的控制裝置和/或尤其為了提高使用者舒適性而發送給數據處理系統。后者包括至少輸出信息給外部設備如智能手機、平板電腦、電腦以及讓技術人員感到有意義的其它外部數據設備，其通過數據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和/或移出，并且例如通過外部裝置來實現。后一種實現可能性明確包含通過連線的和/或無線的外部系統如遙控裝置、計算機控制裝置、平板電腦和/或其它移動設備如移動電話、智能手機等的測量結果的控制、分析和輸出。

在移動式測量儀的一個有利實施方式中，所述輸入裝置和/或輸出裝置安置在測量儀的第一殼體側面上。

殼體側面尤其是指將測量儀與其周圍環境分隔開的殼體的外壁。“安裝在殼體側面上”應該是指所述輸入裝置和/或輸出裝置安置、安裝或以其它方式固定在第一殼體側面的表面中。尤其是該殼體也可以是輸入裝置或輸出裝置的組成部分。

第一殼體側面有利地在測量儀應用時朝向操作者。

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生第一磁場、尤其是具有規定場梯度的磁場的第一裝置、用于產生與第一磁場重疊的第二磁場的第二裝置尤其是高頻線圈和/或天線，其中該控制裝置具有至少一個用于控制第二裝置的控制單元，該控制單元尤其設置用于改變第二磁場且尤其產生脈沖串。

通過第一裝置產生的第一磁場在下述意義上用于存在于工件材料內的原子核核自旋的取向，核自旋因其磁核自旋力矩而對準磁場的磁場線，以便尤其預報磁場的磁場線。核自旋激勵因呈由第二裝置所產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。

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

用于產生第二磁場的第二裝置原則上可以是指相同的機構，但第二裝置有利地借助高頻線圈和/或天線來實現。該高頻線圈尤其有利地以在兆赫范圍內的頻率來工作。該頻率尤其低于900兆赫，最好低于200兆赫，尤其最好低于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生第二磁場的脈沖串，從而可以在時間上且與位置相關地改變由第二裝置產生的第二磁場。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的材料原子核的核自旋，以便吸收和發出能量子且尤其是共振。

在本發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弛豫造成的磁場變化推斷出材料專屬的特征參數。

可以有利地利用用于探測磁場變化的裝置來發現存在于工件內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生的核磁共振作用。發出電磁場的原子核核自旋的反轉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/或電流可以被轉送至分析裝置以分析核磁信號。

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

在本發明測量儀的一個尤其有利的實施方式中，由核磁共振傳感器的第一裝置產生的第一磁場基本平行于測量儀的第二殼體側面取向，由第二裝置產生的磁場基本垂直于第一磁場取向。

第二殼體側面尤其是殼體的基本平坦的外壁，其將測量儀與其環境分隔開。第二殼體側面尤其在測量儀使用時朝向待檢工件。第二殼體側面有利地與容納輸入裝置和/或輸出裝置的第一殼體側面在儀器背面對置，因而在測量儀使用時背對操作者。

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)來產生，尤其當兩極按照北-南取向平行于第二殼體側面且位于其附近時。這種布置尤其可以結構簡單地通過使用馬蹄形磁鐵來實現。

存在于材料試樣內的原子核的核自旋方向對準所用的第一磁場尤其具有超過0.1特斯拉、最好超過1.5特斯拉、尤其優選超過5特斯拉的磁場強度。尤其是，強永磁體適用于產生該磁場，例如由鐵氧體或最好作為鐵鈷鎳合金或尤其優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，它們垂直于測量儀第二殼體側面表面地反并聯、尤其在殼體內且在第一殼體側面附近取向。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二殼體表面。尤其是，“基本平行于”應該是指存在第一區域，在第一區域中，描繪第一磁場的磁場線能被視為幾乎平行。尤其在此第一區域內，磁場線相對于理論平行的偏差小于20度，優選小于10度，尤其優選小于5度。

