[发明专利]测量单层或多层样品的层的层厚和声速的方法和测量装置

权利要求书

1.一种测量单层或多层样品(1)的层的层厚w和声速c的方法，其中借助于超声波的通过测量超声波信号的渡越时间差来测量，所述渡越时间差包括第一渡越时间差Δt₁和第二渡越时间差Δt₂，所述超声波信号在至少两个不同的声音路径上穿过所述样品(1)，所述声音路径包括第一声音路径(S₁)和第二声音路径(S₂)，其中所述第一声音路径(S₁)和所述第二声音路径(S₂)以不同的第一贝塔角(β₁)和第二贝塔角(β₂)，以相同的声速c，在同一层中延伸，其中通过在单层或多层的所述样品(1)的表面上布置至少一个耦合体(2)，产生所述第一声音路径(S₁)和所述第二声音路径(S₂)，所述至少一个耦合体包括至少两个声音换能器，其中所述声音换能器在两个不同的所述声音路径上，将所述超声波信号，穿过所述耦合体(2)，发射到所述样品(1)中并且再次接收所述超声波信号，并且所述超声波信号分别由通过所述样品(1)内的多次反射产生的一系列回波构成，其中所述回波分别经过所述样品中的不同数量的所述第一声音路径(S₁)和所述第二声音路径(S₂)，

其特征在于，

所述第一渡越时间差Δt₁和所述第二渡越时间差Δt₂是连续回波的相互时间间隔，其中借助于下列等式，实现层厚w和所述层中的声速c的计算：

其中

c是所述样品(1)的层中的声速，

w是所述样品(1)的层的层厚，

Δt₁是所述第一声音路径(S₁)上的超声波信号内的回波的时间间隔，

Δt₂是所述第二声音路径(S₂)上的超声波信号内的回波的时间间隔，

是所述声音换能器的传感器常量，其中通过以下方式定义所述传感器常量

其中i＝{1,2}，并且

c_α是所述耦合体(2)中的声速，

α_i是声射线相对于所述耦合体(2)中的垂线的角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

作为回波序列的自相关函数的第一辅助最大值的位置，确定所述第一渡越时间差Δt₁，其中所述回波序列由超声波信号构成，所述超声波信号从第一声音换能器(3)开始，以相对于样品表面的垂线的第一贝塔角(β₁)，至少n次和n+1次穿过所述样品(1)的待测量的层，并且借助于穿过所述样品(1)的n次背板反射，返回第一声音换能器(3)或者第三声音换能器(5)，并且作为回波序列的自相关函数的第一辅助最大值的位置，确定所述第二渡越时间差Δt₂，其中所述回波序列由超声波信号构成，所述超声波信号从第五声音换能器(8)或者第二声音换能器(4)开始，以相对于样品表面的垂线的第二贝塔角(β₂)，至少n次和n+1次穿过所述样品(1)的待测量的层，并且借助于穿过所述样品(1)的n次背板反射，返回第五声音换能器(8)、第二声音换能器(4)或者所述第三声音换能器(5)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

通过接通和关断所述声音换能器的有源声音换能器面的单个压电元件(301、601、801；131、141)，选择在所述第一声音路径(S₁)和所述第二声音路径(S₂)上穿过所述样品(1)的且碰撞在所述声音换能器处的信号分量，其中所述声音换能器包含多个压电元件(301、601、801；131、141)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

对于至少两层的样品(1)，通过接通和关断所述声音换能器的有源声音换能器面的单个压电元件(301、601、801；131、141)，为每个单个层，确定所述层厚w和所述声速c。