基本垂直于第一磁場且因而也垂直于第二殼體側面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生。該線圈為此尤其在一個平面內平行地且緊鄰第二殼體側面表面地最好設置在殼體內或者也外設在殼體上或殼體壁內。由流過電流的線圈產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”應該是指存在第二區域，在第二區域中，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相對于垂線的角度偏差小于20度、有利地小于10度且尤其有利地小于5度。所述第一和第二區域尤其有利地重合。

第一磁場的磁場取向同樣可以通過兩個平行于第二殼體側面且共線設置的永磁體來獲得，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二殼體側面。所述布置此時同樣就位在第二殼體側面附近。

通過適當地將磁場產生裝置定位在第二殼體側面附近，有利地做到了兩個磁場重疊的區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。

在一個替代實施方式中，由核磁共振傳感器的第一裝置產生的第一磁場基本垂直于測量儀的第二殼體側面取向，而由第二裝置產生的第二磁場基本垂直于第一磁場取向。

在根據本發明的測量儀的一個尤其有利的實施方式中，用于產生第一磁場的第一裝置和/或用于產生第二磁場的第二裝置被至少一個磁屏蔽機構至少部分包圍。

尤其可以由鐵磁性材料和/或Mu金屬和/或導電元件構成的磁屏蔽機構允許影響磁場線走向和進而優化磁場重疊區域。后者尤其是指重疊區域的縮小或擴大和/或磁場均勻化和/或磁場線平行化和/或對兩個磁場的磁場梯度的任何其它影響。

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。

該磁屏蔽機構尤其有利地也可以被用于至少部分屏蔽該核磁共振傳感器所用的磁場以避免其它干擾影響且尤其是電磁輻射和/或至少部分屏蔽該移動式測量儀本身的部件以避免測量儀內部的核磁共振傳感器的電磁輻射。

另外提出，該核磁共振傳感器具有用于均勻化由第一和/或第二裝置所產生的磁場的至少一個裝置。

磁場均勻化尤其應該是指，描繪磁場的磁場線及其局部磁場強度僅遇到小的變化或理想地未遇到變化且尤其不具有場畸變。

該裝置尤其可以是指也被稱為勻場線圈的線圈，借此來產生修正場，修正場與由第一和第二裝置所產生的磁場重疊，且在適當控制情況下均勻化和/或按照期望程度施以影響。

在移動式測量儀的一個尤其有利的實施方式中，核磁共振傳感器的用于產生第二磁場的第二裝置、尤其是高頻線圈可以無損更換地實現。

通過這種方式可以實現由測量儀使用者無損更換具有不同特性且尤其是繞組數、幾何形狀和線粗細的線圈，隨后投入使用。有利地，可以通過適當選擇線圈來改變由第二裝置產生的磁場并使之匹配于所需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域的位置被移動和/或其形狀被改變。

為了實現可更換性，該測量儀尤其可以在第二殼體側面具有到核磁共振傳感器的第二裝置的入口。

在移動式測量儀的一個實施方式中，核磁共振傳感器的磁場限定出核磁共振傳感器的第一敏感區且尤其是層狀區，它相對于第二殼體側面在測量儀殼體外基本平行間隔延伸。

該敏感區尤其位于第一和第二磁場的重疊區內。根據入射電磁場的頻率(拉莫頻率)和第一磁場的靜態磁場強度，該敏感區在理想情況下由一個面限定，第一磁場的磁場強度在該面是恒定的且該面尤其具有規定值。實際上，該面因為并不準確的即非離散的頻率而實際上是層狀的。因為這些磁場線不是準確平行延伸，故該敏感區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敏感區位于工件內，其中測量儀的第二殼體側面緊鄰待檢工件表面就位。

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，該敏感區在殼體內位于兩個磁場的重合區內，尤其位于核磁共振傳感器內，優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，可結構簡單地實現測量儀，待測材料試樣可被裝入其中。例如材料試樣可通過這種方式借助試樣管經測量儀的第二殼體側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，因而在核磁共振傳感器的敏感區內。尤其有利地可以規定，可以在敏感區的不同布置之間、尤其在敏感區就位在測量儀殼體之內和之外之間轉換。這樣的轉換可以有利地以機械方式(例如通過用于在測量儀內產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的頻率)來實現。

當由敏感區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體積參數如濃度、體積百分比信息等。由敏感區限定的體積可以有利地由結構決定和/或通過設備測量而已知。

還提出，該核磁共振傳感器的敏感區可以沿測量儀第二殼體側面的法線在殼體外移動，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，該敏感區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)磁屏蔽機構改變磁場如通過改變其幾何形狀和/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機械移動該核磁共振傳感器來獲得。因而，該敏感區可以在測量儀恒定定位情況下如此在工件內移動，即可以通過簡單且很經濟的方式實現分辨深度的測量。

在根據本發明的移動式測量儀的一個尤其有利的實施方式中，測量儀的第二殼體側面與容納所述輸入裝置和/或輸出裝置的第一殼體側面對置并且尤其設置在儀器背面。

通過這種方式可以有利地做到，該測量儀在以敏感區相對于工件就位、尤其是以第二殼體側面鄰接工件就位時可以通過容納在測量儀第一殼體側面上的輸入裝置和/或輸出裝置來使用，或者說測量結果可被讀取。

提出了，在移動式測量儀的另一個有利實施方式中，用于分析由傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置被設計且尤其設置用于至少分析測量信號的振幅和/或弛豫時間，其源于因第二裝置的磁場而激勵工件內核自旋。

用于分析由傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置尤其有利地被設計用于尤其分辨深度地至少分析相對的和/或絕對的碳氫化合物含量和/或化學化合物的結合狀態和/或深入工件的材料濃度梯度和/或化學化合物的時間動態過程和/或相對的和/或絕對的含水量和/或其它結構工程相關參數尤其是工件材料的鹽含量、組成、密度和/或多孔性。

因此，根據本發明，該移動式測量儀可以被用于廣泛表征工件的材料特征值，尤其關于材料夾雜和/或物體和/或材料非均質性。對相對的和/或絕對的碳氫化合物含量以及深入工件的濃度梯度的說明允許可靠評估工件的尤其是處理能力(可加工性、可鉆孔性)、強度、負載能力以及是否存在結構不同的材料(夾雜)等。

另外，關于夾雜的材料的結合狀態的說明允許確定涉及材料夾雜的何種形式且尤其是哪種材料。例如可以通過這種方式來有利地探測和區分夾雜如金屬、木材和塑料。另外，可以對夾雜的塑料位點作出說明，以及例如說明塑料管是否填充有水。

通過記錄并分析化學化合物的時間動態過程，可以檢查像材料夾雜的遷移、對流以及移動這樣的過程。可由此推導出對可能流動狀況的推斷。

該測量儀也可被用于全面表征工件的濕度。對相對的和/或絕對的含水量的說明以及對深入工件的濕度梯度的說明允許可靠評估工件的尤其是可處理性、干燥度、發霉危險、強度和/或承載能力。另外，構成濕度的水的時間動態過程的分析允許檢查像水且尤其是材料內的水前沿的遷移、對流以及移動這樣的過程。可以由此推導出可能的干燥狀況或濕透狀況和/或干燥結果。

可用移動式測量儀的分析裝置來分析的其它結構工程相關參數尤其包含工件材料的鹽含量、密度、孔隙度和/或非均質性，也還有讓技術人員感到有意義的其它參數。

在本發明的移動式測量儀的另一個有利實施方式中，設有用于獲得測量儀的尤其關于工件的至少一個瞬間位置和/或取向的位置確定裝置。

該位置確定裝置尤其可以為此具有選自以下傳感器組的一個或多個傳感器，其至少包括傾斜度傳感器、角度傳感器、距離傳感器、平移傳感器、加速度傳感器以及轉速敏感型傳感器。另外，位置確定也可以利用讓技術人員感到有意義的其它手段來實現。

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且在測量儀相對于工件移動時記錄位置變化的輪的情況下實現。因為在測量儀與工件之間的距離最好應被最小化以增大磁場進入工件的透入深度，故該位置確定裝置尤其也優選能以光學位移傳感器形式設置，其安置在使用測量儀時朝向待檢工件的殼體側面中。

還提出，用于分析由傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置被設計用于根據尤其相對于工件的測量儀的位置和/或取向來分析傳感器裝置的測量信號。

因此可以有利地做到，被分析的參數能與在工件上的測量儀位置相關聯。此外，可以通過連續測量工件來建立和/或分析多維矩陣或圖表，在其中掌握了關于尤其涉及工件的測量儀位置和/或取向的測量結果。這可尤其有利地被用于產生呈工件圖表形式的所分析的測量信號的顯示。

在測量儀的一個實施方式中，用于分析由傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置尤其有利地設計用于基于根據尤其相對于工件的測量儀的位置和/或取向相對變化的傳感器裝置測量信號來進行材料夾雜的探測。

通過這種方式，可以尤其有效高效地測定材料夾雜的方位。除借助絕對測量值的確定來探測材料夾雜外，此時測量儀最好能快速在墻壁上移動的相對測量或對比測量也允許僅基于由傳感器裝置提供的測量信號的與位置相關的波動來測定材料夾雜的方位。暗藏在工件內的材料夾雜在測量儀在工件上方移動時導致相比于工件余部的此外相對恒定的背景信號突顯的、與位置相關的明確信號變化。從例如尤其關于變化參數、變化動態、弛豫時間、幅度、化學置換等的測量信號分析中，還可以確定所發現的物體的材料、伸展程度和/或深度。尤其有利地能以兩維、三維或偽四維圖表(如物體走向、深度分布圖、深度剖面圖像等)形式輸出通過這種方式獲得的信息。也還可以發生借助對比測量所獲得的結果與其它測量結果的相互關聯。

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

該存儲器裝置可以包含所有形式的外和內電子存儲器且尤其是數字存儲器，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，本發明測量儀的控制裝置和/或分析裝置可具有數據通訊接口用于尤其是無線通訊，測量儀可借此發出和/或接收測量結果和/或工作參數。

數據通訊接口優選采用用于傳輸電子數據尤其是數字數據的標準化通訊協議。數據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接口或者技術人員感到有意義的其它無線接口。或者數據通訊接口也可具有電纜相連的適配器如USB適配器或者微型USB適配器。

可以有利地借助數據通訊接口將測量結果和/或工作參數從測量儀發送給外部數據設備如智能手機、平板電腦、電腦、打印機或讓技術人員感到有意義的其它外部設備，或者由其接收。借助本發明的實施方式，可以有利地實現數據傳輸，該數據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(尤其通過編程應用)或類似的便攜式數據設備的直接通訊。它們例如可以包含自動繪圖功能、固件更新、數據再處理、數據編排、用其它儀器的數據調準等。

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詳細列出關于工件的數據和/或將其提供給測量儀。

操作模式尤其應該是指信息處理、信息輸出或信息輸入，與此相關地，該控制裝置采用運行程序、調節例行程序、控制例行程序、分析例行程序和/或計算例行程序。

關于工件的數據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人員感到有意義的其它技術條件。

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，在該操作模式中規定了該輸出裝置的輸出參數和/或可將其提供給測量儀。

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

在本發明測量儀的另一個實施方式中，該傳感器裝置具有來自以下傳感器組的至少另一個傳感器，其至少包含感應傳感器、電容傳感器、超聲波傳感器、溫度傳感器、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、轉動速度傳感器以及濕敏傳感器。

通過這種方式，可以有利地將類似的或互補的測量儀器的組合集成在本發明的測量儀中。例如該核磁共振傳感器可以尤其有利地擴充感應傳感器和/或電容敏感傳感器。其它傳感器的信號也最好通過用于由傳感器裝置提供的測量信號的分析裝置被分析。各不同傳感器的分析結果可以有利地相互關聯，尤其是，借助其它傳感器獲得的測量值可被用于修正和/或優化和/或校準由核磁共振傳感器確定的測量結果。或者，也可以發生借助輸出裝置輸出其它測量結果作為補充測量值和/或互補值。

根據本發明，也提出一種操作測量儀的方法，尤其是用于探測和/或區分和/或分析工件的材料特征值且尤其是工件內的材料特征值的方法，其特點是至少具有以下步驟：

?借助尤其設于該測量儀內的第一裝置在該工件內產生第一磁場，

?借助該測量儀的第二裝置、尤其借助高頻線圈在該工件內產生高頻脈沖，

?尤其借助在接收線圈內感生的電流和/或感生電壓至少探測源于該工件內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、尤其是在接收線圈內感生的電流和/或在接收線圈內感生的電壓中提取拉莫頻率，

?借助尤其設于該測量儀內的分析裝置分析核磁共振傳感器的測量信號以探測、區分和/或分析該工件的材料特征值、尤其是該工件內的材料特征值。

附圖說明

在以下說明中結合附圖所示的實施例來詳述本發明。附圖、說明書和權利要求書包含許多特征組合。技術人員也能適當地單獨考慮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是根據本發明的移動式測量儀的一個實施方式的立體圖，

圖2是本發明測量儀的一個實施方式的第一殼體側面的視圖，

圖3是本發明測量儀的一個實施方式的示意側視圖，

圖4a是構成核磁共振傳感器的部件以及由此產生的磁場的一個實施方式的簡化示意圖，

圖4b是構成核磁共振傳感器的部件以及由此產生的磁場的一個替代實施方式的簡化示意圖，

圖5是根據本發明的移動式測量儀的實施方式的第二殼體側面的立體圖。

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和/或分析結果的輸出裝置。手持式測量儀10具有手柄18用于運輸及其操控。手柄18、操作件14及顯示器16位于測量儀10的第一殼體側面20(也稱正面)上，該第一殼體側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，該儀器在在背側與第一殼體側面20相對的第二殼體側面40(以下也稱為測量儀背面)上具有凹空部，凹空部最好適合用于容納與電流網無關的蓄電器22尤其是干電池或可充電蓄電池。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。供電裝置優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可以在測量儀之內和/或之外由電流網供電和充電。

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的轉動敏感的傳感器測量測量儀10的運動，因此允許將測量結果與尤其涉及工件42的測量儀位置相關聯。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例如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上之后，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。該位置數據被轉送至分析裝置30以便進一步分析。

在支承件26尤其是殼體12內的系統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'的傳感器裝置32、用于控制傳感器裝置32的控制裝置28、用于分析由該傳感器裝置32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據通訊接口54(尤其見圖2)。

在圖4a和圖4b中被具體說明的核磁共振傳感器32'設置用于激起工件42材料的原子核的核磁共振。根據本發明，測得的共振信號至少被用于無損探測和/或分析和/或區分材料特征值且尤其是工件42內的材料夾雜60、60'、60"的材料特征值，即用于確定以下信息，該信息尤其涉及相對的和/或絕對的碳氫化合物含量和/或化學化合物的結合狀態和/或深入工件的材料濃度梯度和/或化學化合物的時間動態過程和/或相對的和/或絕對的含水量和/或其它結構工程相關參數尤其是工件材料的鹽含量、組成和/或多孔性。控制裝置28具有控制電路，其包括用于與測量儀的其它部件通訊的機構、例如用于控制和調節傳感器裝置32以及測量儀的機構。控制裝置28尤其包括具有處理器單元、存儲器單元、和存于存儲器單元內的運行程序的單元。控制裝置28設置用于根據至少一個通過使用者、通過分析裝置和/或通過數據通訊接口的輸入來調節測量儀的至少一個運行功能參數。

用于分析由傳感器裝置32提供的測量信號的、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、信息處理裝置、信息輸出端。分析裝置30有利地至少由處理器、帶有存儲于其上的且可運行的運行程序的存儲器構成并且允許分析核磁共振傳感器32'的至少一個測量信號并確定涉及工件內的材料夾雜60、60'、60"的探測和/或分析和/或區分的信息。該分析裝置尤其有利地具有存儲的修正表和/或校準表，其允許解讀、換算、內插和/或外插分析結果以及與工件材料相關地校準該測量儀且尤其是分析例行程序。分析結果從分析裝置30經控制裝置28或是直接被輸出給測量儀10的使用者以便繼續使用或是被輸出給數據通信接口54以便發送數據。

為了測量工件42的核磁共振信號以便尤其為了探測和/或分析和/或區分該工件內的材料夾雜60、60'、60"，測量儀10以其第二殼體側面40即儀器背面平面緊鄰工件42就位，尤其接觸其表面44。在此，由核磁共振傳感器32'產生的磁場34、36經第二殼體側面40從測量儀10透出并進入工件42，其中該敏感區38位于工件內(尤其見圖3)。源于工件42材料內所激起的原子核核自旋的核磁共振作用的即由原子核吸收和/或發出電磁場且伴隨其能量狀態變化的造成的磁場變化可以借助核磁共振傳感器32'的接收線圈68來探測。該測量信號且尤其是其振幅和弛豫時間被轉送至分析裝置30，由其借助分析例行程序來分析和處理并轉送至輸出裝置16。所分析的測量結果在顯示器16上被顯示給使用者并且可以替代地通過數據通訊接口54被發送給另一個數據處理設備。在顯示器16上的輸出能以圖形的、數字的和/或字母的方式實現，例如呈測量值、測量曲線、信號曲線、時間曲線、作為圖像數據或在梯度顯示以及其組合形式來實現。替代地或附加地，可以實現借助信號指示的顯示，尤其例如借助發光二極管，其例如通過顏色編碼(如紅、黃、綠)評估目標參數。

測量儀10且尤其是其包含的核磁共振傳感器32'緊鄰工件表面44就位實現了深入工件42達到幾厘米材料深度的材料夾雜60、60'、60"的探測和/或分析和/或區分。

在圖3中以簡化側視示意圖示出了圖1和圖2的手持式測量儀10的本發明的實施方式。核磁共振傳感器32'包括用于產生磁場的兩個裝置，尤其是產生第一磁場34的永磁體機構46、46'(見圖4a)以及產生第二磁場36的高頻線圈48(見圖4a)。核磁共振傳感器32'如此配置，第一磁場34基本平行于第二殼體側面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域內重疊，核磁共振傳感器32'的敏感區38尤其也作為層狀區尤其也位于該伸展區域中。手持式測量儀10以第二殼體側面40緊鄰待檢工件42就位，使得第二殼體側面40與工件表面44之間的距離被減至最小。通過這種方式做到了這些磁場34、36進入該工件且敏感區38處于工件42內。

通過改變由第二裝置產生的第二磁場36，即尤其通過改變高頻線圈48和/或改變高頻線圈48內的頻率和/或電流和/或電壓，可以改變敏感區38的距第二殼體側面40的距離，進而改變工件內的敏感區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'可以如此在測量儀10的殼體12內換位，即，核磁共振傳感器32'距第二殼體側面40的距離被改變，因而工件42內的敏感區38距其工件表面44的距離也被改變。尤其有利地可以通過這種方式建立待分析參數的深度分布圖、尤其是材料濃度的深度分布圖。例如可行的是，通過工件42內的待探測的材料夾雜60、60'、60"的深度分布圖，在遇到材料夾雜60、60'、60"之前作出對工件42內的允許孔深的說明。

在圖4a中以簡化示意圖示出本發明的核磁共振傳感器32'的一個實施方式的部件。兩個垂直于第二殼體側面40的且相互反并聯布置的永磁體46、46'產生尤其是靜態的第一磁場34，第一磁場的走向基本平行于第二殼體側面40的表面。設置用于對準存在于材料試樣內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，在這里，該永磁體由釹鐵硼合金制造。用于產生第二磁場的第二裝置在此實施例中由高頻線圈48構成。一旦有電流流過該線圈，則感生一電磁場且尤其是第二磁場36。這兩個磁場在一個區域中重疊，該區域基本上在測量儀10的殼體12外。核磁共振傳感器32'的敏感區38也位于磁場34、36的重疊區內。根據入射電磁場36的頻率和第一磁場34的靜磁場強度，該敏感區在理想情況下由一個面限定，第一磁場34的磁場強度在該面上是恒定的并且該面尤其具有確定的值。現實中，該面因為頻率并非準確而實際上是層形的。因為磁場線34的走向并非準確平行于第二殼體側面40，故敏感區38因此根據磁場線是彎曲的。第一磁場34的和進而敏感區38的彎曲和造型可以在采用其它機構例如勻場線圈56和磁屏蔽機構58的情況下被影響，尤其被均勻化。

在圖4b中以簡化示意圖示出本發明的核磁共振傳感器32'的一個替代實施方式的部件。在此，由第一裝置且在此是兩個平行于第二殼體側面且共線布置的永磁體46、46'(按照北-南/北-南順序)產生的尤其是靜態的第一磁場34基本平行于測量儀10的第二殼體側面40，由第二裝置且在此是高頻線圈48產生的第二磁場36基本垂直于第一磁場34取向。在兩個永磁體46、46'之間有高頻線圈48，其繞組平面與永磁體46、46'的延伸方向共線且平行于第二殼體側面40。這種布置緊鄰第二殼體側面40就位。一旦有電流流過該線圈，則感生出一電磁場且尤其是第二磁場36。這兩個磁場在一個區域內重疊，該區域基本在測量儀10的殼體12外。核磁共振傳感器32'的敏感區38也位于磁場34、36的重疊區內。根據入射電磁場36的頻率和第一磁場34的靜磁場強度，該敏感區在理想情況下由一個面限定，第一磁場34的磁場強度在該面上是恒定的且該面尤其具有確定的值。現實中，該面因為頻率并非準確而實際上是層狀的。因為磁場線34的走向并非準確平行于第二殼體側面40，故敏感區38也因此根據磁場線是彎曲的。第一磁場34的和進而敏感區38的彎曲和造型可以在采用其它機構如勻場線圈56和磁屏蔽機構58的情況下被影響，尤其被均勻化。

在圖5中以簡化立體俯視圖示出了第二殼體側面40即手持式測量儀10的背面。在第二殼體側面40，可以直接接近在殼體蓋(虛線)下方的蓄電器22的尤其是干電池或蓄電池的容槽。如圖所示處于打開狀態的第二殼體蓋52容許抓住高頻線圈48。高頻線圈48的連接插頭50尤其有利地是可分離地即尤其可被無損分離地構成。通過這種方式，允許高頻線圈48被換為具有其他特性的高頻線圈，即它們尤其在繞組數、卷繞形式、幾何形狀以及線粗細方面不同。高頻線圈48的變化的可能性有利地允許改變由高頻線圈48產生的第二磁場36，尤其適應于工件材料的狀況并進行優化。在此簡化視圖中未示出圖4a的核磁共振傳感器32'的其它部件。